【摘 要】
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涡轮增压技术对降低发动机油耗、提升发动机输出扭矩和功率有着显著贡献，受到各大汽车厂商的青睐和消费者的追捧。废气门是涡轮增压器废气旁通道的阀门，其开度直接决定流经涡轮
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涡轮增压技术对降低发动机油耗、提升发动机输出扭矩和功率有着显著贡献，受到各大汽车厂商的青睐和消费者的追捧。废气门是涡轮增压器废气旁通道的阀门，其开度直接决定流经涡轮与旁通道的废气流量分布，是影响增压性能的关键零部件。本文的研究对象为电动废气门系统，其执行电机工作时自身会发热而升温，同时增压器受到高温废气的传热作用会导致涡壳温度升高。电机温度过高可能会烧毁线圈，而涡壳温度升高会导致废气门零位电压漂移，存在过增压风险，这两个传热问题都将对废气门的开度控制产生重要影响。本文基于对电动废气门系统中的电机和涡壳温度模型的研究，设计了电机过热保护方案和废气门零位修正策略以消除温度对废气门开度控制的不利影响，具有一定的理论意义与重要的工程实用价值。 本文依托上海交通大学与某汽车零部件公司（以下简称为“U公司”）的校企合作项目，对电动废气门系统传热过程展开研究，以建立模型分别实时估算电机与涡壳温度为目标，并基于电机温度设计保护算法防止电机超过温度上限，基于涡壳温度修正废气门零位电压，消除过增压风险。本文的主要研究内容如下： 首先，基于直流电机发热-散热机理、增压器结构及工作原理、传热学及流体力学等理论，结合废气门的实际工作环境，对电机及增压器物理模型进行了简化，建立了电机与涡壳温度数学模型。 然后，基于电机与涡壳温度模型，分别设计了防止电机因过热而烧毁的保护算法与预防过增压风险的废气门零位电压修正策略。 最后，根据上述模型及控制策略，利用ASCET软件生成C代码，并集成软件刷入 U公司的ECU硬件。实验结果显示：模型计算值与热电偶实测值比较吻合，表明温度模型具有较高的准确性；同等实验条件下，采取过热保护方案能使电机温升大幅下降，说明过热保护方案能有效保护电机；废气门零位电压能实时准确地随涡壳温度发生相应变化，验证了零位修正策略对防范过增压风险的可行性。
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