燃料电池增程式动力系统能量管理策略研究

以某款纯电动客车为研究对象,以增加车辆续驶里程为目的,提出燃料电池增程式混合动力系统结构,根据性能指标对动力系统各部件进行匹配计算和选型.提出了开关/功率跟随式能量管理策略,基于Cruise和Simulink分别搭建了整车动力系统模型和燃料电池及能量管理策略模型并进行联合仿真.结果表明,采用文中提出的能量管理策略车辆经济性相对于开关式和能量跟随式两种控制策略分别提高62%和31%,续驶里程相对于该两种控制策略分别提高41%和18%.

基于MPC的电动复合增压柴油机进气压力控制

涡轮增压技术是提高发动机动力性和经济性的主要途径之一,而传统废气涡轮增压在低速区间存在滞后性。电动增压技术能有效弥补涡轮增压技术不足,但增加了控制自由度,电复合增压控制策略是保证其性能的关键,为此提出一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的电复合柴油机进气控制策略。基于电动增压器数学物理方程,建立了离散预测控制模型和涡轮增压状态观测器与流量观测器;通过联合仿真平台,对控制策略和控制参数进行标定验证;对比不同工况下MPC与传统PID控制效果以及抗电源电压扰动能力。研究结果表明:基于所设计的观测器,控制算法能在不加装额外涡轮转速传感器的前提下,实现对进气压力的有效控制,最大稳态误差≤1%;能有效自适应正常工况下废气涡轮增压器的响应特性,提高低速响应,起步工况下5.2 s内达到目标进气压比;与传统PID控制算法相比,具有更好抗干扰性和控制精度,动态误差降低42%。

提升重型车辆起步性能协调控制策略

针对重型车辆起步响应性差的问题,根据车辆动力传动系统结构,基于GT-SUITE软件建立废气涡轮增压柴油发动机以及控制系统的仿真模型,并基于台架试验对仿真模型进行了校核,保证动力传动系统模型具有较高的仿真精度。通过仿真探究冒烟极限限制、液力变矩器耦合工作点对起步加速性能的影响规律,明确发动机和液力变矩器耦合特性对提升车辆起步性能的作用机理,以提升车辆0~32 km/h加速性能为目标,制定车辆起步协调控制策略,并基于搭建的动力传动系统仿真模型对提出的协调控制策略进行仿真验证。研究结果表明:采用提出的协调控制策略车辆从0 km/h加速到32 km/h的弹射起步时间为9.8 s,而常规起步车辆从0 km/h加速到32 km/h的时间为14 s,新提出的协调控制策略对提升重型车辆的起步加速性能具有显著的效果。

电动可变配气系统输出协方差控制策略

提出一种针对连续可变气门正时(VVT)的新型电动可变配气系统且基于模型的闭环控制,以提高系统调节速度和控制精度.首先,使用基于新息的自适应卡尔曼滤波参数辨识对电机系统参数进行辨识,利用辨识的参数建立了可变配气系统的控制模型.其次,设计了基于模型的电动可变配气系统控制算法,即输出协方差约束(OCC)算法.最后,验证了该算法的效果,在仿真中对比了OCC算法与比例-积分-微分(PID)算法、线性二次型跟踪(LQT)算法,在台架试验中对比了OCC控制器与PID控制器的控制效果,结果表明:对不同转速下目标相位调节进行仿真,PID算法在转速为1 000、3 000和4 000 r/min下稳态误差均大于OCC算法,LQT算法在转速为3 000 r/min和4 000 r/min下调节速度小于OCC算法,且在变转速下OCC算法相位保持更好,相位偏差更小,说明OCC算法相比PID算法和LQT算法具有更好的转速适应能力.台架试验中,在相位角向上调节时,OCC算法比PID算法响应时间降低了42.8%;在相位角向下调节时,OCC算法比PID算法响应时间降低了75.0%.

