论文部分内容阅读
良好的起动和怠速性能是保证缸内直喷(GDI)发动机后续运行的先决条件,因此,起动和怠速的控制是整个发动机控制的基础,不仅要满足低排放和低油耗的要求,而且要满足用户对平稳性和可靠性,特别是起动响应性的需求。然而,GDI发动机起动和怠速时的工作条件复杂多变,控制难度大,因此,GDI发动机起动及怠速控制策略的研究具有重要的意义。本文基于前期开发的试验用GDI发动机电控单元(ECU)硬件系统,设计了起动和怠速控制策略,并且在一台1.8TGDI发动机上进行了台架控制试验。为了确保起动和怠速控制时ECU所有的输入信号正确、合理,对相关的传感器故障诊断策略进行了研究。本文主要内容如下：(1)研究了与GDI发动机起动和怠速控制相关的传感器故障诊断策略,涉及冷却液温度传感器、燃油压力传感器、电子节气门位置传感器、曲轴和凸轮轴位置传感器。诊断形式包含极限值诊断和合理性诊断,根据诊断结果和评判原则,设计了相应的故障模式保护策略。通过将带有故障的传感器信号输入到发动机电控单元,观测传感器和相应执行器的信号波形,验证了传感器故障保护策略。(2)将GDI发动机的起动工况划分成电机拖动、着火起动、起动后阶段,设计了各阶段的控制策略。在发动机台架进行了控制实验,研究了相同点火提前角、不同喷油时刻和相同喷油时刻、不同点火提前角的起动性能,结果表明,喷油时刻为60°BTDC和点火提前角为19°BTDC时起动最快。(3)设计了电子节气门控制策略。采用分段PID闭环控制节气门开度,当实际开度与目标开度偏差值小于土0.4%时,通过保持力矩稳定节气门开度。控制实验结果表明,节气门在小开度时可快速稳定在目标开度附近,即偏差值在±0.4%范围内。(4)将怠速工况分为暖机开环控制阶段和怠速闭环控制阶段,设计了GDI发动机怠速工况控制策略。暖机阶段的节气门开度根据冷却液温度来调节,怠速控制的转速偏差由增量式PID控制器计算,确定目标节气门开度增量,使发动机稳定在目标转速附近。实验结果表明,整定PID参数后,GDI发动机怠速可控制在±20r/min内。