共轨柴油机起动油量控制策略优化及试验研究

柴油机共轨式燃油系统及电控喷油器的仿真研究的开题报告一、研究背景及意义随着车辆的不断发展，柴油机已经成为了现代交通运输、工业生产中的主力之一。

柴油机燃料系统的优化已经成为了汽车发展的核心内容之一。

目前主流的柴油机燃油系统有两种，一种是直喷式燃油系统，另一种则是共轨式燃油系统。

共轨是一种高压油路系统，能够采用多次喷射技术提高柴油发动机的燃烧效率，从而大大降低机组燃油消耗，降低了油耗和污染物排放，并且很好地解决了汽车因高纬度、低温不能正常启动的问题。

电控喷油器则是目前最为先进的喷油技术，可以实现精确的油量控制，充分发挥共轨式燃油系统的优势。

因此，对共轨式燃油系统及电控喷油器进行深入研究，对提高柴油机效率、降低油耗、减少排放具有重要意义。

二、研究内容与方法本文将围绕共轨式燃油系统及电控喷油器进行仿真研究，重点研究以下几个方面：1.共轨式燃油系统的结构和工作原理；2.电控喷油器的结构和工作原理；3.燃油喷射特性和柴油机性能参数的仿真模拟；4.喷油量与燃烧效率的关系，对油耗和排放的影响。

本文将采用如下研究方法：1.了解国内外柴油机共轨技术的发展现状；2.采用仿真软件对柴油机共轨燃油系统及电控喷油器进行仿真；3.对仿真结果进行分析，得出共轨式燃油系统及电控喷油器的最优工作参数；4.对柴油机的油耗和排放进行评估。

三、预期成果通过本文研究，我们将能够深入了解柴油机共轨式燃油系统及电控喷油器的工作原理和特点，发现共轨式燃油系统的优势在于能够降低柴油机的油耗和污染物排放，并且可以实现多次喷射，提高燃烧效率，从而提高柴油机的性能。

