汽油_CNG两用燃料发动机控制系统仿真研究

• 作 者: 罗彩茹
• 机 构: 华南农业大学
• 出 处: 华南农业大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 汽油——CNG两用燃料 发动机仿真模型 Simulink 硬件在环仿真

随着汽车保有量的不断增加，汽车带给人们生活便利的同时，也给全社会带来了能源短缺、大气污染等严重问题，发展代用燃料汽车已经成为节能与环保的有效途径之一。目前我国的天然气汽车大部分是在汽油车的基础上改装而成汽油--CNG两用燃料汽车，在满足欧Ⅳ标准的多点缸内直喷发动机的应用上，由于二者在物化特性上的不同，使得燃气的性能得不到发挥，成为天然气汽车推广使用的制约因素之一。因此，通过改变汽油--CNG两用燃料发动机燃气ECU的点火提前角和空燃比，分析数据得到最优的控制策略，对燃气ECU进行标定；这样不但可以有效地利用天然气的经济性，又能解决两用燃料发动机达到排放标准的要求，从而有利于天然气汽车的推广和使用。本论文主要进行了发动机控制系统的仿真研究，主要包括以下方面内容：　　
1)以两用燃料四缸汽油机电控系统为研究对象，用Simulink平台构建了以平均值模型为基础的发动机电控系统模型，主要是发动机ECU综合仿真模型和发动机标定系统模型，包括了进气模块、燃油模块、曲轴模块，传感器模块以及空燃比控制、点火提前角控制模块、负载调节器和排放模块等；　　
2)利用虚拟仪器技术构建了基于PXI的发动机ECU硬件在环仿真系统，系统硬件由PXI机箱、控制器、多功能数据采集卡、AO卡、数字信号卡、定时计数卡和CAN总线卡组成，而操作界面用LabVIEW编写；　　
3)通过CompactRIO FPGA与Simulink结合，快速构建虚拟发动机ECU，为国内首创。虚拟ECU硬件由CompactRIO机箱、控制器、基于FPGA的AD卡、AO卡、数字信号卡、定时计数卡和热电偶温度测量卡等组成，而操作界面用LabVIEW FPGA编写，基于Simulink的发动机ECU综合模型通过SIT仿真工具包在虚拟ECU上的实现。最后，进行了基于PXI的虚拟ECU在环测试试验与误差分析，以Simulink系统软件在环仿真结果为基准，虚拟ECU系统参数相对误差平均<0.5％。　　
通过本课题的研究，基本实现了发动机模型的Simulink仿真和虚拟仪器硬件在环仿真，其中，虚拟ECU的开发为实际发动机ECU开发提供新的途径，对国内自主品牌发动机及新能源汽车研究具有重大意义。