柴油机调速控制原理

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举例说明B
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方案B
❖ 方案B接受转速信号和目标转速信号（油门踏 板信号），通过比较实际转速与目标转速， 判断系统处于稳态或动态，并将判别信号输 出到工作模式编码模块进行处理。
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两者的区别
❖ 方案A与方案B在工作模式上的区别在于：A 将动态模式细分为目标过渡模式和动态调速 模式两个子模式，B则未加以细化。
内燃机电子控制
柴油机喷油控制原理
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本课程的结构
发动机特性 负载特性
提前角 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轨压力
EGR 喷油模式
发动机模型 控制器设计 控制性能分析
排放原理 排放特性 各系统的特性
动力特性 能控型参数
自控分析 排放性能及控制
柴油机控制
共轨蓄压 HEUI
高压共轨
汽油机系统 柴油机系统
典型系统/原理
电控起源
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喷油量控制的特点
基本喷油量
燃油限制 油量调整
综合处理
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基本喷油量
❖ 根据工况查表确定 ❖ 全制式调速模式确定 ❖ 带故障运行模式 ❖ 怠速运行模式 ❖ 其他模式
由工况判断模块对当前工况进行判定， 然后选择相应的基本喷油量模式
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根据工况点查表模式
❖ 实质上是由油门直接控制喷油量。即调负荷 的方法。以车用机为例，在喷油量直接受控 于油门时，发动机转速的大小是由操作员掌 握的。由人的经验来决定油门的大小。
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全制式调速模式
❖ 工作区域相对于查表法具有可调整性 ❖ 油门踏板位置对应于目标转速控制信号 ❖ 具备累进式速度控制和通讯调节速度控制功
能
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全制式调速特点
❖ 由双PID或多PID控制器组成调速控制器 ❖ 对输入项采取滤波和微分处理 ❖ 采取同步控制 ❖ 对于输出量有超前滞后补偿 ❖ 具有多组增益设定值 ❖ 调速控制逻辑可重新设定 ❖ 具备稳态误差控制和加速误差控制功能
❖ 柴油机的问题有：冷起动性能、NOx排放， PM排放、控制游车、怠速控制、全工况优化、 涡轮增压控制等等。
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电控的处理方式
❖ 针对各种工况处理相应的参数或附属装置：
冷起动性能：增大喷油提前角、电热塞等等
NOx排放：EGR、减小喷油提前角等
PM排放：增大喷油压力（低速时）
控制游车：采用稳定性较高的控制算法
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工况判断
❖ 从系统设计的柴油机工作模式来看，需要 作出两个基本判断：发动机是否处于启动 工况；发动机的转速是否稳定。
❖ 启动工况的判定根据输入的启动开关信号 和实际转速信号来判断柴油机应处于启动 工况还是常规工况：拧下点火钥匙（启动 开关）发出启动信号，转速到一定值后启 动信号关闭。
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汽油机发展历史 柴油机发展历史
电控
电控结构
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传感器 ECU 执行机构
结构类型 工作原理 传输技术 量化原理 结构 控制策略
实现技术
汽油机策略 柴油机策略
嵌入式设计 实时操作系统 RCP/HILS
汽油机系统 柴油机系统
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柴油机电控
❖ 电控使结构变得复杂，成本远高于机械控制 系统。该技术的生命力取决于其带来的性能 改善程度。
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调速控制
❖ 全制式调速或两极式调速都基本上 采用了PID控制方式。
❖ 调速特点都是外部负荷发生突变， 或者目标转速发生变化两种情况。
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举例说明A
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方案A
❖ 方案A接受转速信号和目标供油量信号（油门踏板 信号），当目标供油量信号发生变化时，输出工况 判别结果dyn1，请求系统处于目标过渡模式，并清 除当前的目标转速。当目标供油量信号不发生变化 时，判断转速是否稳定，如果转速稳定，则输出工 况判别结果stable，将当前稳定转速设定为目标转 速并输出，请求系统进入稳态工况。如果转速不稳 定，则输出工况判别结果dyn2，请求系统处于动态 调速模式。
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工况查表模式
❖ 燃油量是油门和发动机转速的函数 ❖ 函数形式以遍历性表格形式给出 ❖ 非标定工况点按照邻近标定工况的数据插值
给出 ❖ 表格数据采取试验方法标定得到 ❖ 表格中的数据可在一定条件下进行修改
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全制式调速模式
❖ 油门直接控制转速。就是说，油门信号代表 了目标转速信号，供油量的多少由调速控制 算法决定，这种模式的好处在于速度稳定， 易操作，但是操作员对发动机的负荷缺少直 观把握。
nn0 ns
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2、进入稳态的判据
❖ 模拟的调速过程如图
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❖ 将转速误差对时间的积累效应作为判别
标准：
t
h | n n0 |dt
0
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tt
❖ 修改判据： ht | nn0 |dths 时， 进入稳态
t
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油量调整
❖ 基本上起着系统调速的功能：
LSG HSG RSG
怠速控制：根据水温等条件搜寻经济点
全工况优化：标定
涡轮增压控制：根据发动机工况改变喷嘴环参数
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喷油控制
❖ 柴油机电控当中最核心的内容是喷油控制， 它又可分为两个控制内容：喷油量控制和喷 油时刻控制。前者是对发动机转速和负荷的 响应，后者是为了满足经济性和排放法规进 行的控制。
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电控喷油量控制逻辑结构
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稳态工况判断
❖ 稳态工况判别模块接受转速信号n和目标转 速信号no（油门踏板信号），通过比较实 际转速与目标转速，判断系统处于稳态或 动态。
❖ 在目标转速已知的情况下，发动机转速稳 定与否的判别需要定量化的判据。
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1、进入动态的判据
❖ 稳态下转速是一个稳定在目标转速附近的值， 它可能有波动，其波动范围取决于动态控制 模块的稳态误差指标。所以一旦目标转速与 实际转速之差超出了临界值ns（由实机试验 确定），即进入动态工况。
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带故障运行模式
❖ 主要用于部分非重要的传感器或其他机构失 效的情况下，属于根据工况点查表模式一类， 但是没有优化的修正值。
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怠速模式
❖ 一种点工况，但是要根据具体的环境参数进 行修正。
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喷油的两种主要模式
❖ 油门踏板信号对发动机的动力参数提出要求。 在一般机械式控制的发动机的工作中，油门 踏板都是给出目标供油量，在电控柴油机的 控制中，可以沿用这种控制方案，在此称为 方案A。也可以设计另一种方案：油门踏板给 出目标转速，在此称为方案B。一般来说，两 种方案的区别仅限于喷油控制方面。