高压共轨柴油机喷油控制策略及排放特性研究

发布时间：2017-10-19 21:21

  本文关键词：高压共轨柴油机喷油控制策略及排放特性研究

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【摘要】：随着排放法规的日益严格,实现柴油机的高效、节能、环保已成为内燃机行业发展的一大主流。柴油机的运行过程是复杂多变的,其扭矩、转速在大部分工况下随时间变化,单次喷射已经无法实现其动力性能和排放性能的合理折中。因此,需结合柴油机的运行工况,选择合适的喷射组合方式,实现对喷油压力、喷油正时及喷油脉宽的精确控制,从而有效地改善缸内混合气的燃烧,实现优化柴油机动力性能和排放性能的目的。介绍了高压共轨柴油机电控燃油系统的发展以及国内、外针对高压共轨柴油机喷油控制策略的研究现状与研究成果。结合高压共轨燃油喷射系统的喷油特性,从缸内燃烧过程、喷油控制对象和典型运行工况等方面分析了柴油机的喷油需求,并对喷油控制策略提出了相应的解决措施。基于喷油需求分析,详细介绍了高压共轨柴油机的喷油控制策略,包括控制架构的搭建、控制模块的划分和各模块的功能等。提出了基于转速变化的主喷油量修正方法,通过相应的算法对喷油量进行修正,在一定程度上弥补了转速突变时进气量迟滞造成的空燃比下降的不足。多次喷射会造成轨压波动,基于这种波动设计了一种主喷脉宽的修正算法,对主喷脉宽进行预修正,可以提高喷油执行精度。借助ETAS公司的ASCET建模软件工具和自主开发的ECU(TC1728芯片)电控单元,实现了上述的喷油控制策略,并通过INCA标定软件和通讯接口设备等,对喷油控制参数进行了初步的台架标定试验。在此基础上研究了各喷油控制参数对柴油机性能的影响。试验结果表明：1)加入预喷后,柴油机起动性能得到改善,起动油量为30mg.cyc-1～40mg.cyc-1,预喷油量为2.0mg.cyc-1～2.5mg.cyc-1时起动时间最短。2)预喷正时在低转速时对NOx和烟度排放的影响较小,在中、高转速时对NOx和烟度排放的影响较大,标定时可适当调节预喷正时,获得NOx和烟度排放的合理折中。3)合理地设置喷油压力能够提高柴油机动力性能,同时可以减小碳烟的排放和降低排气温度,但会使NOx的排放量增加。
【关键词】：高压共轨 喷油控制策略 排放特性 喷油需求分析
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTARCT6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景及意义11-14
• 1.2 高压共轨柴油机电控燃油系统的发展14-16
• 1.3 高压共轨柴油机喷油控制的研究16-21
• 1.3.1 国外研究现状16-19
• 1.3.1.1 多次喷射组合的研究16-18
• 1.3.1.2 喷油规律的研究18
• 1.3.1.3 喷油正时的研究18-19
• 1.3.2 国内研究现状19-21
• 1.3.2.1 喷油控制策略的研究19-20
• 1.3.2.2 排放性能的研究20-21
• 1.4 课题研究内容21-23
• 第二章 高压共轨柴油机的喷油需求分析23-33
• 2.1 缸内燃烧过程的需求分析23-24
• 2.2 喷油控制对象的需求分析24-26
• 2.2.1 最佳喷油提前角25
• 2.2.2 精确的喷油量控制25
• 2.2.3 灵活、多变的喷油组合25-26
• 2.3 柴油机的典型工况分析26-29
• 2.3.1 起动工况分析26-28
• 2.3.2 加速工况分析28
• 2.3.3 加载工况分析28-29
• 2.4 喷油控制MAP的构成及研究29-32
• 2.4.1 喷射释放MAP29-30
• 2.4.2 控制参数基础MAP30-31
• 2.4.3 控制参数修正MAP31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 高压共轨柴油机喷油控制策略的研究33-57
• 3.1 总需求油量的计算33-34
• 3.2 多次喷射协调器34-39
• 3.2.1 喷射状态字定义35-36
• 3.2.2 预喷协调控制36-37
• 3.2.3 后喷协调控制37-38
• 3.2.4 喷射限制和优先级管理38-39
• 3.3 喷射控制器研究39-54
• 3.3.1 预喷控制器研究40-46
• 3.3.1.1 预喷释放条件审核40-41
• 3.3.1.2 预喷提前角计算41-44
• 3.3.1.3 预喷油量的计算44-46
• 3.3.1.4 预喷喷油脉宽的计算46
• 3.3.2 主喷控制器的研究46-51
• 3.3.2.1 主喷喷油提前角的计算47
• 3.3.2.2 主喷喷油量计算47-49
• 3.3.2.3 主喷喷油脉宽计算49-51
• 3.3.3 后喷控制器的研究51-54
• 3.3.3.1 后喷释放条件审核51-52
• 3.3.3.2 后喷喷油提前角计算52-53
• 3.3.3.3 后喷的油量计算53-54
• 3.3.3.4 后喷的喷油脉宽计算54
• 3.4 本章小结54-57
• 第四章 高压共轨柴油机喷油控制策略的试验验证57-77
• 4.1 发动机试验平台的搭建57-59
• 4.1.1 试验用柴油机的基本参数58
• 4.1.2 试验设备58-59
• 4.2 试验验证及喷油控制参数的影响研究59-74
• 4.2.1 起动及怠速试验59-62
• 4.2.1.1 起动及怠速的试验验证59-60
• 4.2.1.2 喷油参数对起动特性的影响试验60-62
• 4.2.2 加速试验62-63
• 4.2.2.1 加速的试验验证62-63
• 4.2.2.2 转速变化的主喷油量修正方法验证63
• 4.2.3 变转速或变转矩试验63-74
• 4.2.3.1 恒转速变转矩的试验验证64
• 4.2.3.2 恒转矩变转速的试验验证64-65
• 4.2.3.3 预喷对柴油机排放性能影响的研究65-72
• 4.2.3.4 轨压波动的主喷脉宽修正方法验证72-73
• 4.2.3.5 轨压对柴油机性能影响的研究73-74
• 4.3 本章小结74-77
• 第五章 总结与展望77-79
• 5.1 工作总结77-78
• 5.2 工作展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-85
• 附录A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文85
• 附录B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目85

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本文编号：1063380