高壓共軌噴油控制策略及共軌管優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、電控共軌柴油機作為清潔節(jié)能環(huán)保型柴油機，在節(jié)能和環(huán)保意識日益增強的今天，已成為熱力發(fā)動機的必然發(fā)展趨勢。柴油機高壓共軌噴油控制策略及共軌管的優(yōu)化研究，對增強共軌系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、提高油量控制精確度、優(yōu)化發(fā)動機整體性能、實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實意義。本文以“新一代轎車用節(jié)能環(huán)保高效內(nèi)燃機研發(fā)”（國家“863”項目）和“清潔節(jié)能乘用車柴油動力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”（國家科技支撐計劃項目）等科研項目為依托，在廣泛查閱相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，

2、對高壓共軌噴油控制策略及共軌管的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計方面進行了較系統(tǒng)的研究，主要工作包括： （1）通過對現(xiàn)有的多次噴射協(xié)調(diào)控制進行分析，采用層次化結(jié)構(gòu)分模塊設(shè)計方法，將多次噴射協(xié)調(diào)控制分為環(huán)境層、限制層和設(shè)定層進行設(shè)計，基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了多次噴射動態(tài)組合模型，并分起動、正常和關(guān)機三種工況對多次噴射動態(tài)組合模型進行了檢驗。 （2）提出了兩次噴射間最小時間間隔的定義和計算方法，并基于高壓共軌燃油噴射實驗臺、開放式電控單元

3、及高速攝影技術(shù)，研究了兩次噴射間時間間隔對燃油噴射霧化狀況的影響。 （3）提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的部分微分PID共軌壓力控制方法，直接將發(fā)動機工況和所處環(huán)境狀況與PID參數(shù)相關(guān)聯(lián)，使共軌壓力始終處于與發(fā)動機工況相對應(yīng)的最佳狀態(tài)，從而實現(xiàn)了對共軌壓力的全工況實時動態(tài)控制，并有效降低了軌壓波動。 （4）根據(jù)共軌管內(nèi)壓力波動情況，結(jié)合噴油器和高壓油泵的工作原理，運用上次噴射結(jié)束至下次噴射開始間時間間隔和每次噴射電控與液壓之間的時間

4、延遲兩個物理量，建立了基于前次噴射的噴油量壓力波動修正算法，實現(xiàn)了每次噴射油量的平衡與優(yōu)化。 （5）應(yīng)用多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法，對共軌管多學(xué)科特性進行了分析，通過挖掘各種參數(shù)與最佳共軌容積間存在的理論關(guān)系，對共軌管進行了全局尋優(yōu)，從而提高了共軌管運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。 本文的主要研究結(jié)論有： ●建立的多次噴射動態(tài)組合模型具有較好的適用性，可滿足ECU控制的需要。 ●兩次噴射間時間間隔對燃油噴射霧化有重要影響，

5、在本文的實驗條件下，噴射頻率為20Hz時燃油噴射霧化狀況最佳。 ●提出的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分微分PID的共軌壓力控制方法，具有必要的精度；該方法不僅提供了共軌壓力控制的新手段，同時也為PID參數(shù)整定提供了新的思路，因而具有一定的理論價值。 ●基于前次噴射的壓力波動修正算法，提供了噴油量補償?shù)囊环N新方法，對噴油量的調(diào)整具有較強的指導(dǎo)作用，可減少由于共軌壓力波動導(dǎo)致的油量偏差，為控制參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。 ●采用多學(xué)科設(shè)

6、計優(yōu)化方法，使共軌管容積減小了1.07％，壓力波動下降了16.7％，總質(zhì)量減少了6.8％，有利于提高高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的整體性能。 本文的研究成果已在GS-1000型高壓共軌燃油噴射實驗臺上進行檢驗。結(jié)果表明，所開發(fā)的控制策略可以有效降低共軌壓力波動和使各次噴射油量得到補償，可使高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的整體功能得到提升。 總之，本文的研究為高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)研發(fā)探索了新思路，其成果不但具有一定的理論價值，而且具有較好的