發(fā)布時(shí)間：2020-12-01 16:32

　　由于普通渦輪增壓技術(shù)會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩不足和部分負(fù)荷性能惡化等問(wèn)題。可變幾何渦輪增壓器（VGT）技術(shù)能提高柴油機(jī)瞬態(tài)性能,改善柴油機(jī)低工況性能,進(jìn)一步降低油耗;對(duì)降低環(huán)境污染和減少能源短缺問(wèn)題有重大意義。本文以低速二沖程柴油機(jī)為研究對(duì)象,在了解該機(jī)型的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能指標(biāo)的情況下,對(duì)其進(jìn)行了模型的建立、性能的仿真和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。首先通過(guò)對(duì)該型柴油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)的了解建立了該機(jī)型的穩(wěn)態(tài)GT-POWER軟件仿真模型并校正,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。利用該模型,開展了可變幾何渦輪增壓器和該型柴油機(jī)的仿真,研究可變截面渦輪增壓器的開度對(duì)柴油機(jī)性能的影響。然后使用GT-POWER軟件自帶的優(yōu)化功能,以最低有效燃油消耗率為優(yōu)化目標(biāo),進(jìn)行性能仿真,確定推進(jìn)特性下可變幾何渦輪增壓器在各個(gè)工況的最佳開度,得出推進(jìn)特性下可變幾何渦輪增壓器的穩(wěn)態(tài)控制MAP圖。根據(jù)系統(tǒng)要求選取了相應(yīng)的執(zhí)行器,研究了控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。完成了單片機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作,硬件包括電路板、控制箱和傳感器。完成控制系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì),按照實(shí)現(xiàn)功能對(duì)軟件進(jìn)行模塊化,完成了各個(gè)軟件模塊的編寫。最后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬檢... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MAN12K98ME/MC船用柴油機(jī)在ISO標(biāo)準(zhǔn)下以100SMRC運(yùn)行的熱平衡圖

下降和轉(zhuǎn)速的降低，氣動(dòng)推桿推力下降，在彈簧彈力的作用下變，通流面積減小，使增壓器轉(zhuǎn)速升高，從而提高增壓壓力，轉(zhuǎn)動(dòng)角度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。理工大學(xué)的王軍秋，王延生等人，開發(fā)出一款比較先進(jìn)的 V0]，此 VGT 控制系統(tǒng)由 J6110Z 柴油機(jī)、VGT、傳感器、噴嘴環(huán)力矩電機(jī)和其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、電控單元 ECU 組成，系統(tǒng)示意圖如GT 控制系統(tǒng)可進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制模式的切換，同時(shí) EC壓壓力信號(hào)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和葉片角度信號(hào)通過(guò) MAP 圖（制算法使葉片達(dá)到所需角度和保持角度。大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室，在大眾TDI柴油機(jī)上進(jìn)的開發(fā)[21]，步進(jìn)電機(jī)作為 VGT 該控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，使用柴機(jī)轉(zhuǎn)速查詢控制 MAP 圖，插值計(jì)算得出增壓壓力，進(jìn)行 PID于穩(wěn)定工況時(shí)，采用 PID 控制可變噴嘴環(huán)葉片角度，保持葉片而保證增壓壓力的穩(wěn)定。

