柴油机共轨电控喷油系统控制技术探析

为了降低柴油机的能源消耗和减少废气排放污染,满足节能和排放法规的要求,柴油机电子控制技术成为当今内燃机发展的必然趋势。为此,从柴油机的电控原理出发,探讨了柴油机的位置控制和时间控制技术,分析了柴油机高压共轨电控喷油系统的压力控制技术、喷油量控制技术、喷油率控制技术和喷油定时控制技术。

高压共轨柴油机共轨压力阶跃响应控制策略研究

基于自主研发的高压共轨柴油机电控系统和轨压控制模型,研究发动机在动态工况下目标共轨压力阶跃响应时的设定值控制策略。引入轨压变化率和变化梯度来跟踪控制MAP查询得到的目标轨压的变化及变化趋势,在目标压力值有阶跃响应时,不直接应用MAP查询得到的值作为目标控制值,而是采用步长逐步增大,多步逐渐逼近MAP查询得到的目标轨压值的控制方式,并在发动机台架上进行了测试验证。测试结果表明:该方法可有效滤除因抖动或外界扰动引起的目标值突变,减少轨压控制超调量,并加快达到稳定目标轨压,改善发动机动态工况下的轨压控制响应性和稳定性。

基于AMESim的柴油机共轨系统喷油器喷油特性研究

对柴油机共轨系统及其关键部件喷油器的组成与工作原理进行了介绍,并利用AMESim软件对该喷油器进行物理模型的搭建。在给定激励信号的上升沿时刻,电磁阀芯与针阀芯相对激励信号存在液力滞后,且针阀芯的滞后效应明显大于电磁阀,这种滞后效应的存在明显影响喷油器的喷油特性。文章从衔铁质量、针阀质量、共轨压力、控制腔直径4个关键因素,分析其不同取值对喷油器喷油特性的影响,为今后柴油机共轨系统喷油器的产业化和国产化道路提供借鉴思路。

浅论柴油机共轨系统中轨压的有效控制

本文结合柴油机共轨系统的组成及控制原理,探讨了系统轨压的控制策略,实现柴油机在工作过程排放低、效益大的效果。

日本电装公司的ECD-U2柴油机共轨喷油系统(三)

(接上期) 喷油器的高压燃油泄漏涉及各种不同的影响因素,包括喷油嘴、柱塞和三通阀.根据在开发的初级阶段进行的影响因素分析,最为重要的影响因素是在三通阀里面,见图11.

日本电装公司的ECD-U2柴油机共轨喷油系统(二)

(接上期) 下面来详细地分析一下喷油器的工作过程. 图4的左部上图是喷油脉冲和三通阀升程曲线.图4的左部中图是控制压力变化曲线,点划线表示空腔(A)的压力,实线表示控制腔(B)的压力.图4的左部下图是喷油嘴针阀升程曲线.整个喷油器工作循环可以分成六个阶段:

柴油机共轨电控喷射系统故障诊断方法探讨

柴油机共轨电控燃油喷射系统具有改善低温起动性;降低氮氧化物和烟度排放;提高发动机的动力性和经济性;油耗低,故障率低,便于控制涡轮增压等特点,在汽车和工程机械发动机上得到广泛应用。

柴油机共轨电控喷射系统故障诊断与分析

文章首先对柴油机共轨电控喷射系统应用优势进行了详细的分析,并对该系统基本工作原理进行简单的介绍,对常见的两种故障进行了深入的分析,并提出了针对性的故障诊断和解决措施。

高压共轨柴油机国产芯片控制系统研究

针对现有高压共轨柴油机电控单元高度依赖进口芯片、自主不足的问题,提出了基于全国产芯片的高压共轨柴油机电控单元方案。所设计的国产控制单元选用兆易创新的GD32F450芯片为控制核心,承担发动机数据采样、处理、存储与控制任务。首先,采用Boost升压电路提供喷油器峰值电流,利用分立器件设计双边驱动与电流反馈电路,在不依赖进口专用芯片的条件下,对喷油器驱动电流进行闭环控制;然后,基于FreeRTOS操作系统,开发高压共轨柴油机底层驱动软件,实现对不同任务调度周期的精准控制;最后,对所设计的电控单元进行了实验验证。结果表明,所设计的国产高压共轨柴油机电控单元功能齐全、工作稳定,双边驱动电路典型峰值电流为22 A,维持电流为10 A,最小喷射间隔时间为200μs,多次喷射性能与Bosch系统相当。发动机不同转速条件下任务调度周期精准、实时性好,研究证实了高压共轨柴油机电控单元全国产化方案的可行性,对推动发动机电控技术自主可控提供了有益参考。

