发动机瞬态进气流量在线测量软硬件系统开发

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在发动机搭载整车后的实际运行过程中,其瞬态工况下的性能与台架标定过程的稳态工况性能不匹配。因此,实现发动机瞬态工况下的精准控制,提高瞬态工况下车用发动机的燃油经济性,能够有效缓解能源枯竭与环境污染问题。发动机瞬态工况下进气流量的在线测量,对于发动机瞬态工况下的精准控制具有重要的作用。但是目前对于车用发动机的整车在线检测及根据偏差在线控制还存在问题:一方面,现有的传感器的检测速度以及精度无法实现连续在线测量。另一方面,大量发动机新技术的应用导致发动机控制参数数量急剧增加,对于发动机各参数之间的内在联系难以研究透彻。而通过对换气系统进行整体建模的方法,会占用大量的计算机内存,检测速度慢不适用于在线测量。本论文基于课题组提出的将实测动态压力与气体动力学仿真计算相结合的方法,开发了发动机瞬态进气流量在线测量系统。该测量方法将安装动态压力传感器作为仿真边界,通过对进、排气系统的动态压力传感器位置之间的部分建模,与热力学及气体动力学数-模耦合,对气体交换过程中的缸内气体成分进行追踪。本论文基于多台汽油机台架性能对标试验数据对GT-POWER仿真模型进行了校核,将仿真模型的计算值与系统测量值进行对比,对该系统测量的残余废气系数、进气量和油耗进行了精度验证。且在整车上进行了NEDC循环道路测试,分析了在实际运行时,发动机瞬时进气量对性能的影响。研究结果表明:通过实测的发动机进、排气动态压力与气体动力学耦合原理,综合共轭感应法测取的关键参数,设计的瞬时进气量测量模型,无论是瞬态工况还是稳态工况时,其可靠性和测量精度都能得到保证,误差范围不超过5%。发动机瞬时进气量与进气压力成正相关,其他关键的影响因素包括进气门关闭时刻的气缸有效容积、RGF的影响、进气状态(压力波动和进气温度)的影响。存在一个最佳的进、排气VVT角度使得缸内的充量系数达到最大。论文旨在解决发动机在瞬态工况下的瞬时进气量在线测量,对缸内的循环空气量进行精确预测,进而实现对发动机的瞬态性能进行在线纠偏。
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