氧传感器参考电平自适应空燃比闭环控制方法研究

为了解决开关式氧传感器空燃比闭环控制点的漂移问题,建立了开关式氧传感器闭环控制的数学模型,并分析了氧传感器信号参考电平对空燃比闭环控制的影响,据此,提出了氧传感器参考电平自适应空燃比闭环控制方法。在发动机上试验了氧传感器参考电平对空燃比的影响规律,并进行了氧传感器参考电平的优化试验,结果表明:氧传感器参考电平自适应控制方法可以有效避免空燃比闭环控制点随发动机工况变化的漂移问题,有效地降低了汽油机的排放。

对置活塞二冲程内燃机折叠曲柄系方案设计研究

结合一种新型对置活塞内燃机折叠曲柄系设计要求,提出4种折叠曲柄系统方案,利用Matlab/Simulink和ADAMS建立了仿真模型,通过运动学和动力学特性分析进行方案优选。计算结果表明,与传统内燃机相比,这4种折叠曲柄系活塞运动学关于上止点具有明显的非对称性,相同转速下使得膨胀时间和压缩时间均不相同,因而将对气流湍动能、扫气质量和燃烧等容度均产生不同影响;动力学上,活塞侧压力较传统二冲程内燃机大幅度减小,有利于减小气缸壁的磨损。由于方案4具有空间结构布置灵活性大,系统平衡性较好,活塞运动规律有利于提高内燃机的充气效率和加快内燃机燃油与空气的混合速率,同时可以缩短着火延迟时期的特点,所以方案4为最优方案。

电控喷油器流量特性的试验研究

本文着重对喷油器流量特性的几个影响因素进行了试验研究。为电控喷油器的开发研制提供了一些重要建议。

Fuzzy Control Method for Gasoline Engine Idle Speed Control

In order to improve the steady and dynamic characteristic of the idle speed control and study the performance of the fuzzy control method for the idle speed control, a fuzzy control system is developed to control the idle speed of gasoline engine. The construction and working principle of the fuzzy controller are described, and the design procedure of the fuzzy controller is given in detail. The control parameters are determined by computer simulation. The simulation and experiments on the engine test bench show that the idle speed is controlled accurately both in stationary and in dynamic states, and the fuzzy control method is robust to the changes of engine parameters.

汽油机缸内工作过程采集与分析系统的开发

自行设计了一套廉价的、开放式汽油机工作过程采样与分析系统。介绍了该系统的功能、解决采集循环数和计算机内存矛盾的方法、上止点标定方法以及系统软硬件的抗干扰措施等。经在 4 65Q汽油机上的实验表明 :该系统运行可靠、获取信息直观方便、系统分析功能强 ,是一个廉价。

JS125-12A摩托车二次空气喷射系统的仿真

为了提高二次空气喷射系统的补气效果,建立了摩托车发动机模型,应用内燃机性能分析软件AVLBOOST,对JS125-12A型摩托车发动机进行性能计算,并与试验值进行了对比分析.在此基础上,建立二次空气喷射系统模型,并对包括补气孔位置、补气管直径、补气角度以及补气阀簧片刚度等二次空气喷射系统的主要设计参数进行性能预测和优化.结果显示,二次空气喷射点与排气口的距离为30mm,补气管直径为8mm,补气角度选择30°～60°,簧片刚度在100～500N/m之间取值时,二次空气喷射系统与发动机有最佳匹配.

基于油膜模型的摩托车发动机瞬态空燃比控制方法与实现

针对瞬态工况下空燃比的非线性偏离,在对油膜模型传递函数进行分析的基础上,运用模型匹配的原理,得出了汽油机油膜补偿器,并进一步对油膜补偿器进行了延伸,提出了一种根据发动机温度和节气门一阶滤波器递推公式的瞬态工况空燃比修正公式.将该方法应用于一台125摩托车发动机喷油控制.结果表明,通过对瞬态工况空燃比的修正,使整车的排放量和油耗进一步降低,同时也使发动机运行更平稳.

Application of the Computer Simulation Technique to Developing EFI Engine

The application of computer simulation technique to electronic controlled fuel injection(EFI) engine was studied to increase the development speed and improve the overall performance of the engine and car. On the basis of an EFI system developed by ourselves, the simulation model of the initial control data and engine operation points during a driving cycle and the car performance pridiction model were established. This method was applied to a mini car. The experiment showed that the simulated control data has good accuracy; and the engine test points and car performances obtained by simulation are useful for the matching of EFI system with gasoline engine and the development speed is increased.

