某型柴油机高压共轨燃油喷射系统几个关键技术研究

论文摘要

共轨式燃油喷射系统,是随着世界范围内对内燃机排放要求的提高以及电控燃油系统的发展,产生的第三代电控燃油系统,在对内燃机排放要求和经济性要求日益增长的今天,共轨系统相对于其它燃油系统具有极大的优越性。它不仅能在所有工况范围内实现稳定的高压喷射,而且由于高性能的电磁阀,使系统可以实现灵活的喷油规律(如预喷射、后喷射等),极大地改善了排放。本文在研究某型柴油机高压共轨燃油喷射系统的工作原理,方案设计和器件设计、选择的基础上,重点研究了两个问题:一是ECU控制策略的设计和ECU控制软件程序的开发;二是对共轨压力进行模糊自适应PID控制,设计模糊自适应PID控制器并进行试验研究。对第一个问题,设计了轨道压力、喷油定时、喷油脉宽、喷油速率的控制策略以及发动机工作状态和模式的切换,并描述了整个控制软件程序主要程序模块的功能,着重编写了主程序循环的各个功能子程序。对于第二个问题,提出了对共轨压力进行模糊自适应PID控制的思想和理论,设计了模糊自适应PID控制器,完成了基于模糊自适应PID控制器的共轨压力控制试验研究。研究结果表明,模糊自适应PID控制器具有PID控制器和模糊控制器的优点,采用模糊自适应PID控制器来控制轨道压力,可以使共轨压力的调节具有快速响应、静差小、超调小、稳定、鲁棒性好等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 课题背景和来源
• 1.2 柴油机发展概述
• 1.2.1 柴油机的发展史
• 1.2.2 柴油机电控喷射技术的发展及动态
• 1.3 柴油机高压共轨电控燃油喷射系统的发展及现状
• 1.3.1 国外发展情况及现状
• 1.3.2 国内发展情况及现状
• 1.4 本文的必要性和主要工作
• 1.4.1 本文必要性
• 1.4.2 本文主要工作
• 第二章 高压共轨电控燃油喷射系统组成及其工作原理
• 2.1 高压共轨电控燃油喷射系统的组成
• 2.2 军用动力对燃油喷射系统的要求
• 2.3 高压共轨电控燃油喷射系统主要传感器和执行器
• 2.3.1 曲轴转速传感器
• 2.3.2 凸轮轴位置传感器
• 2.3.3 共轨压力传感器
• 2.3.4 进气压力传感器
• 2.3.5 空气流量传感器
• 2.3.6 共轨总成
• 2.3.7 高压油泵
• 2.3.8 电控喷油器总成
• 2.4 本章小结
• 第三章 本研究所开发的高压共轨燃油喷射系统方案简述
• 3.1 本研究所设计的高压共轨燃油喷射系统方案
• 3.2 低压供油系统设计方案
• 3.3 高压供油系统设计方案
• 3.4 本系统设计和选择的特殊器件
• 3.4.1 本研究所设计的共轨模块示意图
• 3.4.2 本研究所设计的三通电磁阀
• 3.4.3 本研究所设计的斜盘泵（高压油泵）
• 3.4.4 本研究所设计的电磁节流阀
• 3.5 本章小结
• 第四章 高压共轨燃油喷射系统ECU控制软件的开发
• 4.1 电控单元硬件系统简介
• 4.2 控制策略
• 4.2.1 轨道压力控制策略
• 4.2.2 喷油定时控制策略
• 4.2.3 喷油速率控制策略
• 4.2.4 喷油量控制策略
• 4.2.5 基于工况的控制策略
• 4.2.5.1 启动喷油量控制策略
• 4.2.5.2 启动喷油正时控制策略
• 4.2.5.3 启动状态的判定
• 4.2.5.4 发动机状态和模式
• 4.3 ECU 控制软件的设计
• 4.3.1 ECU 控制软件的内容
• 4.3.2 主程序设计
• 4.3.2.1 初始化子程序
• 4.3.2.2 自诊断程序
• 4.3.2.3 参数滤波子程序
• 4.3.2.4 发动机状态和模式判别子程序
• 4.3.2.5 喷油提前角和喷油脉宽计算自程序
• 4.3.2.6 PWM 阀控制子程序
• 4.3.2.7 串口通讯子程序
• 4.3.2.8 故障处理子程序
• 4.3.3 中断服务程序设计
• 4.3.3.1 曲轴信号捕捉中断服务程序
• 4.3.3.2 喷油控制中断服务程序
• 4.3.3.2 主定时器溢出中断服务程序和实时中断服务程序
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统控制理论研究
• 5.1 开环控制
• 5.2 闭环控制
• 5.3 模糊控制
• 5.3.1 模糊控制的基本思想
• 5.3.2 模糊理论的基本知识
• 5.3.2.1 模糊集合
• 5.3.2.2 隶属函数
• 5.3.2.3 模糊数
• 5.3.2.4 论域及基本论域
• 5.3.2.5 论域及基本量化因子及比例因子
• 5.3.3 模糊控制系统的组成
• 5.3.4 模糊控制的基本原理
• 5.3.5 模糊控制规律的设计
• 5.3.6 精确量的模糊化方法
• 5.3.7 模糊控制器设计的基本步骤
• 5.3.8 模糊控制的局限性
• 5.4 PID 控制
• 5.4.1 PID 控制器的工作原理
• 5.4.2 数字PID 的两种基本算法
• 5.4.3 PID 控制的局限性
• 5.5 自适应控制
• 5.6 其他改进的PID 控制
• 5.6.1 自适应 PID 控制
• 5.6.2 模糊 PID 控制
• 5.7 本章小结
• 第六章 共轨压力模糊自适应PID控制器的设计和实验研究
• 6.1 模糊自适应PID 控制概述
• 6.2 模糊自适应PID 控制器的设计
• 6.2.1 定义输入、输出变量
• 6.2.2 模糊控制器输入、输出变量预处理
• 6.2.3 输入、输出变量的词集和隶属度函数
• 6.2.4 共轨压力模糊自适应PID 控制器模糊控制规律的建立
• 6.2.5 共轨压力模糊自适应PID 控制器的推理算法
• 6.2.6 共轨压力模糊自适应PID 控制器解模糊化
• 6.2.7 共轨压力模糊自适应PID 控制器的程序设计
• 6.3 实验研究
• 6.3.1 实验装置及方法
• 6.3.2 实验结果及讨论
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献