偉世通使用NI LabVIEW控制設計和仿真模塊簡化汽車動力總成控制

　　“在當今應用于汽車工業(yè)的軟件中，LabVIEW主要具有兩個主要優(yōu)勢：一個是其前面板，可以作為強大的用戶界面;另一個是其生動的開發(fā)環(huán)境，可以避免底層語言編程。”

　　挑戰(zhàn)：

　　對多個變量進行仿真，驗證復雜的汽車發(fā)動機設計，以獲得最佳的耗油量、發(fā)動機性能以及尾氣排放控制。

　　解決方案：

　　使用NI LabVIEW控制設計和仿真模塊，我們開發(fā)了一個可以進行實時控制、分析和測試的應用。

　　如今，汽車動力總成控制系統(tǒng)必須保持持續(xù)的發(fā)展以滿足要求。這些要求包括調(diào)節(jié)尾氣的排放以適應日益嚴格的排放標準;提供更好的耗油量以遵守企業(yè)平均耗油量的標準;并滿足用戶對性能和舒適性的需要。

　　這些要求是相互聯(lián)系的，甚至經(jīng)常是相互矛盾的。比如，貧燃技術(shù)可以顯著地減少油耗，但同時降低了三元催化轉(zhuǎn)換的效率，造成了額外的空氣污染。

　　有兩種方式可以滿足如今的汽車規(guī)范，一種為改進現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，另一種為引進新的更加復雜的機械設計。

　　在決定發(fā)動機性能的參數(shù)中，凸輪軸外形是最重要的設計參數(shù)。

　　在設計過程中，一些發(fā)動機著重滿足扭矩的需要，另一些著重優(yōu)化速度，因此沒有某種外形可以滿足所有的設計參數(shù)的要求。

　　雙頂置凸輪軸(Double overhead camshaft, DOHC)發(fā)動機主要有四種可變凸輪定時策略：

　　• 只有進氣凸輪相移 (只進氣)
　　• 只有排氣凸輪相移(只排氣)
　　• 進氣凸輪和排氣凸輪等量相移 (兩者相等)
　　• 進氣凸輪和排氣凸輪獨立相移 (雙獨立)

　　在雙獨立可變凸輪軸發(fā)動機發(fā)動機(Twin-independent variable camshaft timing, TIVCT)中，進氣凸輪軸和排氣凸輪軸均獨立完成校正。其變化量是氣門位置和發(fā)動機速度的函數(shù)。

　　為提高發(fā)動機性能，系統(tǒng)提供了很大的自由度。正因如此，需要找到一種途徑，能夠優(yōu)化氣門定時參數(shù)，以獲得最好的耗油量、發(fā)動機性能以及排放控制。

　　然而，這項技術(shù)的結(jié)果是一個高度復雜的實時控制算法。雖然在幾年前TIVCT就已經(jīng)被引入汽車發(fā)動機領(lǐng)域，但其仍然是如今研究和探索的焦點。

　　使用LabVIEW完成實時控制、分析和測試

　　此工程是基于TIVCT發(fā)動機進行建模和最優(yōu)控制器設計，以達到特殊的發(fā)動機性能要求。控制策略的目標是為發(fā)動機提供扭矩的參考量跟蹤，同時最大限度地減少制動時的油耗率，并優(yōu)化燃料燃燒的穩(wěn)定性。

　　使用LabVIEW控制設計和仿真模塊及其自帶的線性代數(shù)函數(shù)來完成此項目。在當今應用于汽車工業(yè)的軟件中，LabVIEW主要具有兩個主要優(yōu)勢：一個是其前面板，可以作為強大的用戶界面;另一個是其生動的開發(fā)環(huán)境，可以避免底層語言編程。

　　另外，NI的很多硬件都集成了用來控制、設計和仿真的工具，以便于開發(fā)實時控制、分析和測試應用。這也讓LabVIEW對于汽車研發(fā)部門來說很有吸引力。

　　對于發(fā)動機模型，控制系統(tǒng)操作最主要的變量包括進氣歧管的氣流量、獨立凸輪軸在入口處的位置和相對于曲軸的排氣閥排氣時間。

　　控制輸出為發(fā)動機扭矩，制動的油耗率以及平均有效壓力示值的變化系數(shù)。其它影響系統(tǒng)性能的變量(如發(fā)動機轉(zhuǎn)速，發(fā)動機冷卻液溫度)被當作外部參數(shù)，作為控制系統(tǒng)的調(diào)度變量使用。