我们将通过仿真模拟，得出共轨式燃油系统及电控喷油器的最优工作参数，为柴油机的研发提供参考，并且为下一步进一步优化燃油系统提供良好的基础研究。

高压共轨柴油机低温起动过程试验研究高压共轨柴油机作为一种高效低排放的柴油发动机，受到了广泛的应用。

但是在低温环境下，柴油机的启动会受到一定的限制，给实际应用带来了很大的困难。

因此，对于高压共轨柴油机在低温环境下的起动特性进行试验研究，具有重要的现实意义。

低温环境下，柴油机的起动主要受到燃油的稠度和粘度的影响。

燃油稠度大，会增加喷射泵的排油阻力，从而使得燃油喷射量变小，导致发动机的起动困难。

为了解决这个问题，需要在高压共轨柴油机启动过程中保持燃油的流动性，以提高喷射泵的排油能力。

试验中，采用了实验室制备的低温环境下常用的几种润滑油和燃油，对高压共轨柴油机的起动过程进行了分析。

试验结果表明，在低温环境下，柴油机始动时间大大延长，且始动过程不稳定。

特别是当环境温度低于-20°C时，柴油机的启动时间明显增加。

同时，由于燃油的粘度较大，喷嘴的出油量也显著降低，导致动力输出不稳定。

为了解决这个问题，试验中尝试了多个方法。

首先，采用了预热装置进行预热，以提高燃油的流动性。

通过实验发现，预热区域的温度越高，柴油机启动时间越短。

其次，对发动机控制系统的参数进行了调整，改变了燃油喷射的时序和喷射压力，以提高燃油的喷射速度和喷雾质量。

最终，针对不同的低温环境，采用不同的燃油和润滑油，以提高柴油机的启动效率。

总体来说，这次试验研究对于高压共轨柴油机在低温环境下的启动特性进行了深入的探讨，提出了多种有效的解决方案。

但是，需要指出的是，由于不同地区和应用场景的差异，实际应用时仍需要根据具体情况进行调整和优化。

在实际应用中，高压共轨柴油机在低温环境下的起动问题是一个比较棘手的问题。

低温环境下，发动机的燃油流动性会受到限制，导致喷油系统的失效和起动困难。

想要解决这个问题，需要从多个角度入手。

首先，可以考虑采用燃油添加剂的方法。

添加剂可以提高柴油在低温下的流动性和抗磨性，从而增加喷油系统的稳定性和起动能力。

如今市场上已经存在多种低温环境下的燃油添加剂，可以根据实际使用情况进行选择。

收稿日期:2010 10 13;修回日期:2011 01 10基金项目:国家科技支撑项目(2007BAF26B02);江苏省汽车工程重点实验室开放基金资助项目(QC200702)作者简介:李鸿怀(1986 ),男,硕士,主要从事机电一体化测控技术、高压共轨柴油机轨压控制策略的研究;lihongh uai1986@ 。

高压共轨柴油机怠速油量控制试验研究李鸿怀1,尤丽华1,朱 磊2,陈黎君2(1.江南大学机械工程学院,江苏无锡 214122; 2.无锡威孚高科技股份有限公司,江苏无锡 214000) 摘要:本研究针对4JB1高压共轨柴油机,研究了稳定怠速、从起动过渡到怠速以及从高速运行过渡到怠速3种工况的特点。

不同过渡工况采用了相应的怠速油量控制补偿算法及DT 1算法,稳定怠速采用P I 控制器并实时对参数进行修正。

经过试验验证了策略的合理性,怠速转速对坏境及工况变化有很好的适应性,保证了怠速过渡工况的转速平顺性,避免了失速及怠速游车。

关键词:柴油机;高压共轨;怠速;油量控制;补偿算法中图分类号:U 464.136.1 文献标志码:B 文章编号:1001 2222(2011)01 0061 04怠速是柴油机的重要工况之一,随着车辆的日渐增多,城市内交通拥堵情况加剧,因此,车辆处在怠速运行工况的时间越来越长。

如果怠速油量控制不稳或不能适应环境的变化,将引起柴油机的输出扭矩波动,大大影响驾驶舒适性。

目前国内对于怠速的研究多针对于稳定怠速,对于怠速工况的相关过渡工况研究较少。

有两种过渡工况需要考虑:一是从起动过渡到怠速时的油量控制,为了改善起动性能,起动油量往往较大,当进入怠速时,油量瞬时降低,由于此时柴油机温度较低,怠速油量不足以维持怠速转速,往往发生失速甚至停机;另外一种是从高速过渡到怠速时的油量控制,要保证转速快速降低,稳定过渡到怠速,既不能减速太快发生停车,也不能让转速降低太慢,转速反应的滞后不但影响驾驶舒适性,而且涉及到安全问题。

柴油机高压共轨系统稳态工况油量控制策略研究摘要随着节能、减排标准的不断提高，对柴油机性能的改善提出了更高要求。

高压共轨电控喷油系统在提高柴油机性能方面具有独特的优势，喷油系统的灵活控制会直接影响柴油机的性能。

油量控制作为共轨系统的关键技术之一，是实现高压共轨燃油喷射系统灵活控制研究的重要内容。

高压共轨柴油机的喷油控制策略中，在稳态工况时，喷油量控制通常采用闭环控制，能够较好的实现稳定控制，但仍存在可改善的地方。

本文提出基于模糊PID控制的高压共轨系统油量控制策略，根据柴油机的工况得到目标喷油量，并实现定量喷油，解决高压共轨喷油系统喷稳态工况油量的控制问题，提高共轨系统在稳态工况的工作性能。

工作内容主要包括：（1）根据柴油机工作过程的数学模型，建立柴油机仿真模型；（2）在柴油机高压共轨电控燃油喷射系统控制理论分析的基础上，针对柴油机稳定工作状况，比较分析了油量PID和模糊PID的控制方法，结合柴油机的特点，采用了模糊PID复合的油量控制策略；（3）使用MATLAB/Simulink工具箱，建立油量控制策略模型，与柴油机模型连接，模拟柴油机稳态工况时加速、减速和定转速工况，进行仿真实验。

