基于发动机转速及缸压信号的燃烧闭环算法研究

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1、基于发动机转速及缸压信号的燃烧闭环算法研究(申请清华大学工程硕士学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：动力工程研究生：于俊鹏指导教师:杨福源教授联合指导教师：余建华研高工二○一七年五月ResearchonCombustionClose-loopAlgorithmofDieselEnginebasedonSpeedandin-cylinderPressureThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEnginee

2、ringbyYuJunpeng(PowerEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorYangFuyuanAssociateSuprvisor:EngineerYuJianhuaMarch,2017摘要摘要在当前竞争日益激烈的商用车领域，成本是用户购买车辆的很重要的因素之一。东风以最大提高柴油机的经济性为目的，进行各种技术的研究，探索燃油经济性进一步提升的技术可行性。其中进行了闭环燃烧技术在混合动力系统上的应用研究。系统采用量产型的电热塞式缸压传感器作为各缸反馈信号源，能够有效地改善了各缸燃烧均衡性，实现发动机的扭矩精准控制。但系统需要使用六个缸

3、压传感器，成本过高。针对此问题，本课题研究基于瞬时转速结合一个缸压传感器的燃烧闭环控制方案，对其中的关键技术进行了研究，探索出一条低成本的燃烧闭环控制方案。在东风的一款六缸柴油机上，构建了燃烧闭环控制系统。系统核心部件为两个控制单元，一个是缸内燃烧状态解析单元，iCAT(in-cylinderCombustionAnalysisTools)另一个是柴油机电控单元EECU。使用各缸燃烧的平均指示压力（IMEP）和放热中点（CA50）作为反馈变量，循环油量与喷油正时作为控制变量构建了闭环算法，通过验证算法能够实现两个参数的闭环控制。针对发动机曲轴建立刚性模型，进行了动力学仿真研究。

4、研究表明瞬时转速的波动是受往复惯性扭矩与气体作用扭矩相叠加的影响。在中低转速气体作用扭矩起主导作用，瞬时转速的波动主要是气体作用扭矩的结果。提出了优化后的瞬时转速指标，并基于该转速指标设计了闭环控制算法。通过试验分析了缸压指标与转速指标的差异，结果表明，缸压指标反映的是指示扭矩，而转速指标反映的是有效扭矩，两者之间有很强的线性相关度。构建了结合转速指标以及缸压指标的闭环算法，并针对不同应用，提出了不同的算法结构。针对混合动力的应用，对算法的效果进行了验证，结果表明算法能够实现基于一个缸压传感器实现扭矩的精确控制。关键词：缸内压力；瞬时转速；燃烧闭环控制IAbstractAbst

5、ractIntoday'sincreasinglycompetitivefieldofcommercialvehicles,thecosthasbeenoneofthemostimportantfactorsforuserstodecidetobuythevehicles.Forthepurposeofimprovingtheeconomicperformanceofdieselengine,DFCVconductedsometechnicalstudiesandexploredthetechnicalfeasibilityoffurtherpromotionoffueleco

6、nomy.Oneofthosestudieswastheclosedloopcombustiontechnologystudiedonthehybridpowersystem.Thesystemusesthemassproductiontypeelectricheatingplugcylinderpressuresensorasthefeedbacksignalandfuelquantityandinjectiontimingascontrolvariables.Thecombustionequilibriumofeachcylinderisimprovedeffectivel

7、yandaccuratecontroltheenginetorque.However,thesystemneedsixcylinderpressuresensors，thecostishigh.SoIdoonestudytoexplorealowcostcombustionclosed-loopcontrolschemeusingonecylinderpressuresensorandengineinstantaneousspeed.Aclosedloopcontrolsystemwasbu