负荷下19TCI共轨柴油机喷油策略燃烧噪声预测

柴油机工作会产生很大辐射噪声,对其振动辐射噪声控制技术的研究是目前的一个热点。根据声学本质等效成线性传递形式,实现了燃烧噪声传递函数的线性化处理。选择19TCI电控共轨柴油机开展测试,结合喷油控制方案以及实际负荷特征建立噪声传递函数并寻优,对负荷传递函数开展评价。研究结果表明:不同转速传递函数满足负荷一致性验证,能够满足精度控制要求。该研究有助于提高柴油机燃烧效率,也可拓宽到其他热能设备上,具有很宽的应用价值。

共轨柴油机燃用不同配比生物柴油的性能与排放特性

对某共轨柴油机燃用石化柴油、生物柴油及其混合燃料的动力性、经济性和排放特性进行了研究。在未对原机做任何改动的情况下,分别燃用了0%、5%、10%、20%和100%的5种不同体积配比的餐饮废油制生物柴油与石化柴油的混合燃料,分析比较了不同生物柴油配比对发动机功率、燃油消耗率,以及CO、HC、NOx和烟度排放的影响。研究表明:共轨柴油机燃用生物柴油与石化柴油混合燃料后,功率略有下降,燃油消耗率有所上升;烟度、CO和HC排放减少,且随着生物柴油掺混比例的升高而降低;NOx排放上升,且随着生物柴油掺混比例的升高而增加。

高压共轨柴油机高海拔(低气压)燃烧特性

利用内燃机高原环境模拟试验台,对经过高海拔标定后的高压共轨柴油机进行了外特性试验,重点研究了高原环境条件(0～5,km)对低速和高速燃烧特性的影响.结果表明:该柴油机在低速下平均指示压力、最高燃烧压力、最大压力升高率和放热率峰值均随海拔的增加而减小;海拔每升高1,km,上述燃烧参数分别平均降低6.83%、7.03%、4.00%和3.92%.低速下最高燃烧压力点、放热率峰值点和放热率重心随海拔基本保持不变,最大压力升高率点后移.高速下平均指示压力和放热率峰值随海拔的增加而减小,海拔每升高1,km,分别降低2.59%和2.00%;最高燃烧压力随海拔基本保持不变,最高燃烧温度随海拔的增加而增高;最高燃烧压力点、最高燃烧温度点和放热率峰值点以及放热率重心前移.在高海拔高速工况下发生了燃烧压力振荡,造成噪声和机械负荷增大.

高压共轨柴油机高海拔全负荷标定

高原标定是高压共轨柴油机开发过程中的重要环节.利用高海拔(低气压)标定试验系统进行了高压共轨柴油机不同海拔下的全负荷标定试验,研究了最佳喷油参数随海拔的变化,并进行了高压共轨柴油机不同海拔下的功率试验.研究结果表明,最佳循环喷油量随海拔的增加而减小,海拔每升高1 000,m,循环喷油量下降2%～4%;中高转速下最佳喷油提前角和轨压随海拔的增加而增大.海拔每升高1 000,m,最大转矩降低2.8%,标定功率下降2.9%.不同海拔下柴油机速度系数保持不变.不同海拔中高转速燃油经济性基本保持不变,低转速下燃油经济性恶化,海拔每升高1 000,m,低转速下燃油消耗率增加3.9%.

