基于轉矩控制的電控轉子泵控制措施的開發及研究

李進+吳西艷+白崇慧

摘 要 在轉矩控制的基礎上，對電控轉子泵控制措施進行分析，并提出新的控制策略。該項控制策略主要是在轉矩基礎上，控制發動機的定時噴油和噴油量，進而促使整個控制方法具備良好的匹配功能和外展性。在經過相應的整機性能和排放性能試驗之后，結果表明其與歐Ⅲ排放標準相符合。通過本次研究，以期能夠為相關研究者提供參考。

關鍵詞 轉矩控制；電控轉子泵；控制措施；開發

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0048-01

1 基于柴油機電控轉子泵的控制策略分析

在實現控制柴油機電控轉子泵的計算中，整個計算過程均是處理診斷發動機給出相關開關信號（如：空調、啟動電機等）和模擬信號（如：轉速、冷卻水溫度、燃油溫度、油門開度等）。在接收到相關信號后，控制系統進行分析，從而對發動機動力輸出、機械負荷、冒煙極限等進行控制，然后通過相應轉換操作，然后確定發動機在不同工況條件下的噴油時間和噴油量。進而對電磁閥的關閉時機進行控制，最大限度的保證將噴油動作完成。該種柴油機電控轉子泵控制策略的應用，具有諸多的功能。具體而言，主要表現為以下內容：啟動工況、怠速工況、高水溫時油量控制與保護、對中冷后進氣溫度傳感器出現故障進行保護和控制、控制極限強度的轉矩、控制循環、調速段的油量；控制定時噴油；定時補償MAT、ECT、BARO的噴油；診斷失火故障等。由于該項技術的諸多功能，還能夠控制好發電機處于各種工況下的油量，或是控制好故障發生時的油量[1]。

2 控制策略中模型代碼的實現

在V模式之下得出的ECU開發流程，具備諸多優勢，不但能夠將開發周期縮短，還能夠將開發的成本降低。其中，整個控制策略算法的基本操作需在模型的基礎上，對控制算法進行控制，還需實施相應的仿真操作。在本次設計研究中，筆者主要根據軟件MATLAB/Simulink來開展控制策略的開發與研究工作，首先將MicrAutoBox做為硬件的控制器，然后連接發動現，將試驗工作和標定工作初步完成。在研究工作中，標定工作主要含 有初標定空燃比MAP、標定油量MAP、目標轉矩MAP等。完成初步的運行標定之后，應對各個功能模塊的有效性進行確定，同時還需保證功能模塊能夠得到最大程度的完善。之后通過Targetlin代碼轉換工具處理Simulink模型，促使其最終形成產品的代碼。在Targetlin當中主要含有主控策略和信號處理兩個函數。在進行相關代碼的轉換時，不但需定標MAP表格及各相關參數，促使其能夠滿足數據精度的相關要求，還需簡化或優化代碼。

控制策略管理工作的應用與開展主要是Data Dictionary管理器。在該管理器應用時，可將標定的需求作為依據，進而把數據劃分為Display Data和Calibration Data兩個類型進行管理。除此之外，該管理器的應用不僅可以自主建立自身標定的類型，還可以與控制策略數據給出的特殊要求，自由構建自身定標的類型，非常方便且適用。同時，其還能夠為實現統一化的文件存檔，以及同一管理各模塊提供良好的條件。在完成相應的定標工作之后，targetlink model需完成SIL的仿真，對定標精度的科學性進行驗證，驗證完畢，C代碼進行轉換生成。最終，需將C代碼應用Tasking和targetlink工具轉換后生成的底層軟件代碼進行集成，從而將運行的調試工作完成，最終將其下載至ECU當中且實施試驗操作[2]。另外，該系統所采用的是32單位的片機，具有精度高、運算能力強的應用優勢，能夠在控制系統當中實現快速的擴展。

3 標定MAP數據及性能試驗

在完成相應測試工作，以及代碼集成之后，本次開發設計還根據所選用的發動機和傳感器， 初始標定相應的MAP。初始標定的實施針對的是各類型傳感器，但在發動機的標定方面，與發動機的工作過程無關。為此，在實施相關操作時，應通過廠家提供的再次試驗驗證和技術參數，獲取通過路由器的信號轉化而得到的與物理量信號相對應的MAP。除初始標定的MAP之外，其余在整個控制過程當中出現的MAP的設定，應在標定發動機的臺架之前完成，不允許存在空白。

1）發動機臺架的試驗標定。在對發動機臺架進行試驗和標定的工作中，主要的標定數據有：目標轉矩MAP、噴油量MAP等。而對于標定數據的合理性則需通過啟動工況的順利性進行判定。具體的標定工作分兩種：第一是針對發動機的配套要求，對目標轉矩進行標定，然后依據外特性曲線的走勢對部分工況之下的轉矩大小進行確定。在此操作過程中需注意調速段控制需要進行單獨的控制。采用這樣的方式，能夠實現對調速率進行靈活的控制，也方便調整最高空轉的轉速。此外，在該控制策略的運用中，還可以對雙功率系統實現整體控制，從而針對不同工況，轉換為對應的功率系統，從而使整車處于經濟、合理、平穩運行狀態之中。第二是對噴油量MAP進行標定，噴油量作為發動機轉速和發動機轉矩的函數，通過試驗獲取機械泵的結果，得到轉矩點和標定點在每小時的耗油量，之后能夠將對應的循環過程中需用的噴油量計算出。在算出轉矩點和標定點的噴油量之后，其余各點的噴油量可將發動機耗油特性作為依據，進而依次將其類推出，從而可以得出預設油量的MAP。而噴油脈寬的標定則是按照EFS噴射儀預先測定出的MAP完成的。在確定噴油定時，需將發動機的排放性指標和經濟性指標進行綜合性分析。

2）排放性能的試驗。在進行排放性能的試驗時，所用設備包括DE系列的電控系統、P系列噴油器、HP60—3型增壓器和增壓中冷發動機。在試驗時，應滿足相應的條件，首先大氣的溫度應為30.8℃、大氣的壓力為100.0 kPa、相對濕度為70%、真空度則為5.5 kPa。此時，還應對試驗所用的發動機標定的相關參數控制好，包括2 200 r/min的轉速、96 kW的功率。相應轉據點的參數則為88kW的功率和1 600 r/min的轉速。完成測試之后，其結果顯示，一氧化碳的排放量為0.785 g/（kW·h），HC的排放量則為0.239g/（kW·h），NOx排放量為3.648 （kW·h），PM排放量為0.227 g/（kW·h），（NO +HC）排放量為3.887 g/（kW·h）。其結果表明，該控制策略已達到柴油機非道路當中的歐Ⅲ排放標準，在整機運行時還具有優良的穩定性，具有較大的應用優勢。

綜上所述，基于轉矩控制的電控轉子泵控制措施的開發，在計算方面相對直接且明了，并且整個控制系統當中的適應性和魯棒性較強，在標定移植不同機型時較為方便。同時，本次研究對整個控制策略應用的都是模塊化的設計，并且具有良好的移植性和較強的擴展能力。另外，結合諸多冗余設計的應用，可增加控制系統的可靠性和安全性。

參考文獻

[1]雷軍，王夢華，姜斌，劉泉.基于轉矩控制的電控轉子泵控制策略開發[J].拖拉機與農用運輸車，2011，6（4）：541-542.

[2]趙云，劉洋，李葉松.實現感應電機寬范圍最大轉矩控制的電流優化策略[J].中國電機工程學報，2012，9（3）：321-322.endprint