液壓式電控共軌系統(tǒng)燃油噴射控制策略及其燃燒特性研究.pdf

1、共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)是提高發(fā)動機性能、減少有害物排放最有效的技術之一。本文采用HEUI噴油器，研制了液壓式共軌系統(tǒng)，試驗分析了其燃油噴射優(yōu)于傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的特點，并利用該系統(tǒng)控制噴油的靈活性，深入研究了不同噴油模式下兩沖程發(fā)動機的燃燒和排放特性，充分利用各噴油模式的優(yōu)點，提出了復合噴射控制策略，提高了發(fā)動機的綜合性能。全文的主要工作如下： 以MC68HC08GP32微控制器為核心，研制了液壓式共軌系統(tǒng)電控單元。該電控單元通過與微

2、機通訊的方式，可直接實現(xiàn)噴油參數(shù)的在線調(diào)節(jié)和發(fā)動機運行工況的實時監(jiān)控。電控單元采用模塊化設計方法，控制功能通過軟硬件的結合來實現(xiàn)。硬件為系統(tǒng)控制的基礎，其關鍵部分為噴油器驅動電路。本文對噴油器的PWM驅動方法進行了試驗分析，通過調(diào)節(jié)線圈電壓、開啟脈沖和PWM占空比等參數(shù)，實現(xiàn)了噴油器的快速啟閉，同時降低了線圈功率損耗。電控單元軟件為系統(tǒng)協(xié)調(diào)與控制的中心，本文詳細闡述了進行雙階段噴射時，噴油正時和噴油量的確定方法，并對非線性的發(fā)動機采用串

3、級控制方法實現(xiàn)了電子調(diào)速器功能，保證了發(fā)動機在各種工況下的轉速穩(wěn)定。 為了分析液壓式共軌系統(tǒng)的噴油過程，利用Matlab軟件建立了液壓式共軌系統(tǒng)的數(shù)學模型，進行了系統(tǒng)仿真，研究了噴油過程中各腔壓力的變化規(guī)律，并提出了利用智能開關型PID控制方法來實現(xiàn)共軌壓力的調(diào)節(jié)，具有理論指導意義。在油泵試驗臺上利用長管法對HEUI噴油器的噴油規(guī)律進行了試驗。通過與傳統(tǒng)燃油噴射的比較，指出了該系統(tǒng)的特點：噴油過程不受轉速和負荷影響，噴油規(guī)律可通

4、過共軌壓力和噴油脈寬的協(xié)調(diào)配合來進行控制。 將液壓式共軌系統(tǒng)應用于1E150兩沖程發(fā)動機，完成了系統(tǒng)的匹配，對單段早噴、標準噴射和雙階段噴射三種不同噴油模式進行了對比試驗研究。試驗結果表明，單段早噴產(chǎn)生均質壓燃燃燒，NOx和碳煙排放很低，但發(fā)動機可達到的平均有效壓力較小。標準噴射可使發(fā)動機運行于高負荷，但NOx和碳煙排放較高。著重針對雙階段噴射研究了第一第二次噴油正時、燃油分配率、共軌壓力和掃氣壓力對發(fā)動機燃燒和排放的影響。第一

5、次噴射的燃油產(chǎn)生均質壓縮燃燒，NOx和碳煙排放低，第一次噴油正時對著火時刻無顯著影響；第二次噴射的燃油在高溫下繼續(xù)燃燒，是NOx和碳煙的主要來源；燃油分配率越小，NOx和碳煙排放也越?。还曹墘毫υ礁?，燃油霧化越好，碳煙排放顯著降低；掃氣壓力增大，內(nèi)部EGR量減少，缸內(nèi)溫度降低，會使燃燒滯后，NOx排放減少。通過優(yōu)化雙階段噴射的各個參數(shù)，NOx-碳煙排放折中曲線得到明顯改善。最后充分利用各噴油模式的特點，提出了小負荷采用單段早噴，中等負荷