结果表明采用模糊PID控制，能够达到更好的控制效果，并具有良好的动态响应性，可以满足工况需求。

关键字：高压共轨；油量控制；模糊控制；PID；仿真AbstractWith the improvement of energy saving and emission reduction standards, the improvement of the performance of diesel engine is put forward.High pressure common rail electronically controlled fuel injection system has a unique advantage in improving the performance of diesel engine, and the flexible control of fuel injection system will directly affect the performance of the diesel engine.Oil control as one of the key technologies of common rail system is an important part in the research of high pressure common rail fuel injection system.In the control strategy of high pressure common rail diesel engine, the fuel injection quantity control usually adopts close loop control in steady state, which can achieve stable control, but there is still a place to improve.In this paper, the control strategy of high pressure common rail system based on fuzzy PID control is proposed,According to the diesel engine operating conditions to obtain the target fuel injection quantity, realize the quantitative fuel injection, solve the high pressure common rail injection system spray steady state oil quantity control problem,Improving the working performance of common rail system in steady state.The work mainly includes: (1) according to the mathematical model of the working process of the diesel engine, the diesel engine simulation model is established;(2) in diesel engine high-pressure common rail fuel injection system control theory based on the analysis of the stability of the working condition of the diesel engine, a comparative analysis of the oil quantity control method of PID and fuzzy PID, combined with the characteristics of diesel engine, using the fuzzy PID composite oil control strategy;(3) using the MATLAB/Simulink toolbox, the establishment of the oil quantity control strategy model, and the diesel engine model is connected, simulation of diesel engine steady state conditions of acceleration, deceleration and fixed speed conditions, simulation experiment.The results show that the fuzzy PID control can achieve a better control effect, and has a good dynamic response, can meet the requirements of the working conditions.Keywords:High pressure common rail; oil quantity control; fuzzy control; PID; simulation目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................................................................................... I I 第一章绪论 .. (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2柴油机电控喷油系统类型及比较 (2)1.3国内外研究现状 (4)1.3.1 国外高压共轨电控燃油喷射系统研究现状 (4)1.3.2国内高压共轨电控燃油喷射系统研究现状 (5)1.4本文工作内容 (6)第二章柴油机仿真模型的建立 (7)2. 1柴油机整体模型 (7)2.1.1进气模型的建立 (7)2.1.2柴油机扭矩计算模型的建立 (8)第三章高压共轨电控喷油系统喷油控制策略研究 (10)3.1高压共轨电控喷油系统控制逻辑分析 (10)3.2喷油量的控制 (10)3.2.1喷油量的控制策略 (11)3.3喷油正时控制 (11)3.3.1喷油正时控制策略 (12)第四章控制策略的模型建立与仿真 (13)4.1仿真软件介绍 (13)4.1.1Simulink介绍及特点 (13)4. 2柴油机模型建立 (13)4. 3高压共轨喷油量控制策略建模与仿真 (14)4.2.1稳定工况下喷油量控制模型 (14)4.2.1喷油量控制模型仿真结果 (14)第五章结论与展望 (24)5.1 结论 (24)5.2展望 (24)参考文献 (25)第一章绪论1.1 课题背景及意义随着工业的快速发展，能源危机和环境污染问题也越来越严重，地球石油资源日趋枯竭。

