高壓共軌噴油控制策略及共軌管優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、電控共軌柴油機(jī)作為清潔節(jié)能環(huán)保型柴油機(jī)，在節(jié)能和環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，已成為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的必然發(fā)展趨勢(shì)。柴油機(jī)高壓共軌噴油控制策略及共軌管的優(yōu)化研究，對(duì)增強(qiáng)共軌系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、提高油量控制精確度、優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以“新一代轎車(chē)用節(jié)能環(huán)保高效內(nèi)燃機(jī)研發(fā)”（國(guó)家“863”項(xiàng)目）和“清潔節(jié)能乘用車(chē)柴油動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”（國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目）等科研項(xiàng)目為依托，在廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，

2、對(duì)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(jì)方面進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，主要工作包括： （1）通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的多次噴射協(xié)調(diào)控制進(jìn)行分析，采用層次化結(jié)構(gòu)分模塊設(shè)計(jì)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(jìn)行設(shè)計(jì)，基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了多次噴射動(dòng)態(tài)組合模型，并分起動(dòng)、正常和關(guān)機(jī)三種工況對(duì)多次噴射動(dòng)態(tài)組合模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。 （2）提出了兩次噴射間最小時(shí)間間隔的定義和計(jì)算方法，并基于高壓共軌燃油噴射實(shí)驗(yàn)臺(tái)、開(kāi)放式電控單元

3、及高速攝影技術(shù)，研究了兩次噴射間時(shí)間間隔對(duì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)工況相對(duì)應(yīng)的最佳狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)共軌壓力的全工況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制，并有效降低了軌壓波動(dòng)。 （4）根據(jù)共軌管內(nèi)壓力波動(dòng)情況，結(jié)合噴油器和高壓油泵的工作原理，運(yùn)用上次噴射結(jié)束至下次噴射開(kāi)始間時(shí)間間隔和每次噴射電控與液壓之間的時(shí)間

4、延遲兩個(gè)物理量，建立了基于前次噴射的噴油量壓力波動(dòng)修正算法，實(shí)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(jì)優(yōu)化方法，對(duì)共軌管多學(xué)科特性進(jìn)行了分析，通過(guò)挖掘各種參數(shù)與最佳共軌容積間存在的理論關(guān)系，對(duì)共軌管進(jìn)行了全局尋優(yōu)，從而提高了共軌管運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。 本文的主要研究結(jié)論有： ●建立的多次噴射動(dòng)態(tài)組合模型具有較好的適用性，可滿(mǎn)足ECU控制的需要。 ●兩次噴射間時(shí)間間隔對(duì)燃油噴射霧化有重要影響，

5、在本文的實(shí)驗(yàn)條件下，噴射頻率為20Hz時(shí)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(shí)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(jià)值。 ●基于前次噴射的壓力波動(dòng)修正算法，提供了噴油量補(bǔ)償?shù)囊环N新方法，對(duì)噴油量的調(diào)整具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用，可減少由于共軌壓力波動(dòng)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(jì)優(yōu)化方法，使共軌管容積減小了1.07％，壓力波動(dòng)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(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明，所開(kāi)發(fā)的控制策略可以有效降低共軌壓力波動(dòng)和使各次噴射油量得到補(bǔ)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(jià)值，而且具有較好的