基于增益调度的高压共轨柴油机轨压控制研究及验证

发布时间：2021-12-24 02:31

　　柴油机运行过程中,因工况切换及高压油泵和喷油器的工作特性易导致轨压控制滞后和异常波动,影响喷油控制精度,降低发动机的工作性能。设计了一种高压共轨柴油发动机轨压控制算法,该控制算法以共轨管燃油流量守恒为基础,采用基于增益调度的PID控制算法对发动机全工况下轨压统一处理控制。利用Matlab/Simulink对轨压控制算法建模仿真并生成代码,集成下载到自主研制的高压共轨发动机控制器中,完成了发动机台架试验。台架试验结果表明:在起动和稳态工况下,轨压波动差值控制在±2.0 MPa以内;在动态工况下,轨压波动差值控制在±3.0 MPa以内。该轨压控制算法具有良好的跟随性和响应速度,提高了轨压控制精度,能够满足高压共轨发动机轨压控制要求。 

【文章来源】：车用发动机. 2020,(06)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

高压共轨系统原理图

根据高压泵和IMV阀的工作特征,轨压控制以PWM控制输出周期和占空比作为控制量,采用前馈控制和PID闭环控制相结合的方法,在发动机全工况下控制共轨管的反馈轨压与命令压力保持一致。在发动机起动初期,采用开环控制,IMV阀完全打开,迅速建立轨压。待轨压大于目标值后,进入闭环控制,基本控制算法见图2。首先通过发动机转速和命令油量查命令轨压三维MAP表,通过命令轨压与反馈轨压差采用PID控制获得燃油流量,与前馈燃油量相加获得总喷油量,根据总燃油流量转换电流值,再根据电流值计算PWM控制周期和占空比。忽略共轨管因内部压力变化而引起体积变化的影响,可认为共轨管是一个固定体积的容积,共轨管的压力值由流入和流出共轨管的燃油流量决定[10],因此采用控制燃油流量的方法实现轨压的动态变化调整。燃油流量计算见式(1),当发动机正常运行时,燃油流量通过前馈和反馈共同计算获得。当发动机燃油系统出现故障时进入跛行回家模式,无法形成闭环计算,将前馈燃油量作为需求喷油量。在发动机起动模式下,需要迅速建立轨压,起动燃油量为标定常量。在停机模式下,燃油流量为0。

为了能够让发动机工作在最佳状态,在不同的运行工况下对轨压的需求不一样,在起动初期需要迅速建立轨压,在高转速高负荷下,需要高压增加雾化效果,降低喷油时长。命令轨压值主要与发动机转速、喷油量和燃油温度等因素有关。首先根据喷油量和发动机转速查询当前轨压基本命令值,再根据喷油量和燃油温度获得轨压补偿值,将轨压基本命令值和轨压补偿值进行相加获得基非限幅轨压,非限幅轨压经过命令轨压变化率限值后,再经过最大和最小值限幅,最终获得命令轨压值(见图3)。2.2 带前馈的PID控制器结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]高压共轨柴油机起动工况的轨压控制[J]. 李捷辉,陈海龙.  车用发动机. 2019(05)
[2]高压共轨燃油系统轨压信号处理实验研究[J]. 吴哲,陈永艳.  汽车实用技术. 2016(05)
[3]高压共轨柴油机喷油控制策略研究[J]. 徐劲松,魏亮,吴鸿兵,陈丛金,陈贵升.  农业机械学报. 2016(04)
[4]喷油压力对高压共轨柴油机燃烧影响的可视化研究[J]. 姚春德,胡江涛,银增辉,耿培林.  农业机械学报. 2016(01)
[5]基于模型的车用柴油机轨压控制器设计及试验验证[J]. 凌健,谢辉.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(10)
[6]前馈-改进型PID复合控制策略的研究[J]. 王宇林,李琳,彭志明.  机床与液压. 2012(11)

硕士论文
[1]高压共轨柴油机轨压控制策略研究[D]. 刘成.合肥工业大学 2017
[2]高压共轨柴油机轨压控制策略的研究[D]. 王文成.中国舰船研究院 2017
[3]基于需求转矩的高压共轨柴油机喷油量的控制策略[D]. 李子竞.吉林大学 2016
[4]基于Simulink的柴油机高压共轨喷油系统建模与仿真[D]. 朱婉.合肥工业大学 2015



本文编号：3549652