寒区缸内直喷发动机机油液面异常增高问题研究

针对缸内直喷车辆在寒冷地区出现的机油液位异常增高问题,对其产生的机理与问题解决方法进行了试验研究.选择三个厂家车辆在黑河地区进行寒区户外实车实验.实验过程中对机油液位、机油温度和冷却水温度等参数变化进行记录.提出以机油液面高度和机油液面升高速率为指标评价各影响因素对机油液面升高问题影响的方法.通过控制变量法,选择适当循环数据对各影响因素效果进行分析.实验结果表明:喷油方式和发动机温升速度是影响机油液位升高的重要因素.通过增加喷射次数、提高发动机温升速度等措施可降低机油液面升高速度,加快机油液面平衡,减小机油液面高度.

电控顺序喷射天然气专用发动机的开发

本文以一台柴油机为对象,将其改造为压燃式天然气发动机。该机采用了电控多点燃气顺序喷射以及电控高能点火等新技术,并对进气系统、燃烧系统等进行了专门设计。实验表明,经改造后的发动机的动力性与原机相当,初步测试表明其怠速排放性能远低于我国现行标准GB14761.5—93。

共振型传感器用于爆震闭环控制系统的研究

目的 设计一种爆震闭环控制系统 ,在保证汽油机不发生爆震的前提下 ,使爆震闭环控制系统更好地发挥汽油机的动力性和经济性 .方法 用共振型传感器和峰值保持电路检测爆震 ,采用两参数点火提前角调节方法构成一个爆震闭环控制系统 ,并通过试验优化爆震基准 .结果与结论 试验结果表明 ,该闭环控制系统软硬件设计合理 ,控制方案可行 。

微机控制汽油机点火系统的研究

作者介绍了一种利用微计算机控制汽油机点火的方法。试验表明,用此方法提高了点火能量和点火提前角的调节精度,可使汽油机的性能得到很大改善。

汽油机电控点火系统的研究

为了提高点火系统的能量和点火提前角的调节精度,改善汽油机的性能,本文试验研究了一种以单片机为基础的汽油机电控点火系统,经在JL462Q汽油机上实验,证明可以使汽油机的性能得到改善。本文提出的综合设计点火系统是提高点火系统性能的重要途径。

基于dS PACE系统的电控单元硬件在环发动机控制仿真研究

现代发动机电控单元 (ECU)越来越复杂 ,但却要求开发周期越来越短。为此 ,现代的ECU开发流程中都采用了ECU硬件在环发动机控制仿真技术。本文介绍了ECU硬件在环发动机控制仿真的原理、必要性、基本形式 ;阐述了dSPACE系统的软件和硬件 ;叙述了基本的建模方法 ;利用MAT LAB/Simulink开发了用于ECU研制和测试的单缸机模型 ,进行了ECU硬件在环仿真实验 ,结果表明基于dSPACE系统的ECU硬件在环发动机控制仿真是切实可行的 ,是ECU开发和测试的有力工具。

电控单体泵式(EUP)柴油机喷油系统的研究

电控单体泵喷油系统是一种能够自由灵活调整喷油量和喷油正时、具有高喷射压力的新型燃油喷射系统。本文系统地分析了电控单体泵柴油喷射系统的结构和原理,研究了电磁阀以及电控单元的设计,试验结果提供了电控单体泵的供油特性及控制特点。

单体泵柴油机电控系统开发及试验研究

开发了单体泵柴油机电控单元,设计了柴油机控制管理系统μRTK和高速强力电磁阀驱动电路。提出了基于曲轴转角的时间控制式燃油系统喷油量和喷油正时的控制策略,使控制精度可达到1°CA的范围内。进行了试验研究,制取了完整的单体泵柴油机供油正时MAP,并进行了表征发动机动力性和经济性的试验,取得了良好的试验效果。电控单体泵燃油系统在中、重型柴油机上极具应用前景。