基于ADE优化的IPMSM全速域无传感器控制

为了实现内置式永磁同步电机(IPMSM)全速域的无传感器控制和切换速域的平滑过渡,提出了一种基于自适应差分进化(ADE)算法优化的复合控制方法。分别在零低速域、中高速域采用旋转高频电压注入法和滑模观测器法来对电机转速和转子位置进行估算,并在切换速域采用基于ADE算法的权重系数优化法来实现上述两种控制方法的平滑切换,从而实现IPMSM全速域无传感器控制。仿真结果表明:提出的复合控制方法能够实现电机全速域的无感控制和切换速域的平滑过渡,且具有良好的稳定性。

基于BPNN的发动机停机相位预测研究

为避免柴油发动机启动阶段因建立喷油时序而在寻找信号特征齿上花费过多时间,基于反向传播神经网络(BPNN)建立了发动机停机相位预测模型。以某双缸柴油机停油时转速和负荷为输入,单片机和增量式编码器为核心计算的原有曲轴位置传感器“失信点”后的相对相位变化为输出,建立了BPNN停机相位预测模型。预测结果表明:模型决定系数和修正决定系数均大于0.91,平均相对误差为5.9%,模型对于发动机停机过程中不可信点至静止期间转过的相对角度具有预测性,可作为发动机再启动阶段相位快速同步和判缸的首选方式。

精确停车引导系统设计方法研究

探讨了精确智能停车引导系统的基本框架、网络层次结构以及各部分的设计方法;对停车引导逻辑设计方法进行了原理性的研究,总结出停车引导逻辑的基本实施程序.就智能停车引导系统的实现进行了网络、硬件和软件开等方面的开发研究,总结出系统实现的方法.在北京翠微大厦地下停车场进行了精确停车引导系统的实验,验证系统的效果.

基于空域相关阈值滤波的雾气激光信号处理算法

针对雾气环境下微弱激光信号特征提取困难,在研究小波空域相关滤波算法基础上,提出了小波空域相关阈值滤波方法.阐述了小波空域相关阈值滤波的思想和原理,特别研究了滤波阈值选取的方法,比较了空域相关阈值滤波与空域相关滤波的滤波效果.结果表明对雾气环境下的激光信号,空域相关阈值滤波具有最好的滤波效果.在不同雾气浓度和不同信号信噪比情况下的实验结果表明,空域相关阈值滤波能够在保持激光回波信号特征的前提下有效地抑制大部分噪声,更适于雾气环境下微弱激光回波信号处理和特征提取.

雾天微弱激光回波信号增强与处理研究

研究了雾天多脉冲信号累积增强原理和方法,并利用多脉冲累积增强原理对激光回波信号进行处理.为了提取微弱激光回波信号的特征,研究了匹配滤波处理算法,并分别就原始回波信号和多脉冲累积增强信号进行了匹配滤波处理,大大提高了信号的信噪比.实验结果表明:4个独立激光回波信号进行累积处理的结果使得回波信号的信噪比增强了2倍;多脉冲累积可以有效地提高回波信号的信噪比,而匹配滤波在提高信号信噪比的同时抑制了噪声.

改进PLL的永磁同步电机无传感器控制研究

针对滑模观测算法因高频抖振引起的无感永磁同步电机转子速度和位置估计误差较大、反电动势幅值失配问题,提出一种改进PLL的滑模观测永磁同步电机无传感器控制算法。设计了抑制反向电动势次级谐波的自适应滤波算法,减小了转子速度和位置估计误差;引入幅值归一化算法,解决了因电机参数变化引起的反电动势幅值失配问题,提升了系统的抗干扰能力和动态响应速度。仿真结果表明:新算法的观测精度较高,转速估计误差仅为5 r/min,转子位置估计误差仅为0.1 rad,且在阶跃输入信号下有较强的动态响应性能。

非合作目标微弱激光信号前端处理研究

针对干扰环境条件下非合作目标微弱激光信号识别困难,通过对比研究3种激光信号接收电路的性能和缺点,并设计了并联LC选频反馈网络的跨阻电流-电压转换电路,分析了其提取微弱激光信号的原理和性能.实验结果表明:并联LC电流-电压转换电路能够有效地抑制激光回波信号中直流信号和其他环境干扰,放大了目标频段的信号,提高了信号的信噪比,克服了其他接收方式的缺点,增强了激光探测系统识别非合作目标微弱激光信号的能力.