高压共轨柴油机轨压控制策略及参数研究
高压共轨柴油机是现代柴油机的一种重要形式，它采用了高压共轨技术，能够实现高效、环保、节能的特点。

其中，轨压控制策略及参数
的研究是高压共轨柴油机技术研究的重要方向之一。

轨压控制策略是指控制高压共轨中的燃油压力，以满足发动机不同工
况下的燃油需求。

目前，常用的轨压控制策略主要有开环控制和闭环
控制两种。

开环控制是指根据发动机的工作状态，预先设定好轨压值，然后通过
控制高压油泵的输出压力来实现轨压的控制。

这种控制策略简单、实
现成本低，但是对于发动机的工作状态变化较大的情况下，轨压控制
效果不佳。

闭环控制是指通过传感器实时监测发动机的工作状态，然后根据反馈
信号来调整高压油泵的输出压力，以实现轨压的控制。

这种控制策略
能够更加准确地控制轨压，适用于发动机工作状态变化较大的情况下。

除了轨压控制策略外，轨压控制参数也是影响高压共轨柴油机性能的
重要因素之一。

常用的轨压控制参数包括轨压上升时间、轨压下降时间、轨压稳定时间等。

这些参数的设置需要根据发动机的工作状态和
要求进行合理的调整，以实现最佳的燃油经济性和排放性能。

总之，轨压控制策略及参数的研究是高压共轨柴油机技术研究的重要
方向之一。

通过合理的轨压控制策略和参数设置，能够实现高效、环保、节能的特点，为发动机的性能提升和应用推广提供了有力的支持。

----- 哈尔滨工业大学车辆工程专业工学硕士，高级工程师。

威海职业学院教师，汽车专业的专业带头人。

北京现代汽车威海4s店(威海振洋汽车销售服务有限公司)兼职技术顾问。

1、2、2、商用车Bosch共轨系统输出控制燃油计量阀是柴油机共轨系统重要的执行器，它安装在高压油泵的进油位置，调节进入高压泵柱塞的进油量，从而调节共轨压力。

该种调节轨压的方式为进油调节，同在高压泵出油端或共轨处的高压端调节，降低发动机的功率消耗以及燃油的不必要压缩。

燃油计量阀的供油特性如图13所示。

燃油计量阀在控制线圈没有通电时，该阀是导通的，可以提供最大流量的燃油。

ECU通过占空比信号控制燃油计量阀。

燃油计量阀的工作原理，如图14所示。

喷油器电磁阀的结构与工作原理与乘用车共轨柴油机的完全相同。

商用车国3Bosch共轨系统，进气预热常采用下列两种方式：进气道电加热以及燃烧室内预热塞加热，中型及重型系列柴油机经常采用前者。

潍柴WP6系列柴油机进气道电加热装置，如图15所示。

1、2、3、商用车Bosch共轨系统控制器ECU商用车国3 Bosch第二代共轨柴油机一般采用了型号为EDC7的控制器ECU，其外形及接口如图16所示。

控制器ECU为了缩短与传感器及执行器的距离，经常安装在发动机上，同时防止发动机的温度传到ECU上，所以在发动机机体与Ecu之间增加了一个冷却盒，以保证ECU的正常工作温度(参考图1及图17)。

1、2、4、电子控制系统电路图潍柴国3 WP10／wPlON柴油机电子控制系统电路图如图18所示。

2、商用车国3柴油机Bosch共轨系统的控制策略分析潍柴目前所有的国3柴油机及玉柴的4G、4E、6J系列国3柴油机，由于均采用了Bosch第二代共轨系统(控制器的型号为EDC7)，因此控制策略基本相同。

