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(dòng)機(jī)性能、減少有害物排放最有效的技術(shù)之一。本文采用HEUI噴油器，研制了液壓式共軌系統(tǒng)，試驗(yàn)分析了其燃油噴射優(yōu)于傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)，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(dòng)機(jī)的燃燒和排放特性，充分利用各噴油模式的優(yōu)點(diǎn)，提出了復(fù)合噴射控制策略，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)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(guò)與微

2、機(jī)通訊的方式，可直接實(shí)現(xiàn)噴油參數(shù)的在線調(diào)節(jié)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。電控單元采用模塊化設(shè)計(jì)方法，控制功能通過(guò)軟硬件的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。硬件為系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)，其關(guān)鍵部分為噴油器驅(qū)動(dòng)電路。本文對(duì)噴油器的PWM驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行了試驗(yàn)分析，通過(guò)調(diào)節(jié)線圈電壓、開(kāi)啟脈沖和PWM占空比等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了噴油器的快速啟閉，同時(shí)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(xì)闡述了進(jìn)行雙階段噴射時(shí)，噴油正時(shí)和噴油量的確定方法，并對(duì)非線性的發(fā)動(dòng)機(jī)采用串

3、級(jí)控制方法實(shí)現(xiàn)了電子調(diào)速器功能，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。 為了分析液壓式共軌系統(tǒng)的噴油過(guò)程，利用Matlab軟件建立了液壓式共軌系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，研究了噴油過(guò)程中各腔壓力的變化規(guī)律，并提出了利用智能開(kāi)關(guān)型PID控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)共軌壓力的調(diào)節(jié)，具有理論指導(dǎo)意義。在油泵試驗(yàn)臺(tái)上利用長(zhǎng)管法對(duì)HEUI噴油器的噴油規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)。通過(guò)與傳統(tǒng)燃油噴射的比較，指出了該系統(tǒng)的特點(diǎn)：噴油過(guò)程不受轉(zhuǎn)速和負(fù)荷影響，噴油規(guī)律可通

4、過(guò)共軌壓力和噴油脈寬的協(xié)調(diào)配合來(lái)進(jìn)行控制。 將液壓式共軌系統(tǒng)應(yīng)用于1E150兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，完成了系統(tǒng)的匹配，對(duì)單段早噴、標(biāo)準(zhǔn)噴射和雙階段噴射三種不同噴油模式進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，單段早噴產(chǎn)生均質(zhì)壓燃燃燒，NOx和碳煙排放很低，但發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)到的平均有效壓力較小。標(biāo)準(zhǔn)噴射可使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行于高負(fù)荷，但NOx和碳煙排放較高。著重針對(duì)雙階段噴射研究了第一第二次噴油正時(shí)、燃油分配率、共軌壓力和掃氣壓力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響。第一

5、次噴射的燃油產(chǎn)生均質(zhì)壓縮燃燒，NOx和碳煙排放低，第一次噴油正時(shí)對(duì)著火時(shí)刻無(wú)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(lái)源；燃油分配率越小，NOx和碳煙排放也越小；共軌壓力越高，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(huì)使燃燒滯后，NOx排放減少。通過(guò)優(yōu)化雙階段噴射的各個(gè)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(diǎn)，提出了小負(fù)荷采用單段早噴，中等負(fù)荷