共轨式燃料喷射柴油机电子控制系统研制

硬件系统由16位的80C196KB单片机和8位的AT89C52单片机构成,前者为主处理器,主要完成输入模拟量的转换、各种控制功能的实现、运算、查表以及与主控微机的通讯等任务,后者为辅处理器,主要完成高速时序信号输出。软件设计包括微机监控系统程序、主控微处理器程序和辅微处理器程序3部分。采用两片存储器,分别存放控制程序及基本控制MAP图和实时数据及修正控制MAP图。经系统测试证实,所介绍的计算机控制系统可以满足发动机实际运转的要求。     

高压共轨柴油机启动性能研究

本文以高压共轨柴油机为例,简要介绍了电控柴油机的启动过程,并分别分析了电控柴油机在常温启动和低温启动时对启动性能的影响因素,为今后电控柴油机的开发和维修提供参考依据。     

高压共轨柴油机燃烧室匹配设计

在柴油机引入高压共轨喷油系统后,进行了柴油机燃烧室参数设计匹配研究.提出了高压共轨喷油系统对燃烧室的结构要求.分析了高压喷射用燃烧室的结构设计因素,给出贯穿距离、压缩比、口径比以及径深比合理取值范围,提出了燃烧室匹配设计流程,设计493柴油机的不同结构缩口燃烧室.进行了不同方案燃烧室的匹配实验,实验数据表明,6喷孔及缩口大口径浅坑燃烧室是该柴油机燃烧系统较合理的方案.     

高压共轨式电控柴油机共轨压力的控制方法

为了对柴油机高压共轨式燃油喷射系统的共轨燃油压力进行准确、实时的控制以及满足喷油量和喷油压力柔性控制的需要,在对系统建模的基础上,提出并设计了共轨燃油压力神经网络模糊PID控制方法,并与其他控制方法进行比较.仿真结果表明:采用神经网络模糊PID控制器效果好,跟踪速度快,无静差,抗扰动性强.     

基于模型的高压共轨柴油机轨压控制

为满足新型低温预混合燃烧柴油机燃烧模式切换时的瞬态轨压控制的要求,在结合传统PID控制算法的基础上,提出了一种基于模型的共轨轨压控制结构。通过建立包括轨道、喷油器、高压泵和ECU(engine control unit)驱动特性的共轨系统的前馈物理模型,配合燃油泄漏补偿模块,并应用控制质量评估和切换策略,使得该方法不仅结合了传统PID算法稳定可靠的优点,还具有响应快、不超调以及标定简单等新特点。实验结果表明:该控制算法明显改善了瞬态过程中的轨压控制精度并能保证控制系统在实际应用中安全稳定的要求。目前该算法已应用于中国新一代低温预混合燃烧柴油机产品样机的开发。     

高压共轨柴油机曲轴信号倍频研究

为了获取发动机高精度角度信息,实现更为精确的喷油正时控制,利用微处理器TC1796丰富的硬件资源,倍频曲轴方波信号并进行倍频后信号的误差分析。基于TC1796开发板,经过相应的硬件配置和软件设计,获得了高精度的曲轴倍频信号。利用此信号,在4缸4冲程高压共轨柴油机YN30CR上组织喷油正时控制,结果控制精度大大提高,验证了此倍频方法的可靠性和稳定性。     

高压共轨柴油机ECU热测试分析

柴油机电控单元(Electronic Control Unit,ECU)的集成化和小型化发展及其恶劣的工作环境导致元器件存在高温失效的危险.基于ECU负载模拟器和快速温度变化试验箱,搭建ECU热测试平台,模拟柴油机的不同运行工况和环境条件,研究ECU热负荷状态.研究表明,柴油机转速和扭矩的大小影响元器件的热损耗,75%的元器件在柴油机额定功率点温度最高,但喷油器电磁阀驱动模块元器件在柴油机最大扭矩点温度最高且受柴油机运行工况影响最突出.环境温度的改变影响元器件与环境之间的综合热阻,引起元器件与环境的温差随环境温度上升呈先减小后增加的变化趋势.当环境温度达到105℃时,ECU内部分元器件温度达到汽车电子元器件的许用温度125℃,需改善元器件换热条件.     

