高压共轨燃油系统轨压控制策略研究

建立了高压共轨燃油系统的物理模型,理论分析得出高压共轨燃油系统内轨压的主要影响因素是发动机转速、喷油量及当前油轨压力。以这3个因素为自变要素,采用查表的方法建立了前馈控制逻辑;以泵油量作为PID反馈修正自变量,改进了PID反馈控制,形成柴油机高压共轨轨压控制的策略,并进行了试验验证。研究结果表明:采用改进的闭环控制方法,降低了稳态轨压的波动,在油泵转速950 r/min,最大循环喷油量230 mg的工况下,目标轨压为160 MPa时,轨压波动由±3 MPa左右减小到±0.3 MPa左右;动态控制时超调量减小了约5 MPa,稳定时间也缩短约0.05 s。     

积分分离PID算法在共轨压力控制中的应用研究

基于新型高压共轨柴油机对瞬态轨压控制性能提出更高要求,而传统PID控制算法存在标定困难、超调量大、响应及稳定时间长的问题,提出了一种积分分离PID控制算法。试验验证表明:该算法有效改善了传统PID在起动、结束或轨压大幅度变化时响应时间长、系统超调量大、标定困难的问题,提高了系统的安全性。目前该算法已应用于某国产柴油机产品样机的ECU中。     

基于线性主动抗扰的共轨柴油机轨压控制器设计及验证

提出了一种基于动态前馈、静态前馈和观测反馈的高压共轨柴油机轨压控制器。该轨压控制器采用了基于物理模型的轨压动态前馈控制、基于查表法的静态前馈控制及基于线性主动抗扰控制器的轨压观测反馈控制。利用ETAS公司ASCET软件实现了该轨压控制器,在与自主高压共轨柴油机控制器(ECU)进行集成后,开展了柴油机台架试验验证。试验结果表明:采用该轨压控制器,降低了轨压动态控制时的超调量,缩短了轨压稳定时间,提高了轨压控制精度和动态响应性能,轨压稳态偏差在±1.0MPa以内,轨压瞬态偏差在±2.0MPa以内。     

高压共轨柴油机共轨压力闭环控制算法的研究

轨压闭环控制算法是高压共轨的核心控制算法之一，为了精确控制轨压，对PID和PID模糊自适应两种控制算法进行了对比研究，在Matlab／Simulink仿真软件上进行仿真实验表明，PID模糊自适应控制算法较优，通过自动代码生成，并下载到开发板中，实际控制效果较好。     

VM高压共轨式柴油机共轨压力控制算法研究

根据发动机的不同状态,设计了共轨控制系统三种控制状态下的控制策略.为加快共轨系统的响应,在控制策略中采用了前馈结合反馈的控制算法,并加入瞬态修正以避免轨压的过度超调.试验结果表明:起动轨压超调量为15MPa左右,过渡时间7s,稳态轨压波动0.5MPa;该控制策略与传统PID闭环相比,瞬态过程可显著减小轨压超调.     

高压共轨柴油机轨压双闭环控制策略研究

为了改善共轨压力控制的精度和稳定,通过Matlab/Simulink完成高压共轨压力控制策略的建模和优化。针对执行器扰动带来的精度下降问题,设计了基于轨压和燃油计量阀驱动电流信号的两级闭环控制算法;针对闭环系统的时滞性,融合了前馈控制与反馈控制,提高了轨压控制精度与瞬态响应。最后在油泵台架与发动机台架上验证了该控制策略。试验结果表明,该策略的轨压稳态偏差在±0.5MPa以内,瞬态偏差在±(2~5)MPa以内,满足车用柴油机的轨压控制需求。     

