大功率发动机控制器壳体温度场仿真分析

摘要：大功率元件过热是控制器ECU失效的重要原因，本文分析了在自然对流散热情况下，元器件布置位置对控制器温度场的影响。对ECU壳体进行数值建模，并运用ANSYS Icepak软件对控制器密封外壳温度场进行了仿真模拟计算。其结果表明：（1）元器件集中放置将会导致密封外壳整体温度较高，且不利于散热，这会使ECU在工作过程中因温度过高而损坏元器件；（2）将功率元器件分散放置靠近外壳的部位，温度场分布均匀，且高温范围小，散热效果较好。通过分析主要功率元器件放置位置对控制器ECU温度场的影响，为PCB板优化布置提供了设计依据，同时也会提高ECU的可靠性、增加ECU的使用寿命。     

基于模型的发动机仿真与优化

利用Matlab软件中的MBC(model-based calibration)工具箱和仿真软件Ricardo Wave对汽油发动机的动力性进行了基于模型的标定和优化;在标定流程中,首先利用Wave建立了发动机仿真模型,并通过验证;接着,运用实验设计(DoE)方法确定了发动机的运行工况点,并用仿真模型计算出发动机在这些工况点处的参数和性能(扭矩、油耗、功率和缸内最高压力等);最后,建立发动机数学统计模型和标定优化;得到了发动机点火提前角、空燃比MAP图和优化后转矩的三维图;研究结果表明,该方法结合现代DoE试验设计理论和自动标定技术,不仅使发动机的扭矩从198 Nm提升到215 Nm,还能减少试验时间,提高标定效率。     

大功率天然气发动机怠速控制策略研究

为提高大功率天然气发动机怠速时的稳态和动态效果,以V模式为研究手段,基于一款六缸天然气多点电喷发动机,实现了发动机怠速控制策。首先针对不同的怠速工况设计了不同的目标怠速转速值的计算,并根据发动机特性确定了PI控制模式。利用目标怠速转速和瞬时转速的差值确定不同PI控制参数,通过PI控制调节电子节气门的开度,从而实现对发动机怠速转速的控制。然后根据实际发动机参数搭建了发动机MATLAB/SIMULINK仿真模型,用于对怠速控制策略进行软件在环仿真测试以及PI控制参数预标定。最后在天然气发动机试验台架上对控制策略进行了进一步的试验和标定。试验结果表明：该怠速控制策略,可让发动机转速响应时间控制在1秒左右,转速稳定时间在2秒左右,发动机转速稳态误差控制在±5rpm范围之内,实现了对怠速的良好稳定控制。     

初始条件对粉末连杆锻造致密过程影响的模拟研究

为研究在不同初始条件(初始相对密度、摩擦因子)下对粉末连杆锻造致密过程的影响,运用塑性变形有限元软件DEFORM-3D对粉末连杆锻造过程进行了计算机模拟研究;研究结果表明,不同初始条件对粉末连杆锻造成形致密过程具有重要影响:(1)连杆锻造过程受到的等效应力集中在杆身部位,连杆两头的等效应力相对较小,说明其锻造过程各处所受等效应力不均匀,成形密度也不均匀;(2)初始相对密度较小的预锻坯锻造结束时,连杆大头处的材料不能达到致密,初始相对密度大的预成形坯,终锻致密效果好;(3)摩擦因数越大,连杆表面的材料流动阻力就越大,连杆大小两头就越难达到致密,说明摩擦因子对连杆相对密度分布均匀性有较大影响;通过对粉末连杆锻造致密过程影响的研究,为粉末连杆预锻坯和模具的优化设计及粉末锻造连杆的成形规律提供一定理论依据。     

基于MC33810的电控ECU点火驱动设计

针对某六缸气体机电控系统,选择Infineon XC2785芯片作为微控制器,采用MC33810作为点火预驱动芯片设计了一套点火驱动。利用曲轴和凸轮信号进行相位信号分析与判断,以诊断得转速传感器工作是否正常。根据所判断的转速传感器信号正常或缺失情况,设计相应的点火输出控制策略。利用曲轴和凸轮轴进行压缩上止点相位判断并进行点火正时控制。根据转速的高低所带来的不同曲轴转角延迟,设计了数齿及计时的点火输出策略。最终通过试验验证了该算法的可行性。     

基于openECU的点火正时控制策略设计

点火系统是发动机的重要主成部分,对发动机的性能有绝对性的影响。在开放式ECU的基础上进行了点火正时策略的设计以及预标定的工作,大大缩短了开发的难度和周期;对某LNG气体机的点火正时策略进行了设计和优化,并结合发动机计算模型（进气,压缩,做功,排气）进行了反馈和验证。使用开放式ECU进行实验开发,可以为实验节省大量的时间和资源,监测不同的输入条件对点火提前角的影响,实现了脉谱的预标定,大大缩短了开发工作,具有一定的实际运用价值。     

多点电喷气体发动机空燃比闭环控制系统设计

空燃比控制是发动机性能实现中最重要的控制之一。基于玉柴某大型六缸单点气体发动机改多点电喷的基础上进行研究,在开放式ECU基础上针对燃气发动机瞬态变化过程中的反馈时间延迟,构建了一种基于前馈PID算法的空燃比闭环控制策略,用来预判和补偿空燃比超调和反馈时间延迟;解决了发动机瞬变工况下空气与燃气的精确匹配问题。通过对台架模型和发动机试验的数据分析,结果表明基于前馈PID控制算法的空燃比闭环控制策略能够进一步提高燃气发动机的排放效率和动力性。