行驶工况下汽车油门信号安全协调策略研究

针对汽车行驶过程中油门因机械卡滞,传感器电信号短路、断路导致的油门开度信号故障问题,设计了油门信号安全协调策略。采用TruckSim建立整车动力学模型,并把基于MATLAB/Simulink搭建的油门信号安全协调策略输出的油门开度信号作为整车动力学模型的输入。联合仿真验证结果表明:油门信号安全协调策略有效保证了油门踏板机械故障时合理协调油门开度信号;油门传感器单路电信号故障时车辆正常行驶;两路传感器电信号故障时车辆能够实现定车速跛行回家控制,在变道路工况下车速波动为4.6%,制动器状态切换时车速平稳跟随。

冷却液流动均匀性对缸套热变形的影响研究

对某一高压共轨柴油机的冷却液流动特性和缸盖、缸套关键点温度进行了台架测试,为热分析提供边界条件;建立了缸盖-缸套-冷却水-机体流固耦合模型,应用流-固耦合传热方法,研究了冷却液流动均匀性对缸套热变形的影响,并优化了机体分水孔和缸盖上水孔的流动特性。结果表明:优化后的水套,各缸冷却不均匀性系数平均减小了9.78%;缸盖水套最高温度下降了8.64%,缸套最高温度下降了2.03%,缸套热变形最大值减小了1.10%。

基于模型的曲轴位置传感器故障诊断研究

为了对汽车发动机转速传感器作出快速准确的诊断,结合曲轴信号处理原理,在MATLAB/simulink中设计基于卡尔曼滤波器残差检验的OBD诊断模块,实现了曲轴位置传感器无信号、信号错误等故障诊断功能。针对卡尔曼滤波器法无法排除掉非故障性信号输入的缺点,在卡尔曼滤波法基础上加入逻辑诊断,通过条件判断以启动诊断,加入决策逻辑以确定故障状态。验证结果表明,卡尔曼滤波器法能够准确快速识别两种传感器故障,但在非故障性信号时无法准确判断故障。加入诊断逻辑的改进卡尔曼滤波法能够准确排除非故障性输入,保证诊断的准确性。

甲醇替代率对柴油/甲醇反应活性控制压燃发动机性能的影响

对某4缸高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了柴油/甲醇双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,系统地研究了甲醇替代率对发动机经济性和污染物排放的影响规律。结果表明:最大转矩转速1600 r/min下,负荷率25%~50%范围内甲醇替代率为10%时发动机经济性最佳;50%~100%负荷率范围内随甲醇替代率增大,有效热效率升高,有效当量燃油消耗率降低;100%负荷、30%替代率时,与原机相比,有效热效率提高9.4%,有效当量燃油消耗率降低6.2%。不同负荷工况下,最大甲醇替代率受爆震、失火现象、不完全燃烧及发动机热负荷极限和机械设计强度限制。100%负荷下,随节气门开度减小,最大甲醇替代率从30%提升到36%;甲醇替代率为34%时,有效当量燃油消耗率较原机降低6.5%;高负荷工况下,适当关小节气门开度,减少进气流量,降低缸内最高燃烧压力,可有效提高最大甲醇替代率。外特性工况下,随发动机转速增加,未燃甲醇、非甲烷碳氢化合物、CO_(2)排放降低,甲醛排放先略减少后逐渐增多。同一转速下,随甲醇替代率增加,未燃甲醇和甲醛排放量增加,非甲烷碳氢化合物和CO_(2)排放降低。低碳甲醇/柴油RCCI燃烧模式有利于降低CO_(2)排放。

柴油机起动过程瞬态喷油量的控制策略

为了改善柴油机起动过程的性能,提出了一种基于柴油机瞬时转速的起动油量斜坡控制策略.通过台架试验研究了喷油量对起动过程的影响,确定了起动油量斜坡控制策略的关键参数,并验证了斜坡策略的控制效果.结果表明:根据瞬时转速控制的斜坡起动油量特性能够更好地适应柴油机起动过程,在保证柴油机迅速起动的前提下,降低起动过程的排放,实现起动到怠速的柔性过渡.与试验条件下起动最快的恒定喷油量起动过程相比,斜坡策略的起动时间缩短22%,起动油量降低26%,HC质量排放减少29%.