两种模糊PID油压控制方法在GD-1高压共轨柴油机上的应用和比较

针对GD-1高压共轨柴油机燃油喷射系统,提出了两种PID控制改进方法,即采用了模糊PID复合控制和PID参数模糊自整定控制。并且在试验台架上进行了试验比较。     

基于泵控制阀的轨压控制仿真研究

为研究柴油机高压共轨燃油喷射系统共轨压力(轨压)波动,在系统的物理和数学模型的基础上,讨论并制定了吸油行程控制方式以及模糊-PID控制策略,设计了适应于吸油行程控制方式的泵控制阀结构;采用面向对象的可视化仿真软件,从物理模型出发建立了高压共轨燃油喷射系统仿真模型;并根据控制方式,用Matlab/Simulink软件建立起相应的模糊-PID控制模块;最后运用燃油系统仿真软件与Matlab/Simulink的接口,建立6缸柴油机轨压实时控制系统.输入仿真参数、运行模型,模拟了共轨管内的燃油压力.结果表明:所制定的吸油行程控制方式以及模糊-PID 控制策略能使轨压在各种转速及设定压力下稳定在设定值3%的范围之内.     

高压共轨柴油机轨压复合控制策略的研究

通过对高压共轨柴油机轨压控制的需求分析,设计了一种串级控制和开环控制自动切换的复合控制策略,串级控制的主控制器采用可变PID的控制方式,具备了柔性控制的特征。利用ETAS公司的ASCET软件平台开发实现了轨压控制策略,借助该公司的ES1000硬件、INTECRIO软件,在以飞思卡尔的MC33886为高压泵电磁阀主驱动芯片的自制驱动电路基础上进行了台架试验。研究结果表明:该轨压控制策略能够满足控制需求,轨压响应快速、准确,解决了轨压控制随发动机工况的变化而改变的柔性问题。     

高压共轨柴油机共轨压力阶跃响应控制策略研究

基于自主研发的高压共轨柴油机电控系统和轨压控制模型,研究发动机在动态工况下目标共轨压力阶跃响应时的设定值控制策略。引入轨压变化率和变化梯度来跟踪控制MAP查询得到的目标轨压的变化及变化趋势,在目标压力值有阶跃响应时,不直接应用MAP查询得到的值作为目标控制值,而是采用步长逐步增大,多步逐渐逼近MAP查询得到的目标轨压值的控制方式,并在发动机台架上进行了测试验证。测试结果表明:该方法可有效滤除因抖动或外界扰动引起的目标值突变,减少轨压控制超调量,并加快达到稳定目标轨压,改善发动机动态工况下的轨压控制响应性和稳定性。     

柴油机高压共轨电控单元的开发

根据柴油机高压共轨系统的控制要求，开发基于Motorola MPC55532位芯片的电控单元。采用模块化的设计方法开发电控单元硬件，包括电磁阀的驱动电路和电源电路；利用MPC555的TPU3模块功能实现输入和喷射控制，编制控制软件；采用PID模糊控制算法，实现了共轨压力的控制。台架试验结果表明：电控单元（ECU）能满足柴油机高压共轨系统的要求。     

基于模型的船用柴油机双泵协同共轨压力控制方法研究

为降低具备双高压油泵的船用柴油机的共轨压力波动水平,提出了一种基于模型的双泵协同共轨压力控制方法。针对高压共轨系统的结构特点,建立了喷油量、供油量与共轨压力变化的简化模型;设计了以最小压力偏差为目标的双泵协同策略,确定工作油泵数量;设计了基于模型的主动抗扰控制算法,采用基于模型的前馈控制,反映燃油系统部件状态,采用主动抗扰方法抑制轨压波动, 利用即时观测器实时估计和补偿系统扰动。在船用柴油机仿真平台对控制方法进行验证,仿真结果表明,双泵协同策略利用了双油泵供油量大的优势,同时避免了供油量多时超调量过大的问题;与传统比例积分微分控制方法相比,基于模型的双泵协调轨压控制方法在阶跃测试时可将超调量降低77%以上;使用时间乘以误差绝对值积分指标评价控制效果,采用基于模型的双泵协同轨压控制方法的控制效果较传统方法可改善66%以上。     

