高压共轨柴油机高压油泵控制策略研究

发布时间：2018-06-12 15:17

  本文选题：柴油机 + 高压共轨　； 参考：《吉林大学》2017年硕士论文

【摘要】：高压共轨燃油喷射系统是目前车用柴油机节能减排的关键技术之一,因其采用压力-时间的电控方式,具有柔性控制特点。其中,共轨压力的控制精度直接影响喷油量控制、燃油雾化和喷射压力的波动。高压油泵是燃油喷射系统的心脏,高压油泵的控制策略直接影响轨压的稳定性,进而直接影响喷油规律和发动机各工况下的经济性能和排放性能,由于高压共轨柴油机不同工况下对轨压的要求不同,因此研究不同工况下高压油泵的控制原理并指定相应的控制策略,对快速精准的建立共轨压力具有重要意义。本文在前人对高压油泵研究的基础上,系统的分析和优化各种工况下GW2.8TC柴油机高压油泵的控制策略,通过模拟仿真和试验验证的方式得到满足控制要求的高压油泵控制方式。主要工作如下:第一,利用一维流体仿真软件AMEsim分别建立燃油喷射系统各关键部件的详细模型,重点对高压油泵模型中燃油计量阀的占空比-电流特性、电流-流量特性和喷油器模型的喷油特性进行分析和验证。第二,设计高压共轨柴油机高压油泵燃油计量阀闭环系统,针对起动、怠速、稳态和急加减速工况设计相应的控制方案与流程。在计算分析高压泵柱塞泄露量、喷油器回油量等参数的基础上,利用Simulink下的各种仿真模块对高压油泵控制策略进行了模型搭建,包括控制方法切换的有限状态机,开闭环控制模块,前馈模块,PID控制模块和各种目标值和信号的计算模块。通过AMEsim和Simulink的联合仿真得到发动机不同转速下燃油供给系统的轨压数据,仿真结果是稳态时轨压偏差控制在5MPa范围内。第三,分别针对柴油机起动、怠速、常规和急加减速工况高压油泵控制要求、难点以及控制策略做了详细的研究,并进行了试验验证。起动过程高压油泵的控制是重中之重,包含开环和闭环的控制,本文将起动过程分为拖转期和起动期两个部分进行控制。在拖转期,研究了启喷压力和启喷转速对轨压建立的影响,确定了高压油泵燃油计量阀合理的打开时刻和开度大小;在起动期,研究了燃油计量阀的开环流量、开闭环控制方法以及目标轨压的设定方法对轨压建立的影响;针对怠速工况,通过稳定怠速目标轨压,优化起动轨压建立和采用PID的微分过滤等方法,使得轨压在怠速阶段超调小,波动小,满足轨压在怠速阶段稳定性和精确性的要求;在常规工况,本章用试验验证的方式得到轨压在不同工况点均满足稳定性要求;在过渡工况,本文在急加减速工况对高压油泵采用开环和闭环混合控制方法,使高压油泵先急后缓执行,试验表明在急加减速工况下轨压和目标轨压都保持了良好的稳定性和响应性,发动机平稳过渡到常规工况。结果表明,本文所设计的控制方法在各工况和工况切换中效果良好:起动工况,轨压可在启喷之前(0.8s)达到启喷轨压40MPa并维持稳定;在起动期轨压可在0.5s内由40MPa上升到怠速目标轨压60MPa,且超调不超过6MPa;怠速工况;轨压可以在怠速之前提前稳定在怠速目标轨压且超调不超过3MPa;在常规工况,轨压的振幅幅度不超过3MPs;急加速时,轨压在3s内上升30Mpa,急减速时,轨压在2.3s内下降30MPa,超调量不超过3.8MPa,能够实现先急后缓的变化。本文通过方法研究和试验验证的方式充分证明了该控制策略的可行性,并优化了各工况下发动机的性能。
[Abstract]:In this paper , the control strategy of high - pressure oil pump in high - pressure fuel injection system is analyzed and verified by simulation and test . In this paper , the stability and accuracy of rail pressure in idle phase are met ; under normal working conditions , the stability and stability of rail pressure are met in different working conditions by means of test verification . Under normal working conditions , the rail pressure can be increased to 60MPa at idle target by 40MPa , and the overshoot does not exceed 3MPa . During the critical acceleration , the rail pressure can be stabilized at idle target rail pressure of 60MPa , and the overshoot does not exceed 3 . 8MPa .
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK423

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本文编号：2010114