基于硬件在環(huán)的船用中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略研究.pdf

1、為了降低船舶造成的環(huán)境污染，國(guó)際海事組織制訂了船舶航行的排放法規(guī)，對(duì)于NOx的排放限值愈加嚴(yán)格。使用天然氣作為清潔燃料，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx和CO2排放量均大大降低。在此背景下，船舶應(yīng)用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在控制污染物排放和運(yùn)營(yíng)成本的角度來(lái)說(shuō)都有巨大的發(fā)展前景。
　　目前，我國(guó)在大功率船用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究方面處于起步階段，缺少成熟的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)規(guī)范。
　　以ACD320型船用中速雙燃料微引燃發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，研究基于ETAS

2、 FlexECU和虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真模型的控制策略。在此基礎(chǔ)上開發(fā)電控系統(tǒng)軟件，結(jié)合硬件在環(huán)仿真平臺(tái)完成聯(lián)合調(diào)試試驗(yàn)驗(yàn)證。具體研究工作如下：
　　(1).參照船級(jí)社相關(guān)規(guī)范，對(duì)船用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的控制要求進(jìn)行系統(tǒng)功能模塊劃分，根據(jù)現(xiàn)有試驗(yàn)條件及重要性分析，重點(diǎn)研究了雙燃料模式切換、轉(zhuǎn)速控制、Lambda閉環(huán)反饋控制及燃?xì)鈬娚淇刂频饶K的控制功能。
　　(2).根據(jù)具體的控制功能要求制定了相應(yīng)的控制策略，基于轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制調(diào)節(jié)燃?xì)?/p>

3、循環(huán)噴射量；以過(guò)量空氣系數(shù)為反饋信號(hào)，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(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)象為實(shí)時(shí)仿真模型，控制器硬件為FlexECU；結(jié)合實(shí)機(jī)確定控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的信號(hào)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(shí)現(xiàn)。
　　(4).將應(yīng)用層軟件與底層軟件掛鉤，經(jīng)PC離線仿真測(cè)試后編譯生成可執(zhí)行代碼。根據(jù)測(cè)試結(jié)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(chǔ)器，為硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。
　　(5).建立基于INCA軟件的硬件在環(huán)仿真平臺(tái)標(biāo)定與測(cè)試界面，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)仿真模型、虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)載體LABCAR、控制器FlexECU和上位機(jī)測(cè)試軟件進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真聯(lián)合調(diào)試試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)模式切換過(guò)程中，缸內(nèi)混合氣濃度不會(huì)使虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生失火和爆震現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速瞬態(tài)超調(diào)率在2％以內(nèi)；推進(jìn)特性試驗(yàn)中，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)和