【摘 要】
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面对当前我国重油活塞发动机在航空上的的需求不断增加的事实,标定系统作为发动机的研发工具有极高重要性,但目前尚未存在一款成熟的小型航空重油活塞发动机标定系统。本文结合当前航空重油活塞发动机的研究开发需求,以设计多功能航空重油活塞发动机在线标定系统为目标,针对发动机的复杂工况,进行了标定系统硬件的设计,完成了标定系统所需的软件设计与编写,最终通过硬件在环系统与发动机性能测试平台对标定系统功能进行双重测
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面对当前我国重油活塞发动机在航空上的的需求不断增加的事实,标定系统作为发动机的研发工具有极高重要性,但目前尚未存在一款成熟的小型航空重油活塞发动机标定系统。本文结合当前航空重油活塞发动机的研究开发需求,以设计多功能航空重油活塞发动机在线标定系统为目标,针对发动机的复杂工况,进行了标定系统硬件的设计,完成了标定系统所需的软件设计与编写,最终通过硬件在环系统与发动机性能测试平台对标定系统功能进行双重测试,确保功能的完整性与适用性。航空重油活塞发动机在线标定系统设计分为硬件和软件两个方面。硬件采用Freescale MC9S12XS128MAL的16位单片机作为下位机控制核心,上位机采用个人电脑（PC）,两者通过USBCAN转换器进行CAN通讯,ECU和传感器、执行器的供电与连接通过连接线缆来实现。软件基于以下三个方面进行开发设计:（1）CAN通讯协议根据传输数据的功能进行分类,针对控制数据、反馈数据和握手数据等进行详细的划分和设置;（2）上位机程序基于Qt平台（C++环境）设计开发通讯管理、标定界面、数据管理和标定验证四大功能模块;（3）下位机程序使用Codewarrior平台（C环境）开发,包括对通讯设置、执行器控制、信号采集和数据储存等四类模块的开发。在标定工况软件功能设计方面,起动标定部分设计了进行时间和转速-缸温两种标定模块,对应活性燃料冷启动的两种策略,分别实现以经过时间为变量的一维MAP和以转速-缸温为变量的二维MAP进行控制量查表输出;怠速标定部分就怠速工况下转速不稳和缸间差异性问题,设计了以PID为控制算法的两种标定模块,怠速转速PID标定提供了舵机、点火提前角和喷油脉宽三种PID控制量,怠速缸压PID标定利用TCP通信模块引入缸压数据实现两缸的喷油脉宽PID独立控制;加减速标定部分通过拟合函数重新改写MAP中加减速区域控制参数以达到改变MAP瞬态寻址路径的作用;稳态MAP标定部分包含MAP填充功能,即利用差值求和的算法复制已完成标定MAP的规律然后将带填充表格数据补全。软件程序经过验证,实际控制输出误差为1%,起动模块能够缩短15秒冷启动时间并优化起动状态,怠速模块成功实现PID控制,加减速模块生成了多种MAP寻址路径,稳态标定模块使转速波动下降59.5%,系数修正模块和自动烤机模块按照设定执行。综上所述,航空重油活塞发动机在线标定系统结构完整、工作稳定、实用性高、运行可靠。
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