高压共轨柴油机电控系统开发与压燃汽油的实验研究

摘要

柴油机的电控单元（ECU）能够对柴油机的喷油定时、喷射压力、喷油量、喷油模式、VVT、EGR率等各种参数在全工况范围内进行优化控制。当前，鉴于柴油机中的各控制参数柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳控制参数，从而优化柴油机的综合性能，人们越来越重视柴油机的电控单元ECU的开发。但是，ECU硬件结构复杂、软件开发以及参数标定周期长、成本投入大。一套功能完善的电控实验系统能够提高整个开发历程的效率，作者在本课题组前期工作的基础上，整合和完善了基于工控机的高压共轨柴油机电控开发系统。
　　电控开发系统基于工控机丰富的软、硬件资源，结合定时计数卡和采集卡，采用DOS操作系统平台和C语言，引入层次化程序设计方法，实现了良好的人机交互和灵活的发动机控制；通过PID算法对共轨压力实现了闭环控制；利用硬件编程语言—VHDL语言和MAXPLUSⅡ对可编程逻辑器件CPLD进行编程，进行硬件设计，实现了喷油器驱动信号的合成等功能；通过软、硬件的结合，电控开发系统能柔性控制高压共轨柴油机的喷油定时、喷射压力及喷油量，并能实现多种喷油模式，具有结构简单、成本低廉、使用方便和功能易扩展等优点。本文就CPLD合成喷油器驱动信号模块研究不同驱动信号参数（主控脉宽、零脉宽、PWM保持波占空比和频率）对喷油器电流波形的影响，阐明驱动信号各参数的作用。
　　HCCI发动机的着火燃烧主要受燃料和空气反应的化学反应动力学所控制，其着火时刻主要由混合气的成分、温度和压力的变化历程所决定。汽油相对于柴油的十六烷值低、自燃温度高、挥发性好，因此柴油机直接压燃汽油，将使混合气的滞燃期增长，对HCCI发动机的燃烧和排放特性有重要的影响。本文研究中小负荷时，单次早喷压燃汽油的燃烧和排放性能的规律以及其与柴油的比较，结果表明，压燃汽油的碳烟和NOx排放很低；在中高负荷时，研究单次和两次喷油策略压燃汽油的燃烧和排放性能的规律，结果表明，柴油机直接压燃汽油具有在保证低的NOx和碳烟排放的情况下拓展发动机低温燃烧的负荷的潜力。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2能源危机与环境保护

1.3 应对措施与技术方案

1.4 柴油机电控燃油喷射系统

1.5 本课题研究的意义和内容

第二章 柴油机电控开发系统的设计和功能实现

2.1电控开发系统综述

2.2电控开发系统的硬件部分

2.3电控开发系统的软件部分

2.4本章小结

第三章 电控喷油器电磁阀驱动信号参数的研究

3.1 电控喷油器的结构和工作原理

3.2 电控喷油器电磁阀驱动信号合成模块

3.3 喷油器功率驱动模块

3.4 驱动信号参数对喷油器电流特性影响的研究

3.5 本章小结

第四章 高压共轨柴油机压燃汽油燃料的初步实验研究

4.1 实验系统简介

4.2 汽油、柴油燃料采用单次早喷策略的实验研究

4.3 中高负荷下压燃汽油的初步实验研究

4.4本章小结

第五章 全文总结及展望

5.1全文总结

5.2 展 望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