基于FPGA的高压共轨柴油机判缸与喷油HIL系统研究

根据发动机判缸所需的曲轴、凸轮轴信号特性,采用LabVIEW图形化系统设计方法,构建了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)技术的用于高压共轨柴油机判缸与喷油研究的硬件在环系统。针对一款自主开发的高压共轨柴油机电子控制单元(ECU)和英飞凌TC1728单片机,分别加载使用ASCET开发的底层判缸控制策略和使用C语言开发的底层判缸驱动程序,进行了硬件在环试验。针对一款自主开发的高压共轨柴油机喷油硬件驱动板,通过参数化控制PWM进行了喷油器硬件在环试验。试验结果表明:基于FPGA的硬件在环系统,只需提供基本配置参数即可产生通用的曲轴、凸轮轴传感器同步信号,满足发动机瞬态运行特性的判缸与喷油研究需要。根据喷油器的响应,可得到PWM喷油器控制信号的最优参数,满足国Ⅳ及以上排放法规限值发动机电控开发需要。

我国汽车环境适应性标定立体试验场研究

针对传统道路整车标定试验场开展三高标定试验的不足之处,分析了在云南地区开展道路整车三高标定试验的气候、地形、海拔和交通等环境条件,并重点考察了云南省元江、香格里拉两个地域满足三高标定的环境条件优势。通过多个车型的三高标定试验和市场验证研究表明:云南地区是一个适合中国国情的完整的三高标定立体试验场,其复杂极端环境条件能够更好地考核整车的环境适应性能,以云南为整车标定试验场开展标定试验,能够比传统的三高标定试验场节省2/5的时间,节约1/3的路程,降低了人力与运输成本。

柴油机多次喷射干扰的喷油脉宽评估方法及抑制策略

为了防止柴油机多次喷射相互干扰或重叠对喷油器、控制器以及发动机性能造成影响。该文选取大、中、小负荷3种工况,进行了预喷与主喷不同程度重叠对喷油器驱动电流、柴油机缸内燃烧及排放性能影响的台架试验。试验结果表明:当预喷与主喷重叠时,喷油器的最大提升电流达到39 A左右,约为喷油器规定电流的2倍,极有可能对喷油器及控制器造成损坏;重叠度在0以上时,喷油器处于连续开启状态,2次喷油合并为1次喷油,预喷效果消失,燃烧滞燃期延长;重叠度0与-50%相比,3种工况的着火延迟角度分别增加4.1、4.8和5.2°CA,增幅分别为86.7%、115%和99%;随着滞燃期延长,燃烧始点推迟,缸内压力及燃烧温度升高,燃烧噪声增加,排放性能受到一定程度的影响。针对预喷与主喷重叠带来的问题,提出了基于喷油脉宽评估方法的多次喷射干扰抑制策略,并进行了台架验证试验。结果表明:当抑制系统监测到预喷与主喷会发生干扰或重叠时,控制策略能够协调预喷在合理的角度范围内进行喷射;当预喷不能满足喷油角度释放条件时,抑制策略通过控制状态字有效关闭预喷。研究结果可为柴油机多次喷射协调控制提供理论依据。

曲轴不同平衡率对曲轴强度与振动特性的影响

曲轴不同平衡方案不仅直接影响整机振动与噪声,还影响曲轴的轻量化设计。研究不同平衡率方案曲轴对发动机振动与曲轴强度的影响,优化设计曲轴,对降低整机振动与提高可靠性具有重要意义。以非道路高压共轨四缸柴油机为研究对象,系统分析了不同平衡率与不同平衡块结构的4个曲轴方案的平衡性;通过曲轴模态试验与机体模态仿真,验证了曲轴和机体有限元模型的准确性;基于柔性多体动力学理论,建立了整机多体动力学仿真模型,研究了曲轴不同平衡率对额定转速工况下曲轴强度与振动特性的影响。研究结果表明:随着平衡率增加,曲轴各圆角处最大应力值增大,曲轴圆角疲劳安全系数降低;最大应力值为284.1 MPa,最小安全系数为1.7,均出现在四平衡块100%平衡率曲柄销圆角处。随着平衡率增加,油底壳关注点的不同谐次下振动加速度峰值减小,机体上各关注点的振动速度级降低,汽缸盖罩在低频段下振动速度级降低。随着平衡率增加,各倍频程下机体振动速度级降低,倍频程中心频率为500 Hz,汽缸盖罩和油底壳振动速度级增大。

