基于硬件在環(huán)的船用中速雙燃料發(fā)動機控制策略研究.pdf

1、為了降低船舶造成的環(huán)境污染，國際海事組織制訂了船舶航行的排放法規(guī)，對于NOx的排放限值愈加嚴格。使用天然氣作為清潔燃料，雙燃料發(fā)動機的NOx和CO2排放量均大大降低。在此背景下，船舶應用雙燃料發(fā)動機技術在控制污染物排放和運營成本的角度來說都有巨大的發(fā)展前景。
　　目前，我國在大功率船用雙燃料發(fā)動機的研究方面處于起步階段，缺少成熟的設計方法和技術規(guī)范。
　　以ACD320型船用中速雙燃料微引燃發(fā)動機為研究對象，研究基于ETAS

2、 FlexECU和虛擬發(fā)動機實時仿真模型的控制策略。在此基礎上開發(fā)電控系統(tǒng)軟件，結合硬件在環(huán)仿真平臺完成聯(lián)合調(diào)試試驗驗證。具體研究工作如下：
　　(1).參照船級社相關規(guī)范，對船用雙燃料發(fā)動機的控制要求進行系統(tǒng)功能模塊劃分，根據(jù)現(xiàn)有試驗條件及重要性分析，重點研究了雙燃料模式切換、轉速控制、Lambda閉環(huán)反饋控制及燃氣噴射控制等模塊的控制功能。
　　(2).根據(jù)具體的控制功能要求制定了相應的控制策略，基于轉速閉環(huán)控制調(diào)節(jié)燃氣

3、循環(huán)噴射量；以過量空氣系數(shù)為反饋信號，基于變參數(shù)PID和積分分離方法控制廢氣旁通閥開度，以實現(xiàn)對缸內(nèi)混合氣空燃比的閉環(huán)控制。
　　(3).確定具體的硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)組成，研究對象為實時仿真模型，控制器硬件為FlexECU；結合實機確定控制器與執(zhí)行機構間的信號傳輸類型及通道，選擇了基于ETAS的軟硬件工具，完成上述控制策略的軟件實現(xiàn)。
　　(4).將應用層軟件與底層軟件掛鉤，經(jīng)PC離線仿真測試后編譯生成可執(zhí)行代碼。根據(jù)測試結果

4、修改控制軟件，優(yōu)化后將控制策略代碼固化至FlexECU存儲器，為硬件在環(huán)仿真試驗奠定基礎。
　　(5).建立基于INCA軟件的硬件在環(huán)仿真平臺標定與測試界面，結合發(fā)動機實時仿真模型、虛擬發(fā)動機載體LABCAR、控制器FlexECU和上位機測試軟件進行了硬件在環(huán)仿真聯(lián)合調(diào)試試驗。試驗表明，在雙燃料發(fā)動機模式切換過程中，缸內(nèi)混合氣濃度不會使虛擬發(fā)動機產(chǎn)生失火和爆震現(xiàn)象，轉速瞬態(tài)超調(diào)率在2％以內(nèi)；推進特性試驗中，雙燃料發(fā)動機轉速在穩(wěn)態(tài)和