高压共轨喷油器性能测试系统关键技术的研究

摘要

电控喷油器是高压共轨燃油喷射系统中最核心的部件，其性能的优劣直接影响对喷油量和喷射脉宽的精确控制，进而会造成喷油器喷射出的燃油雾化效果，引起发动机运转异常，并会导致车辆的燃油消耗量明显增加以及动力性下降。建立喷油器性能测试系统是检测喷油器性能参数的重要手段。
　　本文在分析喷油器测试指标的基础上，建立了喷油器性能测试系统的控制方法和工艺流程，设计了其电控单元及主要模块，研究的关键问题为：
　　一．蓄压器的压力控制方法：建立不同工况下喷油器喷射前蓄压器压力闭环控制系统的数学模型，推导出压力控制的各部分传递函数，利用Matlab仿真分析，在怠速、中负荷、满负荷工况下确定PID参数。
　　二.喷油器性能测控系统下位机软硬件：开发了以飞思卡尔单片机MC9S12DP256B为核心的喷油器性能测控系统下位机软硬件，包括:
　　数字量输入输出模块：C语言实现数字量数据采集处理程序；数字量输出硬件电路。
　　喷油器高速开关阀驱动模块：C语言实现高速开关阀控制的时序控制程序；高速开关阀驱动双电压驱动硬件电路。结合喷油器内部结构和工作原理，分析了喷油器高速开关阀在双电源供给电压下的启闭特性。
　　喷油量计量筒温度调节模块：C语言实现喷油量计量筒温度调节的PID控制算法程序和温度数据采集处理程序；加热器驱动硬件电路（固态继电器驱动电路）和温度采集硬件电路。
　　CAN总线通信模块：C语言实现CAN总线通信的数据收发程序和报文节点定义；CAN总线通信接口电路。
　　三.采用VB6.0开发了上位机人机界面：通过CAN总线将上位机中设定的PID参数、系统工况参数、监控参数等下载到下位机中。
　　四.利用电路分析软件Tina进行了所设计电路的仿真分析和优化，研究不同激励电压下，喷油器的电流响应特性。
　　五.蓄压器压力控制PID控制算法，不同激励电压喷油器高速开关阀驱动电路响应，喷油量计量筒温度调节过程均在实际测试系统台架上进行了测试和验证，测试结果表明：
　　1.所设计的蓄压器轨压控制系统的响应速度可达100ms，超调量小于10%，稳态误差为5MPa，均在系统允许范围内。
　　2.该喷油器在高电压为48V，保持电压24V时具有较短的开启时间，输出波形比较平稳且毛刺较少，驱动电路的设计满足高速开关阀频响的要求。
　　3.喷油器计量筒温度最终调节在42度，调节时间短，稳态偏差1度左右。

目录

声明

第一章 绪论

1.1高压共轨燃油电喷系统现状与发展

1.2高压共轨燃油电喷系统介绍

1.3 高压共轨电喷系统组成

1.4 高压共轨电喷系统优势

1.5 国内外喷油器性能测控平台介绍

1.6 研究目标与拟解决关键问题

1.7 本章小结

第二章 高压共轨喷油器测试方法

2.1 喷油器的结构与原理

2.2 喷油器的性能参数

2.3喷油器测试方法

2.4 喷油器测试流程

2.5 本章小结

第三章 喷油器性能测试电控系统主要组成模块

3.1 硬件构成

3.2输入输出模块设计

3.3定时器中断模块设计

3.4 CAN通讯模块设计

3.5 本章小结

第四章 共轨蓄压器压力控制系统理论分析

4.1共轨蓄压器压力控制原理

4.2比例节流阀传递函数

4.3共轨蓄压器传递函数

4.4 PID控制器参数确定

4.5 本章小结

第五章 喷油器高速开关阀响应特性研究

5.1喷油器高速开关阀启闭特性分析

5.2喷油器高速开关阀的电路模块设计

5.3喷油器高速开关阀驱动电路仿真

5.4 本章小结

第六章 喷油器性能测试系统温度控制

6.1油温对喷油量精度的影响

6.2油温测控系统

6.3温度控制主要电路设计

6.4 软件设计

6.5 本章小结

第七章 喷油器性能测试实验系统

7.1喷油实验系统的组成

7.2轨压控制系统实验

7.3喷油器高速开关阀驱动电路特性实验分析

7.4温度控制系统实验

7.5 本章小结

第八章 全文总结与展望

8.1 全文总结

8.2 工作展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发论文和科研实践