过量空气系数对甲醇/柴油反应活性控制压燃发动机性能的影响

对某高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了甲醇/柴油二元燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,系统地研究了最大转矩转速(1 600 r/min)、不同负荷下甲醇替代率和过量空气系数对发动机经济性与排放性能的影响规律。结果表明:中、低负荷下,随着甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率先降低后略微升高,有效热效率先增加后略微降低,排气温度降低;中高、高负荷时,随甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率和排气温度降低,有效热效率升高;负荷率75%下,甲醇替代率为30%时,有效当量燃油消耗率较纯柴油模式平均降低3.8%,有效热效率则平均升高6.7%。不同负荷工况下,随甲醇替代率增大,NO;排放和烟度大幅降低,CO;排放量减少,CO、甲醇和甲醛排放量增加。中、低负荷下,烯烃排放量随甲醇替代率升高而增加,中高、高负荷下则随替代率升高而降低。不同负荷、不同甲醇替代率下,随着过量空气系数减小,CO;排放量和烟度增加,NO;和CO排放变化不明显,甲醇排放量减少;高负荷下,随过量空气系数的减小,烯烃排放升高,甲醛排放降低;低负荷下,随过量空气系数减小,烯烃排放降低,甲醛排放变化不明显。采用甲醇/柴油RCCI燃烧策略有助于降低CO;、NO;排放和烟度,双燃料模式下适当关小节气门开度,减小过量空气系数,对降低甲醇、甲醛非常规污染物排放有利。

进气节流对车用柴油机性能影响的试验研究

为了满足DPF主动再生温度需求,研究了进气节流对柴油机性能的影响。在某款高压共轨柴油机进气道加装电子节气门,在转速为1600 r/min和2000 r/min时,选取低、中、高三个典型负荷,研究不同节气门关度下进气流量对柴油机过量空气系数、燃油消耗率、排气温度及排放特性的影响。试验结果表明:随着节气门关度的增大,发动机过量空气系数逐渐减少,在低速中负荷条件下过量空气系数最大能降低14%;燃油消耗率随着节气门关度的增加呈现先下降后上升的趋势;进气节流可以显著提高排气温度;进气节流增加会导致CO排放和烟度的恶化,在较小的节气门关度下,THC和NO_(x)排放有所改善。

柴油机ECU硬件在环灰盒测试用例开发研究

在柴油机电子控制单元(Electronic Control Unit, ECU)开发过程中,为更好地利用硬件在环(Hardware-in-the-Loop, HIL)测试对ECU进行全面深入测试,快速准确地跟踪控制模块的故障,分析了柴油机ECU HIL灰盒测试原理,提出了一种基于灰盒测试原理的柴油机ECU HIL测试用例开发方法。以柴油机ECU控制模块中起动喷油量计算模块为对象进行了方法运用,在实例开发过程中对各开发步骤进行了详细说明与例证,并对开发的灰盒测试用例进行了实验验证。结果表明,灰盒测试用例能对该模块内关键功能点、参数及外部关键输入输出信号进行测试,实现对该模块的HIL测试。此例验证了基于灰盒测试原理的柴油机ECU HIL用例开发方法的适用性,为V开发模式中保证柴油机ECU质量提供了新的思路与方法。

基于多场耦合的柴油机缸套变形分析

以某型非道路增压中冷柴油机为研究对象,应用流-固耦合传热方法,建立了缸盖-冷却液-缸套-缸体耦合传热模型,在对气缸盖火力面和缸套关键点进行温度测试的基础上,应用CFD软件进行了流-固耦合传热分析,研究了缸套在机械载荷、热载荷和联合载荷作用下的变形特征。研究表明:各缸套温度分布呈现明显的三段分布形式,最高温度出现在第一缸缸套顶部内侧;机械载荷作用下的缸套变形量较小,最大值出现在第四缸主推力面顶部内侧;热载荷和耦合载荷作用下的缸套变形都呈现"心"形状,最大变形量均出现在第四缸飞轮端方向的顶部内侧,分别为249.19μm和275.47μm,其中热载荷对缸套综合变形的贡献量最大。