高压共轨柴油机轨压控制策略研究

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1、—————————————————————高压共轨柴油机轨压控制策略研究—————————————————————ResearchonRailPressureControlStrategyofHighPressureCommonRailDiesel作者姓名：张乐领域（方向）：动力工程指导教师：林学东教授类别：工程硕士答辩日期：2015年6月4日摘要高压共轨柴油机轨压控制策略研究随着节能环保要求日益严格，高压共轨系统得到越来越多的应用。轨压控制策略是实现高压共轨系统燃油喷射系统喷射压力高、喷射次数多的前提。轨压控制要求稳态波动小，瞬态响应快，满足高

2、压共轨柴油机起动、怠速、正常、加减速等稳态及非稳态工况下的需求。本文在实验室前期大量仿真、试验、分析的的基础上，使用一款基于MC9S12XEP100单片机的开放式电控单元进行高压共轨电控燃油喷射系统开发，作为完整柴油机电控系统的一部分。本文主要工作包括：1．深入研究博世第二代共轨系统共轨、喷油器、高压泵等关键部件的工作原理，并基于此使用AMESim建立其一维仿真模型。利用详细子模型对喷油器喷油、喷油器回油、高压泵柱塞泄露等特性进行分析，为轨压控制策略建立提供依据。进行模型简化，提高模型运算速度。2．使用MATLAB/Simulink/Statef

3、low建立高压共轨柴油机燃油喷射系统轨压控制策略模型，包括开闭环切换模块、目标轨压计算、前馈流量计算、PID反馈流量计算、流量转占空比模块等。进行联合离线仿真，确定前馈加反馈的轨压控制结构。3．使用CodeWarrior集成开发环境完善轨压控制的信号采集处理、任务调度、输出驱动等，使所设计的轨压控制策略能够在电控单元整体框架下正常工作。4．建立由变频器、调速电机驱动的高压共轨燃油喷射系统泵台试验台架，进行一部分稳态及非稳态工况试验，验证了所设计的轨压控制策略的可行性，并对控制周期、控制步长、前馈控制、PID参数、PT滤波时间常数等进行初步的标定。

4、最终在完整的高压共轨柴油机发动机台架上进行起动等复杂工况试验，对开环控制做进一步的标定。结果表明：在所研究的范围内，喷油器工作过程中产生的回油量与喷射脉宽和目标轨压正相关，增长基本成一条直线；喷油器喷油和回油量二者增长规律相似，二者合并可以作为一个前馈脉谱，也可以用一个公式计算；高压泵柱塞泄漏与目标轨压和温度正相关，可以作为另一个前馈脉谱，也可以拟合出一个公式进行计算；经过仔细标定的带有开闭环切换的基于前馈加反馈控制结构的轨压控制策略能够起到良好的控制效果，起I动工况，起动开始0.92s之后，轨压就能从0MPa增大到40MPa；急加速及急减速工况

5、，轨压能够在1.6s内快速变化30MPa；稳态工况，轨压最大波动在±3MPa范围内；满足高压共轨柴油机起动、正常、加减速等各个工况下的需求。关键词：高压共轨，柴油机，轨压，控制策略IIABSTRACTResearchonRailPressureControlStrategyofHighPressureCommonRailDieselWiththeincreasinglystringentenergysavingandenvironmentalprotect,highpressurecommonrailsystem(CRS)hasbeenwidel

6、yapplied.Railpressurecontrolstrategyisthepremiseofhighpressureandmulti-timesinjectionofCRS.Anelectroniccontrolunit(ECU)basedonMC9S12XEP100singlechipmicrocomputerhasbeendeveloped,withalargenumberofsimulation,testsandanalysis.Firstly,theone-dimensionalsimulationmodelofBoschCRS2

7、.0isestablished,usingAMESim,accordingtotheworkingprincipleofthekeycomponents,includingcommonrail,injectorandhighpressurepump.Injectorfuelinjection,returncharacteristicsandhighpressurepumpplungerleakagecharacteristicsareanalyzedtoprovidereferencefortheestablishmentofrailpressu

8、recontrolstrategy.Asimplifiedmodelissetuptosatisfy"V"developmentmode