高效清潔燃燒系統(tǒng)管理控制單元的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)研究.pdf

1、以“均質(zhì)壓燃、低溫燃燒”為特征的新一代內(nèi)燃機(jī)燃燒理論是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)高效、清潔燃燒的有效途徑，而電控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)燃燒理論的有效手段。為此，本文針對(duì)共軌技術(shù)和新一代高效清潔燃燒技術(shù)的特點(diǎn)和控制要求，采用層次化模塊化全新的架構(gòu)完成了高壓共軌柴油機(jī)高效清潔燃燒系統(tǒng)控制管理單元（EMS）的軟硬件開(kāi)發(fā)。
　　新一代燃燒技術(shù)要求燃油噴射控制系統(tǒng)具備可靈活調(diào)制燃油噴射模式、精確控制噴油定時(shí)和油量等參量，這對(duì)噴油器的驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)信號(hào)提出了更高要求，為

2、此通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路數(shù)學(xué)分析、仿真和實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)了高低電壓雙電源雙邊驅(qū)動(dòng)鉗壓放電噴油器電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，并對(duì)驅(qū)動(dòng)波參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。設(shè)計(jì)了正時(shí)信號(hào)處理電路，通過(guò)低通濾波、差分輸入和自適應(yīng)峰值檢測(cè)抑制噪聲干擾滿(mǎn)足了發(fā)動(dòng)機(jī)在全工況下的正時(shí)同步的要求。
　　為了有利于系統(tǒng)的集成、控制策略的優(yōu)化和節(jié)省內(nèi)存，降低模塊間的耦合度，便于程序的修改、調(diào)試和移植，實(shí)現(xiàn)控制軟件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，本章參照AUTOSAR軟件架構(gòu)理念，采用Freescale公司推

3、出的32位高性能單片機(jī)MCF5235實(shí)現(xiàn)了基于uc/os-ii操作系統(tǒng)的高壓共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)的軟件層次化模塊化的開(kāi)發(fā)，并實(shí)現(xiàn)了共享資源的同步和多任務(wù)的調(diào)度同步。
　　為了減輕CPU的負(fù)擔(dān)和減少外部硬件配置，充分發(fā)揮MCF5235微控制器的eTPU作為協(xié)處理器的定時(shí)處理功能，參照AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)高壓共軌柴油機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出了復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動(dòng)組件庫(kù)，包括對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)信號(hào)解碼組件和多脈沖噴油控制組件。利用eTPU_c開(kāi)

4、發(fā)了多脈沖MP(Multi_Pulse)函數(shù)，在沒(méi)有CPU參與的情況下，根據(jù)主機(jī)CPU向參數(shù)存儲(chǔ)器寫(xiě)入的多脈沖結(jié)構(gòu)體數(shù)組參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了多次脈沖噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，每次驅(qū)動(dòng)信號(hào)均由相應(yīng)的主脈寬、零脈寬和保持波組成，并且其參數(shù)可以根據(jù)需要靈活調(diào)整。
　　在法國(guó)EFS油泵試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)各通道噴油器驅(qū)動(dòng)電路的一致性進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試表明滿(mǎn)足高效清潔燃燒對(duì)噴油器控制精度的要求。通過(guò)調(diào)制多脈沖噴油模式在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上的實(shí)驗(yàn)，表明了本文開(kāi)發(fā)的電控系統(tǒng)可以實(shí)

5、現(xiàn)不同噴油模式的靈活調(diào)制以及自由切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣路和油路的協(xié)同控制，可以滿(mǎn)足新一代高壓共軌柴油機(jī)高效清潔燃燒系統(tǒng)的控制系統(tǒng)面臨控制對(duì)象多、控制算法復(fù)雜、控制精度苛刻和實(shí)時(shí)性高的技術(shù)要求。
　　為了降低小負(fù)荷工況特別是怠速工況燃油消耗率和比排放，開(kāi)發(fā)了隨機(jī)停缸算法，并進(jìn)行了隨機(jī)停缸策略的實(shí)驗(yàn)研究，研究了在怠速和小負(fù)荷工況下改變停缸工作循環(huán)數(shù)、停缸數(shù)、噴油定時(shí)及噴油壓力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭振特性、燃油消耗率、能量分布和排放的影響規(guī)律