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新品類汽配啟動機構件零材的變革革新

2016/4/21 9:01:56
電子節氣門結構組成加速踏板加速踏板是反映駕駛員意的裝置,它的核心是一個電位器式位置傳感器,它將踏板位移量轉化成電信號DA462發動機節氣門的改進傳給電子單元(ECU),不同于機械式節氣門,駕駛員不能直接控制。節氣門體節氣門體主要由驅動電機、節氣門閥體、節氣門位置傳感器和怠速開關位置傳感器以及一個復位彈簧組成。
電子節氣門結構如2所示。電子節氣門的非線性問題在電子節氣門控制系統中,機械結構中存在的主要問題是非線性問題,影響著電子節氣門系統的控制。有3種非線性因素粘性摩擦和滑動摩擦電子節氣門閥片在運動過程中同時受到粘性摩擦和滑動摩擦的作用,在動態過程中會造成摩擦力變化的不穩定。一般把它簡化成庫侖摩擦力,用下式表示式中:Tf為庫侖摩擦力;ω為電機轉速;Fs>0。
彈簧非線性在節氣門閥片左側有一復位彈簧,當驅動信號被切斷的時候,節氣門在復位彈簧作用下回到最小開度位置,保證系統的安全性,由于它是扭轉彈簧,具有非線性特性,其非線性方程中:Tsp為復位彈簧力;θ為節氣門轉角;θ0為彈簧增益;D為彈簧偏移量。
齒隙非線性齒輪減速機構將電機驅動轉矩傳遞到節氣門閥片,齒輪間不可避免地存在著嚙合間隙,一般將齒隙非線性視為輸入扭矩的函數,表示為:y=f(x,δ)式中:x為輸入轉矩;y為輸出轉矩;δ為死區寬度。在3種非線性因素中,影響最大的是彈簧非線性,其次是粘滑摩擦和齒隙非線性。
節氣門的非線性控制電子節氣門系統模型根據動力學可知,系統的動力方程中:ω為電機轉速;J為轉動慣量;Z為電機電流;B為粘性阻尼系數;Kt為電機轉矩常數。節氣門閥轉角與電機轉速變化的關系:θ=kω式中:k為齒輪傳動比。系統電路方程中:Kv為電機反電動勢常數;L為電機感抗;R為電機電阻;U為輸入電壓。
齒隙的非線性特性中,其非線性為電機輸出電流z的函數,考慮到死區的影響,控制器的選用在工程中廣泛使用的PID控制不需要控制對象的精確模型,容易在單片機上實現,而且有大量的先例可以參考,是電子節氣門系統的首選控制策略。針對電子節氣門系統的非線性和時變性特點,就要對基本算法進行改進。
可以采用自整定模糊PID控制。結構和工作原理如3所示。
結論根據對電子節氣門的要求,選用了Bosch公司的電子節氣門控制單元,將選用的電子節氣門控制系統與原發動機管理系統進行匹配。匹配的主要內容是電子控制系統要消除以上各部的非線性因素的影響,使節氣門的開度滿足發動機各工況的需要。仿真結果表明,采用自整定模糊PID控制,可以較好地跟蹤目標信號,而且不會出現超調現象。
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