高压共轨柴油机轨压控制策略的研究
Research of Rail Pressure Control Strategy on High Pressure Common Rail Diesel
随着工业的发展,世界环境问题日益恶化.在船舶领域,为了减少船用柴油机的排放,各相关组织也将制定越来越严格的柴油发动机排放法规,为此,国内外对柴油机的排放技术进行了积极探索.随着柴油机技术的不断发展,高压共轨燃油喷射技术现已成为国内外竞相研究的燃油喷射技术之一.该系统能将燃油在共轨管积蓄为指定压力的高压燃油,使燃油达到极好的雾化质量,另外,该技术使喷油喷射拥有极大的控制柔性,通过灵活控制喷油提前角的角度使柴油机实现预喷、后喷等措施,以此来减少柴油机排放,明显提升柴油机的起动性能.但是,高压共轨燃油喷射技术的实现对轨压控制的要求极高,要求轨压稳态工况下轨压平稳,瞬态工况下响应快速.本文结合理论与实验,深入研究了共轨柴油机CA4DC2的轨压控制策略,主要工作内容如下:第一,分析了高压共轨燃油喷射系统的总体构成及其工作原理,并主要分析了共轨柴油机关键零部件的结构及其工作原理,并据此建立了相应结构的数学模型、仿真模型.包括高压油泵、油量计量阀、共轨管、喷油器等关键部件.第二,分析了高压共轨燃油喷射系统轨压控制达到理想效果需要满足的条件,并据此设定了应用开环与闭环相结合的控制策略,其中闭环控制采用前馈加反馈的闭环控制.然后制定了轨压控制策略的详细方案,包括目标轨压控制模块、开环控制模块、具有前馈加反馈的闭环控制模块及开闭环切换模块等.最后确定了轨压控制策略的总体方案.第三,对硬件在环仿真测试系统(HIL)的工作原理进行了简要分析,并分析了HIL的硬件设计.其次介绍了具有测试、标定管理功能的软件VeriStand,包括其配置及使用方法;另外,根据第二章建立燃油喷射系统关键部件的仿真模型,集成了燃油喷射体统的总体仿真模型.最后,在HIL上进行了起动工况、稳态工况、瞬态工况仿真实验,标定了相关MAP、PID等参数,为在共轨发动机试验台架上的实验积累了大量经验.第四,介绍了高压共轨发动机试验台架,包括共轨发动机的各项参数,发动机测试系统等,另外,介绍了实验所用的标定软件CANape.最后,在发动机试验台架上进行了实验,验证制定的轨压控制策略的可靠性,包括起动工况、稳态工况及急加急减速工况等.
- 作者：
- 王文成
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 机械电子工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 杜兵
- 中图分类号：
- TK421
- 关键词：
- 高压共轨燃油喷射系统；CA4DC2共轨柴油机；PID算法；多工况轨压控制策略；HIL；台架试验
- high pressure common rail fuel injection system; CA4DC2 common rail diesel engine; PID algorithm; multi-conditions of rail pressure control strategy; HIL; Bench test;