高压共轨柴油机电控开发系统的发展与试验研究

摘要

高压共轨燃油喷射系统是柴油机燃油系统的技术革命，能够有效提高柴油机的经济性和排放性，能够实现对喷油压力、喷油量、喷油定时以及喷油规律的全工况灵活柔性控制，其灵活性除依赖于机械方面的优良性能外，还依赖于功能强大的电控单元。电控单元ECU开发主要包括硬件设计、控制策略开发、控制参数标定及电控发动机性能优化三个阶段。但是，ECU硬件结构复杂、控制策略开发以及参数标定周期很长、成本投入很大，为此，作者在本课题组前期工作的基础上，开发了基于工控机的高压共轨柴油机电控开发系统。该系统能够灵活、方便控制发动机的运行，为研究制定合理的控制策略，优化标定控制参数提供了极大的便利。
　　 电控开发系统基于PC机丰富的硬件和软件资源，结合定时卡和采集卡，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、油泵计量单元以及发VVT等控制信号产生及合成、供油系统参数采集和功率驱动等功能，并采取了必要的抗电磁干扰措施。在电控开发系统软件开发中，以中断控制技术为核心，采用DOS操作系统平台和C语言，引入层次化程序设计方法，实现了发动机灵活控制、良好的人机交互机制，信息采取、处理及存储等功能；通过PID算法的应用，对共轨压力实现了闭环控制，具备良好的动态和稳态特性。通过软件与硬件的结合，电控开发系统能柔性控制高压共轨柴油机的喷射压力、喷油定时及喷油量，并能实现预喷射、后喷射和多次喷射等多种喷油模式。此外，本系统作为一种电控开发系统具有较大的适应性，能够按照控制对象和控制目标的不同灵活选择控制信号的类型、执行器驱动方式、控制策略调整等。该系统还具有成本低廉、结构简单、使用方便等优点，为高压共轨电控柴油机的研发提供了有利的工具。
　　 基于电控开发系统的强大功能，本文开展了试验研究，初步探索了进气门晚关、EGR、氧浓度、喷油正时等参数对柴油机性能的影响。试验证明：在中、高负荷下，进气门晚关、EGR、增压等进行综合协调控制能够在保证发动机经济性的前提下，有效降低发动机排放。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2柴油低温燃烧技术

1.3柴油机电控共轨式喷油系统

1.3.1燃油喷射系统改善柴油机性能的关键技术

1.3.2柴油机电控燃油系统发展

1.3.3高压共轨电控喷油系统的优势

1.3.4典型的高压共轨电控喷油系统介绍

1.3.5高压共轨电控喷油系统的发展趋势

1.4本课题研究的意义和内容

第二章柴油机电控开发系统的硬件设计

2.1电控开发系统功能展望

2.2电控开发系统的硬件设计

2.2.1输入信号调理电路

2.2.2控制信号产生模块

2.2.3 CPLD信号逻辑合成模块

2.2.4功率驱动模块

2.3硬件的可靠性设计

2.4本章总结

第三章柴油机电控开发系统的软件设计

3.1高压共轨喷油系统工作原理

3.1.1高压油泵工作原理

3.1.2电控喷油器工作原理

3.2电控开发系统软件结构与功能设计

3.2.1人机交互系统设计

3.2.2信息采集、处理及存储系统设计

3.2.3发动机控制系统软件设计

3.3本章小结

第四章基于VVT技术的高压共轨柴油机试验研究

4.1实验系统简介

4.2发动机实验研究

4.2.1试验相关评定参数定义

4.2.2高压共轨柴油机进气门晚关技术的试验研究

4.2.3 50％负荷下氧浓度对高压共轨柴油机排放性影响的试验研究

4.2.4 100％负荷下氧浓度、喷油正时对柴油机性能的影响

4.3本章总结

第五章全文总结和工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

参加科研情况说明

致 谢