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高压共轨柴油机怠速性能优化控制研究
| 论文题名： | 高压共轨柴油机怠速性能优化控制研究 |
| 关键词： | 高压共轨柴油机;怠速性能;优化控制;运行工况;稳定性分析 |
| 摘要： | 近年来,全国各大城市PM2.5频频爆表,笼罩在一片雾霾之下。恶劣的空气质量严重威胁着人类的日常生活和身体健康,环境问题再次引发整个社会的高度关注。与此同时,汽车尾气作为大气污染的主要来源之一,其排放也受到越来越严格的限制。在此背景下,具有良好经济性、动力性和排放性的高压共轨柴油机,迅速引起内燃机研究人员的高度关注,成为当前柴油机发展的主要方向之一。怠速工况作为柴油机最重要的运行工况之一,其性能的优化对于实现柴油机节能减排具有重要意义。 本文以高压共轨柴油机怠速工况为研究核心,以节能减排为目标,设计开发了电控单元的软件系统,制定了柴油机怠速控制策略,并通过台架试验对其控制参数进行优化,最终实现了怠速稳定性、经济性和排放性的优化。 首先,为了实现对怠速工况的基本控制,在硬件平台基础上开发了以MC9S12XS128微处理器为核心的控制单元的软件系统。其主要功能包括:发动机运行状态的判断和工况转换、喷油压力的灵活调节、喷油定时和喷油量的精确控制等。 然后,为了优化柴油机怠速稳定性,进行了台架试验。分析了目标怠速对怠速性能的影响,最终选择800r/min作为柴油机的目标怠速;对比了喷油压力、冷却液温度、怠速PID控制、积分分离PID控制及其控制参数对怠速稳定性的影响。试验结果显示:较高的冷却液温度和喷油压力以及合理的选择和搭配PID控制参数均有利于提高怠速稳定性;在其它条件相同的情况下,积分分离PID控制较PID控制有明显优势,采用积分分离PID控制后,在不同的冷却液温度下,怠速转速波动范围均≤±10r/min; 接下来,为了优化柴油机怠速经济性和排放性,通过台架试验分别研究了喷油压力、喷油定时和冷却液温度对怠速经济性和排放性的影响,并根据燃烧参数分析原因。怠速经济性对比试验结果表明:较高的冷却液温度有利于提高怠速经济性;在不同的冷却液温度下,合理选择喷油定时和喷油压力有利于提高怠速经济性。通过怠速排放性对比试验发现,并不存在一个最佳的喷油压力或者喷油定时能够同时使得NOx、HC、CO、Soot的排放处于最低,因此要综合考虑四种排放物的权重来确定喷油定时和喷油压力。 最后,综合考虑怠速的稳定性、经济性和排放性,根据冷却液温度确定最优的喷油压力和喷油定时MAP。 |
| 作者： | 张少朋 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 彭忆强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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