高压共轨柴油机喷油器喷油特性研究

为减少电控喷油器配机的调试工作量,对喷油器油量标定及基本MAP的建立进行了研究,分析了电控喷油器喷油一致性及均匀性的主要影响因素.提出在小油量下,采用压力波动量控制的办法可达到一致性要求,采用喷油脉宽修正的办法可达到均匀性要求.采用变步长方法确定了喷油初始基本MAP,进而检验了基本喷油量MAP的准确性.装机实验结果表明,所建立的初始基本MAP比较合理.     

柴油机高压共轨试验台ECU的设计

设计了一种采用双核单片机和集成功率驱动模块的柴油机高压共轨试验台的电控单元,并开发了适用于该电控单元的控制软件．为了验证所设计的ECU的控制能力,用设计的电控单元替代某成熟高压共轨试验台的电控单元进行高压泵泵油测试、共轨轨道压力稳定性测试和电磁阀喷油测试．测试结果表明,所设计电控单元能达到原机电控单元的控制水平．     

共轨柴油机轨压控制研究

研究高压共轨柴油机共轨压力的控制策略及其控制参数优化.分析了调压阀特性及其控制参数,研究了调压阀控制频率、共轨压力采样周期和压力闭环调节周期对压力控制的影响及共轨压力对发动机性能的影响,确立了发动机全工况目标轨压控制策略.发动机台架试验表明,选取的调压阀控制频率、轨压采样周期、压力闭环控制周期及轨压的发动机匹配、修正策略可满足共轨柴油机的要求.     

高压共轨柴油机压电喷油器的驱动响应特性

基于高压共轨柴油机压电喷油器的工作原理,设计了驱动电路,讨论了该驱动电路对执行器的保护及能量回收特性.建立了电路的数学模型,通过对模型的分析及仿真,探讨了采用脉宽调制(PWM)驱动方式时执行器响应特性与脉宽调制频率的关系,以及驱动回路阻抗对执行器响应特性的影响.以仿真结果为依据进行了试验,验证了模型以及仿真分析的正确性.对比试验的结果表明:相对电磁阀式喷油器而言,压电喷油器的驱动响应快、工作稳定,能够更好地满足高压共轨燃油喷射系统的要求.     

喷油策略对高压共轨柴油机性能的影响

为实现通过优化喷油控制参数提高共轨柴油机性能的目的,在云内动力电控高压共轨柴油机上研究了不同的喷油策略对柴油机的性能影响。柴油机运行在转速为2 000r/min,负荷为-50%的典型工况下,使用Fischer-Tropsch(F-T)煤制油作为柴油机燃料。结果表明:喷油压力由62.8MPa增大至143.8MPa时,燃烧提前7°、滞燃期缩短30.2%,缸压和放热增多,碳烟颗粒物(SOOT)排放降低94.5%,NO_x排放升高16.2%,CO与碳氢化合物(HC)排放分别下降6.7mg/m~3和7.8mg/m~3;推迟喷油导致燃烧推后、滞燃期延长,缸内压力下降,NO_x排放量减少,SOOT,CO和HC排放增多。喷油压力和主喷正时是影响柴油机性能的关键因素,在优化喷油规律时应作为主要因素进行考虑。该工况下,喷油参数的最佳组合为喷油压力103.2 MPa,预喷正时上止点前(BTDC)曲轴转角为15.5°,主喷正时上止点前(BTDC)曲轴转角为8.1°.     

高压共轨柴油机燃油压力不正常的探讨

现代柴油机与汽油机比不仅可以节油15%到30%,而且在温室效应气体排放方面降低了45%。在20世纪90年代以来柴油在车用动力中占据着越来越重要的地位。目前欧美国家有100%重型车、90%轻型车采用了柴油机,欧洲柴油轿车已占轿车年产量的50%以上。现代高压共轨柴油机具有,柴油喷射压力从10MPa提高到200MPa;独立的喷射压力控制技术;独立的燃油喷射正时控制技术;可变的预喷射控制能力;最小油量的控制能力;快速断油能力;降低驱动扭矩冲击载荷等特点。柴油发动机的管理系统采用自动控制系统,柴油机性能检测、故障诊断与传统的相比就变的复杂和困难。抓住对喷射电控执行器及电控喷射系统多样化的研究。对高压共轨柴油机燃油压力的探讨,设计一套准确简便的检测思路,能够在教学中提高教学质量,在生产实践中提高生产效率,减少误判少走弯路。     

用于标定和优化的高压共轨柴油机建模

高压共轨柴油机可控燃油喷射参数的增加,在使对燃烧的控制更加灵活的同时也带来标定和优化工作量显著增加的问题.为适应高效率的需要,提出并研究了基于模型的标定优化,即采用神经网络在一些工况点上建立模型,再通过自适应神经模糊推理系统(ANFIS)进行插值,将模型由这些工况点扩展到所需工况空间.模型精度由对象、建模所用数据量及模型参数调整共同决定.试验在一台六缸高压共轨柴油机上进行.理论分析和试验结果表明 该方法可以在保证精度的同时有效减少标定优化的试验工作量.     