為了提高變工況下系統(tǒng)的平滑性和穩(wěn)定性，又加入了前饋制算法的補(bǔ)充。該系統(tǒng)的控制策略是將柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)工況下由負(fù)荷的噴嘴環(huán)開度負(fù)載比事先以 MAP 圖和查表插值程序存儲(chǔ)于控制況查表插值得出的值作為前饋控制值，并與 PI 控制值共同組成控對(duì) PCM 閥的控制。國(guó)通用公司開發(fā)的 VGT 控制系統(tǒng)如圖 1.4 所示。該控制系統(tǒng)由電ECM）、電子控制包（ECB）、電子真空調(diào)節(jié)器（EVR）、電子壓力）和執(zhí)行器等組件組成。執(zhí)行器是兩個(gè)不連通的小體積組成，小體的膜片分隔開，兩個(gè)小體積分別聯(lián)通中冷器后的進(jìn)氣歧管和壓氣機(jī)，兩個(gè)小體積內(nèi)因?yàn)閴毫Σ幌嗟犬a(chǎn)生的推力作為驅(qū)動(dòng)導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)動(dòng)行器兩個(gè)小體積的壓力又分別受電子壓力調(diào)節(jié)器（EPR）和電子真R）的控制，控制信號(hào)由電子控制模塊（ECM）采集柴油機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)氣流量、中冷器溫度等參數(shù)后計(jì)算決定，同時(shí)控制信號(hào)也受電子）的調(diào)節(jié)[23]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]VGT渦輪增壓器渦輪級(jí)性能仿真預(yù)測(cè)研究[J]. 陳鋼,劉毅,朱愛(ài)國(guó),閆健菲,王祺,劉未隆,曹立峰.  車用發(fā)動(dòng)機(jī). 2017(06)
[2]基于GT-power的節(jié)能車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣仿真分析[J]. 白逾,連晉毅,胡龍劍,劉禹,王塞松.  汽車實(shí)用技術(shù). 2017(14)
[3]基于GT-Power模型的EGR率對(duì)某游艇發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響分析[J]. 官德亮,高占斌,張?zhí)煲?  內(nèi)燃機(jī). 2017(03)
[4]船舶柴油機(jī)動(dòng)力渦輪與渦輪增壓器聯(lián)合優(yōu)化匹配研究[J]. 馮金勇,馮明志,李靜芬,黃偉.  柴油機(jī). 2017(02)
[5]低速船用柴油機(jī)與渦輪增壓器的匹配[J]. 馬帥,吳亞飛,鄧健星.  廣東造船. 2016(02)
[6]可變截面廢氣渦輪增壓器控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建型[J]. 董霏,方存光.  科技資訊. 2014(35)
[7]電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓特性研究[J]. 任國(guó)峰,田豐,張樹梅,楊林.  現(xiàn)代車用動(dòng)力. 2013(04)
[8]基于遺傳優(yōu)化模糊PID高壓共軌系統(tǒng)噴油量的控制算法[J]. 王國(guó)超,吳慶林.  重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2012(11)
[9]大功率船用柴油機(jī)渦輪增壓技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 王德山,劉博.  機(jī)電設(shè)備. 2012(06)
[10]船用二沖程柴油機(jī)鼓風(fēng)機(jī)掃氣模型與切換規(guī)律研究[J]. 石磊,豐琳琳,周涌明,鄧康耀.  內(nèi)燃機(jī)工程. 2012(05)
[1]船用二沖程低速柴油機(jī)性能匹配優(yōu)化研究[D]. 劉鋒華.上海交通大學(xué) 2014
[2]船用電控柴油機(jī)液壓伺服系統(tǒng)的仿真研究[D]. 孔海威.大連海事大學(xué) 2013
[3]基于VGT技術(shù)的乘用車柴油機(jī)性能提高分析及其優(yōu)化研究[D]. 尹凌.湖南大學(xué) 2012
[4]二沖程低速柴油機(jī)工作過(guò)程與增壓系統(tǒng)的計(jì)算研究[D]. 豐琳琳.上海交通大學(xué) 2007

碩士論文
[1]VGT渦輪增壓器渦輪級(jí)性能仿真預(yù)測(cè)研究[J]. 陳鋼,劉毅,朱愛(ài)國(guó),閆健菲,王祺,劉未隆,曹立峰.  車用發(fā)動(dòng)機(jī). 2017(06)
[2]基于GT-power的節(jié)能車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣仿真分析[J]. 白逾,連晉毅,胡龍劍,劉禹,王塞松.  汽車實(shí)用技術(shù). 2017(14)
[3]基于GT-Power模型的EGR率對(duì)某游艇發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響分析[J]. 官德亮,高占斌,張?zhí)煲?  內(nèi)燃機(jī). 2017(03)
[4]船舶柴油機(jī)動(dòng)力渦輪與渦輪增壓器聯(lián)合優(yōu)化匹配研究[J]. 馮金勇,馮明志,李靜芬,黃偉.  柴油機(jī). 2017(02)
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[7]電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓特性研究[J]. 任國(guó)峰,田豐,張樹梅,楊林.  現(xiàn)代車用動(dòng)力. 2013(04)
[8]基于遺傳優(yōu)化模糊PID高壓共軌系統(tǒng)噴油量的控制算法[J]. 王國(guó)超,吳慶林.  重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)). 2012(11)
[9]大功率船用柴油機(jī)渦輪增壓技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 王德山,劉博.  機(jī)電設(shè)備. 2012(06)
[10]船用二沖程柴油機(jī)鼓風(fēng)機(jī)掃氣模型與切換規(guī)律研究[J]. 石磊,豐琳琳,周涌明,鄧康耀.  內(nèi)燃機(jī)工程. 2012(05)
[1]船用二沖程低速柴油機(jī)性能匹配優(yōu)化研究[D]. 劉鋒華.上海交通大學(xué) 2014
[2]船用電控柴油機(jī)液壓伺服系統(tǒng)的仿真研究[D]. 孔海威.大連海事大學(xué) 2013
[3]基于VGT技術(shù)的乘用車柴油機(jī)性能提高分析及其優(yōu)化研究[D]. 尹凌.湖南大學(xué) 2012
[4]二沖程低速柴油機(jī)工作過(guò)程與增壓系統(tǒng)的計(jì)算研究[D]. 豐琳琳.上海交通大學(xué) 2007



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