共轨柴油机启动控制研究

在自主研制的基于MPC 555的32位电控单元基础上,将柴油机的启动过程分为启动初期、启动加速期、启动过渡期和转速闭环控制期4个阶段来分别控制。根据各个阶段的特点来优化启动油量、轨压和喷油提前角等参数,控制更为精细。在一台4缸共轨柴油机上进行了启动参数优化试验,试验结果表明:优化后的柴油机启动响应快、平滑性好、转速超调小。

共轨柴油机起动油量和主喷提前角对起动特性的影响

为研究起动油量和主喷提前角对起动特性的影响,以Bosch第二代高压共轨燃油喷射系统为基础,建立了高压共轨试验测控系统,进行了试验研究,并总结出起动油量和主喷提前角对起动时间和排放的影响规律。试验结果表明:起动过程的起动时间随着起动油量的增加先减小后增大,HC排放随着起动油量的增加而增大;随着主喷提前角的变化存在一个主喷提前角使起动性能最佳,过大或者过小的主喷提前角都会使起动时间增大,HC排放增多。

高压共轨喷射系统参数对柴油机性能影响的研究

针对高压共轨喷射系统在仿真软件中建立喷油器和发动机的耦合模型。在台架试验验证了模型可信性的前提下,对喷射系统进行变参数研究,并分析各个参数对喷油规律和发动机性能的影响。研究结果表明:液压控制容积的大小及控制容积进回油孔径的大小会影响喷油器开启和关闭过程中的喷油速率;电磁阀铁芯质量超过10g时针阀落座明显延后;弹簧预紧力由50N增加到100N时,喷油器的初期喷射速率降低了35%左右,喷射时刻也滞后约2～3°CA;磁场力由70N增加到130N时,初期放热速率增加2倍左右,喷射时刻也提前约2°CA;喷孔的孔数和孔径存在最佳匹配关系,匹配的效果直接影响到喷孔的流量系数,从而影响发动机的性能。

基于多项式回归模型的高压共轨柴油机的标定

在低气压模拟试验台上进行了高压共轨柴油机模拟海拔5 000m环境的全因子试验。基于试验数据建立了转矩、燃油消耗率和排气温度的含4次交叉项的4阶多项式回归模型,其模型拟合残差率的绝对值均值分别为0.171%、0.140%和0.223%,表明模型具有较好的拟合能力。在此基础上,利用遗传算法优化获得了最佳喷油参数,实现了高压共轨柴油机基于模型的标定。

高压共轨柴油机故障诊断系统控制策略研究

基于高压共轨电控柴油机分析了柴油机电控单元故障诊断系统的工作原理,结合车载故障诊断系统的国际标准和电控系统模块化的设计思路,提出了针对各子模块的故障诊断控制策略,并完成了故障诊断模块的设计。通过对主要应用参数的标定,利用ETAS公司的ASCET软件实现控制策略的模拟仿真并在某型号高压共轨柴油机上进行台架试验。试验结果表明:采用控制策略可有效地实现柴油机的故障诊断。

高压共轨柴油机轨压复合控制策略的研究

通过对高压共轨柴油机轨压控制的需求分析,设计了一种串级控制和开环控制自动切换的复合控制策略,串级控制的主控制器采用可变PID的控制方式,具备了柔性控制的特征。利用ETAS公司的ASCET软件平台开发实现了轨压控制策略,借助该公司的ES1000硬件、INTECRIO软件,在以飞思卡尔的MC33886为高压泵电磁阀主驱动芯片的自制驱动电路基础上进行了台架试验。研究结果表明:该轨压控制策略能够满足控制需求,轨压响应快速、准确,解决了轨压控制随发动机工况的变化而改变的柔性问题。

F-T柴油对电控高压共轨柴油机燃烧特性的影响

在满足国Ⅲ排放的电控高压共轨柴油机上,对比研究了燃用F-T柴油和普通柴油的燃烧特性.在柴油机预、主喷射脉宽未做调整情况下,F-T柴油的滞燃期较柴油明显缩短,预喷射放热峰值明显低于柴油.主喷射时F-T柴油较柴油先着火现象不明显,但两者放热峰值相差不大.F-T柴油的预喷射燃烧持续期较柴油大幅缩短,主喷射时相差不大.后喷射时,F-T柴油先于柴油着火,放热峰值与柴油相当,燃烧持续期略低于柴油.同柴油相比,预喷射时F-T柴油的最高压力升高率明显降低,而主喷射时F-T柴油高于柴油,但只有预喷射时的20%左右.整个燃烧过程柴油缸压略高于F-T柴油.另外,F-T柴油的外特性扭矩略有下降,有效燃油消耗率较柴油平均降低了7.1%,有效热效率平均提高了4.5%.