伟世通使用NI LabVIEW控制设计和仿真模块简化汽车动力总成控制

　　“在当今应用于汽车工业的软件中，LabVIEW主要具有两个主要优势：一个是其前面板，可以作为强大的用户界面;另一个是其生动的开发环境，可以避免底层语言编程。”

　　挑战：

　　对多个变量进行仿真，验证复杂的汽车发动机设计，以获得最佳的耗油量、发动机性能以及尾气排放控制。

　　解决方案：

　　使用NI LabVIEW控制设计和仿真模块，我们开发了一个可以进行实时控制、分析和测试的应用。

　　如今，汽车动力总成控制系统必须保持持续的发展以满足要求。这些要求包括调节尾气的排放以适应日益严格的排放标准;提供更好的耗油量以遵守企业平均耗油量的标准;并满足用户对性能和舒适性的需要。

　　这些要求是相互联系的，甚至经常是相互矛盾的。比如，贫燃技术可以显著地减少油耗，但同时降低了三元催化转换的效率，造成了额外的空气污染。

　　有两种方式可以满足如今的汽车规范，一种为改进现有的结构，另一种为引进新的更加复杂的机械设计。

　　在决定发动机性能的参数中，凸轮轴外形是最重要的设计参数。

　　在设计过程中，一些发动机着重满足扭矩的需要，另一些着重优化速度，因此没有某种外形可以满足所有的设计参数的要求。

　　双顶置凸轮轴(Double overhead camshaft, DOHC)发动机主要有四种可变凸轮定时策略：

　　• 只有进气凸轮相移 (只进气)
　　• 只有排气凸轮相移(只排气)
　　• 进气凸轮和排气凸轮等量相移 (两者相等)
　　• 进气凸轮和排气凸轮独立相移 (双独立)

　　在双独立可变凸轮轴发动机发动机(Twin-independent variable camshaft timing, TIVCT)中，进气凸轮轴和排气凸轮轴均独立完成校正。其变化量是气门位置和发动机速度的函数。

　　为提高发动机性能，系统提供了很大的自由度。正因如此，需要找到一种途径，能够优化气门定时参数，以获得最好的耗油量、发动机性能以及排放控制。

　　然而，这项技术的结果是一个高度复杂的实时控制算法。虽然在几年前TIVCT就已经被引入汽车发动机领域，但其仍然是如今研究和探索的焦点。

　　使用LabVIEW完成实时控制、分析和测试

　　此工程是基于TIVCT发动机进行建模和最优控制器设计，以达到特殊的发动机性能要求。控制策略的目标是为发动机提供扭矩的参考量跟踪，同时最大限度地减少制动时的油耗率，并优化燃料燃烧的稳定性。

　　使用LabVIEW控制设计和仿真模块及其自带的线性代数函数来完成此项目。在当今应用于汽车工业的软件中，LabVIEW主要具有两个主要优势：一个是其前面板，可以作为强大的用户界面;另一个是其生动的开发环境，可以避免底层语言编程。

　　另外，NI的很多硬件都集成了用来控制、设计和仿真的工具，以便于开发实时控制、分析和测试应用。这也让LabVIEW对于汽车研发部门来说很有吸引力。

　　对于发动机模型，控制系统操作最主要的变量包括进气歧管的气流量、独立凸轮轴在入口处的位置和相对于曲轴的排气阀排气时间。

　　控制输出为发动机扭矩，制动的油耗率以及平均有效压力示值的变化系数。其它影响系统性能的变量(如发动机转速，发动机冷却液温度)被当作外部参数，作为控制系统的调度变量使用。