基于Kriging模型的高压共轨柴油机标定应用

为解决电控柴油机随着控制参数的增多造成的标定工作量大、工作效率低的问题,将基于模型的标定方法应用于VMR425DOHC高压共轨柴油机的经济性优化过程中. 采用LHS-ESE算法设计控制参数的试验空间,根据获得的试验数据建立控制参数与响应数据之间的Ordinary Kriging代理模型,并在此基础上进行优化得到最终的控制参数MAP. 试验结果表明,对比常规标定方法,采用基于模型的标定可以使试验样本点选取更加合理,大幅提高试验标定效率,Kriging代理模型的使用使预测结果更为精确,最大误差率在2%以内,满足共轨柴油机建模需要,优化结果使发动机燃油经济性区域得到扩大.      

直喷式柴油机高压共轨技术及其对排放的影响

本文对传统喷油系统和高压共轨喷油系统的喷油特性进行了对比,研究了高压共轨喷油系统的喷油特性对柴油机排放特性的影响。研究表明,高压共轨喷油系统独立的高压喷射,精确的喷油正时及柔性可控的喷油规律对柴油机排放性能有较大的改善作用并具有较大的挖掘潜力。     

高压共轨喷油系统改善柴油机排放性能的分析

在深入讨论柴油机排放特点和对喷油系统要求的基础上,以ECD-U2系统为例分析高压共轨喷油系统的结构特点及其对柴油机性能的改善,尤其是在控制排放方面所起的作用,并介绍了ECD-U2系统的实际应用情况.     

柴油机共轨管与高压油管结构参数对系统的影响

基于两位两通电磁阀的高压共轨燃油喷射系统模型的仿真过程,利用AVL公司开发的HYDSIM软件建立模型,给出共轨管与高压油管参数对喷射过程的影响.为喷油系统的优化设计和试验台验证提供理论依据.     

高压共轨柴油机Sub-220 nm超细颗粒物排放特性研究

超细颗粒物是雾霾的重要组分,对人体健康影响极大。在一台六缸高压共轨柴油机上研究不同工况下Sub-220 nm超细颗粒物的排放特性,结果表明:碳烟排放在小负荷时极低,且随着负荷的增加而增加;Sub-220 nm超细颗粒物排放数量浓度在小负荷时高,且随负荷的增加而降低;Sub-220 nm超细颗粒物数量浓度的粒径分布为在小负荷和满负荷时是双峰特性,其余工况是单峰特性;转速升高,缸内气流运动加强,超细颗粒物排放数量浓度明显降低,各特征直径明显降低。     

PODE掺混比对高压共轨柴油机颗粒物物理特性的影响

针对增压中冷高压共轨柴油机燃用不同聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混比(10%、20%和30%,体积分数)的PODE/柴油混合燃料的颗粒物排放进行了实验研究。分析了PODE掺混比对柴油机NO_x和烟度排放以及颗粒粒径分布的影响规律,并采用热重分析法与热解动力学方法研究了颗粒物氧化特性与热解反应活化能。实验结果表明:在柴油中掺混PODE能够降低烟度排放,且下降幅度随着PODE掺混比增加更明显,但在中高负荷时NO_x排放略有增加;随着PODE掺混比增加,颗粒总数量浓度下降,粒径分布曲线向小粒径方向移动,核态颗粒所占比例增加,积聚态颗粒所占比例降低,颗粒的数量浓度峰值、表面积浓度峰值和体积浓度峰值均减小;在柴油中掺混PODE燃烧颗粒中可溶性有机物(SOF)组分含量增加,碳烟颗粒质量损失率峰值增加,质量损失率峰值所对应温度降低,颗粒热解反应活化能有所减小,颗粒更易被氧化。