2.1、控制器ECU发动机部分的控制功能简介控制器ECU发动机部分能够实现如下控制：(1)喷油方式控制。

每工作循环最多能够实现高达4次的喷射(目前国3柴油机每循环只用2次一一预喷射及主喷射)。

车用高压共轨柴油机电控参数的优化研究的开题报告一、研究背景及意义随着汽车工业的发展和环保要求的日益提高，车用高压共轨柴油机已经成为主流。

但是，目前市面上的车用高压共轨柴油机在实际使用中，仍然存在着一系列问题，如燃油经济性不佳，排放水平高等。

这些问题的根源在于车用高压共轨柴油机的电控参数没有得到优化。

因此，本研究旨在探索车用高压共轨柴油机电控参数的优化方法，提高车用高压共轨柴油机的燃油经济性和排放水平，促进汽车工业的可持续发展。

二、研究内容和目标本研究将从以下两个方面展开：1. 对车用高压共轨柴油机的电控系统进行分析和研究，以确定影响车用高压共轨柴油机燃油经济性和排放水平的关键参数。

2. 基于优化理论和方法，对车用高压共轨柴油机的电控参数进行优化，以提高车用高压共轨柴油机的燃油经济性和排放水平。

三、研究方法本研究将采用以下研究方法：1.文献研究法：通过对国内外相关领域的文献的收集与研究，了解车用高压共轨柴油机电控系统目前的研究进展。

2.实验研究法：通过对车用高压共轨柴油机的实验研究，得到车用高压共轨柴油机的工作参数。

3.优化方法：采用高级优化算法和数学建模方法，对车用高压共轨柴油机的电控参数进行优化，以提高车用高压共轨柴油机的燃油经济性和排放水平。

四、研究计划以下是本研究的计划：第一年：1.阅读与收集文献资料，了解车用高压共轨柴油机电控系统的基础知识。

2.通过实验研究，获取车用高压共轨柴油机的工作参数。

第二年：1.基于实验数据和文献研究，建立车用高压共轨柴油机的数学模型，并进行模拟。

2.采用高级优化算法和数学建模方法，对车用高压共轨柴油机的电控参数进行优化。

第三年：1.以单缸示范发动机和散热器为研究对象，开展车用高压共轨柴油机电控参数优化的实验研究。

2.分析实验结果，得出结论。

五、预期成果与意义本研究的主要预期成果为：1.建立基于数学模型的车用高压共轨柴油机电控参数优化方法。

2.提高车用高压共轨柴油机的燃油经济性和排放水平，对汽车工业的可持续发展具有积极促进作用。

共轨电控柴油发动机燃油喷射控制的分析高压共轨燃油系统是目前世界上最先进的燃油系统之一，其优点是高压喷射，最高压力可达210MPa。

高压燃油的产生和喷射过程完全独立，由高压燃油泵提高燃油压力且储存在共轨里，再由电控单元(ECM)控制燃油的喷射；燃油喷射的计量和时刻准确度高，以发动机转速传感器为主要信号计量燃油喷射量，以发动机凸轮轴位置传感器为主要信号确定燃油的供油时刻；发动机尾气排放较好，采用选择性催化还原技术(SCR)，降低NOx的生成量，采用微粒捕集器技术(DPF)有效地减少颗粒物的排放，降低柴油机的排放污染；涡轮增压技术实现电子控制，采用连续反馈技术控制可变喷嘴式涡轮增压器，确保柴油机在最高标定扭矩点附近增压器增压的压力不致于过高，从而防止负荷过高导致的功率下降以及涡轮增压器因为超速而损坏；可以通过改变电控系统的控制程序(即对ECM重新进行标定)，从而扩大电控柴油机的应用范围，使之适应性更加广泛。

高压共轨柴油机燃油喷射系统在工作时，ECM根据发动机当前的工况(即各类传感器的压力、温度、转速和位置等输入信号)以及发动机的输出功率，在每个工作循环中，把经过计量的燃油按照精确的喷油时间，以相应的喷射压力喷人发动机燃烧室内，确保燃油能够有效地燃烧。

由此看来，控制好燃油喷射的过程十分重要，其主要内容包括喷油数量、喷油时刻、喷油压力和喷油速率的控制，下面就对这4个方面进行详细分析。

1、喷油数量的控制ECM 根据发动机上的各类传感器(发动机转速传感器、发动机冷却液温度传感器、进气压力／温度传感器、共轨压力传感器以及大气压力传感器等)的输入信号以及操作者开关信号的指令，经过内部标定的程序进行计算、比较和分析，迅速确定每一循环的实际喷油量；然后ECM 输出信号给喷油器，控制喷油器电磁阀通电时间，从而准确控制喷油量。

(1)基本喷油量控制。

发动机在不同工况下输出的转矩不同，燃油喷射量就不同。

基本喷油量是由发动机转速传感器、发动机负荷信号和油门踏板的位置传感器决定的。