天然气发动机怠速控制的研究.pdf

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1、2011年第3期(总第123期)内燃机与动力装置I．c．E&Powe巾lant2011年6月【试验研究】天然气发动机怠速控制的研究刘伟。刘一鸣，花志远，陈永全(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)摘要：本文采用步进电机式怠速控制阀对一台天然气发动机进行怠速控制，采用THB6128芯片控制步进电机，设计了怠速及过渡过程的控制策略。实验结果表明：通过对步进电机开环控制可使发动机从暖机工况快速平滑地过渡到怠速工况；通过闭环控制可使怠速转速最低稳定在550～600r／min；急减速时发动机可以平滑进入怠速工

2、况。关键词：步进电机；天然气；怠速；过渡过程中图分类号：TK432文献标志码：A文章编号：1673—6397(2011)03-0008-03ResearchonIdleSpeedControlforCNGEngineLIUWei，LIUYi—ming，HUAZhi—yuan，CHENYong—quan(SchoolofMechanicalandAutomotive嘶neering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230309，Gdna)Abstract：Inthispaper，idl

3、espeedofanaturalgasenginewascontrolledbyidlecontrolvalvewithasteppermotor．ThesteppermotorWascontrolledbyTHB6128．Thecontrolstrategiesofidlespeedandtransitionprocessweredeveloped．Theexperimentalresultsshowedthattheenginecouldgettooperatefromwarmengineconditiontoi

4、dleconditionquicklyandsmoothlyunderopen—-loopcontrolandthe1．owestidlespeedcouldbestabilizedamong550to600r／minundertheclose—loopcontr01．Theenginecouldcometorunatidleconditionsmoothlyincaseoftheenginespeedde—creasegreatly．KeyWords：StepperMotor；NaturalGas；IdleSpee

5、d；Transition引言发动机怠速是指发动机只维持空转，不对外输出功率的运行工况⋯。在汽车工况法排放测试中，怠速排放HC和CO约占总排放量的70％旧J，城市运行的车辆怠速运转时间占l／3，怠速工况的耗油量约占总油耗的30％∞j。怠速控制的主要目的是在考虑了排放的前提下，采用发动机能稳定运转的最低转速来使燃料消耗最优化，同时还需考虑在进入和离开怠速时的过渡性能。本文采用闭环控制怠速转速，一方面可以使其转速稳定，另一方面也可解决节流阀体的制造误差以及当节流阀体长时间使用后的污垢阻塞问题；由于实验用发动机是由柴油机改为

6、天然气的，怠速转速较低，过渡过程易熄火，所以采用开环对过渡阶段实施补偿，并在发动机台架上验证了控制策略的有效性。1怠速控制系统本系统采用广泛使用的怠速控制阀(ISCV)作为怠速执行机构，如图l所示，怠速控制阀的主体是一只步进电机，电机可顺时针或逆时针旋转，使阀沿着轴向移动，改变阀和阀座间的间隙，调节流过节流阀体旁通通道的空气量，实现对发动机转速的控制，步进电机的进退和移动量由发动机电控系统控制。基金项目：国家“863”节能与新能源汽车重大项目资助，项目编号：2006AAllXKll6674作者简介：刘伟(1986一)

7、，男，江苏江阴人，研究生，主要研究方向为内燃机电控技术。2011年第3期刘伟，等：天然气发动机怠速控制的研究·9·空气陶1怠速控制系统图其步进电机特性如下：线圈电阻531),±10％，线圈电感33mH±20％，工作电压7．5～12V，极限电压3．5～14V。步进电机控制系统如图2所示，采用THB6128步进电机驱动芯片，其最高耐压36V，最大电流2．2A，且内置温度保护和过流保护，其中CLK脚根据接收的高低电平控制电机正反转，CW脚根据接收的脉冲个数控制电机运动的步数，方向信号和脉冲信号由发动机主控芯片MC9S12D

8、T256提供，THB6128完成脉冲分配的功能，其中OUTlA和OUT2A接步进电机的一个绕组，OUTlB和OUT2B连接另一个绕组。’OUTlAJAPS2cLK9l210UT2A7BPS3CW90UTlBC92220UT2B13DMC9S12DT256THB6128步进电机图2步进电机控制系统实验采用NQl50N天然气发动机，其主要技术参数如