高压共轨喷射系统试验台设计及喷油量不均匀性修正控制

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1、——————————————————高压共轨喷射系统试验台设计及喷油量不均匀性修正控制——————————————————TheDesignofHighPressureCommonRailInjectionSystemTestPlatformandtheCorrectionofFuelQuantityDeviation——————————————————————————————————作者姓名：王晓岩专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：林学东教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要系统试高压共轨喷射验台设计及喷油量不均匀性修

2、正控制柴油机相较于汽油机，有着燃油经济性好、动力性强等优点，尤其是在高压共轨喷油系统的应用之后，这种优点更加明显，但是随着更严格的排放法规的陆续实施，柴油机发展也遇到了相当大的挑战，尤其是在PM及氮氧化物的排放上一直是阻碍柴油机发展的主要问题之一，由于高压共轨系统具有控制自由度高，喷射系统参数可柔性控制，所以柴油机高压共轨喷油系统飞速发展。目前，这种系统功能已经非常健全，但是就国内来说，高压共轨系统的发展研究距离国外还有相当大的差距，包括核心的控制策略开发完善及精密的加工工艺的实现等方面都需要大力追赶。本文首先介绍了不同喷油规律实现的方法及他

3、们对发动机缸内燃烧的影响。精确的电子控制是实现合适的喷油规律的前提，也是满足人们对汽车发动机日益严格的性能要求的必要方法。然后通过阅读大量文献了解国内外对发动机工作不均匀性的相关研究，发动机各缸工作的不均一性导致的曲轴的振动及噪声等对汽车的舒适性及发动机的耐久性产生负面影响，亦直接关系到动力性、经济性、排放性等。因此提升各缸工作的均匀性是提升发动机性能的方法之一，而对喷油量的精确控制则是基础。为了检测喷油器喷油量的误差量以及修正偏差量，本文中自行设计高压共轨试验台架，动力方面通过电机带动高压油泵运转，调频电机控制电机转速。因原Bosch系统自

4、带的控制单元不支持更改相关控制策略，所以采用国产开放式ECU平台在提供相关低层代码的基础上，对传感器信号采集、执行器驱动、模拟量及开关量处理等进行优化，设计相关控制层程序，以实现喷油控制及轨压控制等功能。本文中实验采用4个经过一定时间使用过的喷油器，一方面通过实验测量验证在高压喷射下喷油器具有较大的磨损，全新的各缸喷油器偏差在5%以内，而实验结果显示4个喷油器之间偏差率已经超过10%以上，较大的偏差已经严重影响了发动机各缸均匀性。另一方面设计脉宽补偿的喷油控制方法对喷油器的不一致性进行修正，在覆盖发动机所有可能的工作轨压下取一定量的试验点，测

5、量出不同喷油器的循环喷油量，I得出喷油量特性曲线，然后计算出4个喷油器的平均喷油量特性曲线，根据每个喷油器相对平均曲线的偏差在喷射脉宽上进行补偿，生成喷油的基础Map及不同喷油器的补偿Map，根据不同轨压下喷油量特性曲线的拐点对补偿效果加以限制，防止恶化喷油量的一致性。最后通过实验发现，经过修正补偿后，各喷油器相对平均喷油量的偏差率基本可以满足在5%以内，修正效果良好。关键词：高压共轨、试验台、设计、喷油量、不一致性、修正IIABSTRACTTheDesignofHighPressureCommonRailInjectionSystemTes

6、tPlatformandtheCorrectionofFuelQuantityDeviationThedieselenginepresentsabetterfuelconsumptionandpowerperformancewhencomparingwiththegasolineengine.Withthedevelopmentofhighpressurecommonrail,theadvantageisevenmoreobvious.However,thedevelopmentofdieselengineisfacingwithgreatc

7、hallengeunderthemoreandmorerigidemissionrolesandthePMandNOxemissionsaredominantinhinderingthedevelopmentofdieselengine.Thehighpressurecommonrailsystemisdevelopedatreasonablespeedforitsexcellentcontrollableperformance.Althoughthesystemisalreadysophisticatednowadays,thereisag

8、reatdistancewiththeforeigntechniqueinChina.Thedevelopmentofthecontrolstrategyaswel