直喷式汽油机共轨压力的无标定建模控制

为了对直喷式汽油机共轨压力实施全里程生命周期和复杂工况下的精确控制,提出了一种基于共轨系统建模的无标定控制计算法。根据共轨系统的结构参数和流量特性,建立了喷油器、高压油泵和共轨管的数学模型,并对相关参数进行了拟合和验证。为了提高离线拟合参数的鲁棒性,对模型中的未知参数设计了自学习方案,以进行实时修正和优化。通过采用精确前馈模型和自抗扰控制器,实现了共轨系统无标定控制,并提高了系统的自抗扰能力。在Simulink仿真平台进行的试验验证显示,与传统控制方法相比,本建模计算法可以将反馈输出比降低到40%以下,并使瞬时响应时间及其上冲量降低45%以上,从而免除了前馈反馈参数复杂的标定过程,并具有良好的鲁棒性和全生命周期适应能力,该方法可用于共轨系统的嵌入式控制。     

低回油高压共轨喷油器方案优化

通过改变控制柱塞结构,提出一种低回油量高压共轨喷油器方案,以减小与回油节流孔相连的控制腔压力,减小回油量。利用一维仿真工具AMESim对新方案的关键结构参数进行优化,结果表明:随密封环直径减小,针阀关闭延时减小,但密封环直径过小会使针阀发生连续跳动,导致喷油速率脉动且削弱减小回油量的作用;引流节流孔直径减小,回油量减小,但过小的孔径会使关闭响应恶化。在不同共轨压力下对新方案进行仿真,新方案回油量与原高压共轨喷油器相比明显减小,最多可减小41%以上,且响应性不受影响,证明所提出的方案有效。     

柴油机喷油的轨压降规律及一致性方法

高压共轨喷油器喷嘴流通能力会因积碳或者磨损发生改变,导致喷油流量变化,破坏了柴油机多缸喷油量一致性,影响发动机性能;分析了高压共轨燃油系统喷油器喷油引起的轨压变动过程,在油泵试验台上,采用10 kHz频率采集轨压,并用小波变换处理方法获得轨压特征;理论分析了喷油流量与轨压变动特征的关系,试验发现：喷油器喷油会引起轨压下降,轨压下降速率和喷油流量呈单调正相关,喷油引起的轨压下降总量与喷油量总量也呈正相关,且与多次喷射无关;提出了以保证轨压降相同为目标,通过修正喷油脉宽,实现多缸喷油量一致的控制方法,并对控制方法进行试验验证．     

蓄压分配燃油系统轨压控制试验研究

基于串级控制设计了轨压-电流双闭环控制器,采用非线性跟踪微分器改进了传统的PID控制算法并用于轨压的反馈控制;研究了试验中的轨压剧烈波动现象和轨压剧烈波动机理,提出了变频控制避免轨压剧烈波动的方法,给出了驱动频率的计算方法。油泵试验台进行的试验表明:所提出轨压控制算法能使轨压在稳态工况下波动控制在±1MPa以内,瞬态无超调;变频控制可以避免共轨系统轨内发生波的干涉。     

加入前馈环节的模糊自整定PID控制在高压共轨柴油机轨压控制中的应用

分析设计了已经被博世、电装、德尔福等公司量产化的模糊PID控制器,增加了模糊化前馈控制环节,给出了优化的控制策略和实现方法。通过对PID参数的在线自适应整定,实现了在不同柴油机工况下对共轨压力稳定性响应性的最佳控制。仿真结果和台架实验结果表明:模糊化前馈控制环节的引入可以显著提高瞬态工况下轨压的响应性及鲁棒性,并且不对稳态工况时轨压的稳定性产生负面影响。     

基于模型的直喷汽油机轨压无标定控制

为了对直喷式汽油机共轨压力实施全里程生命周期和复杂工况下的精确控制，提出了一种基于共轨系统建模的无标定控制计算法。根据共轨系统的结构参数和流量特性，建立了喷油器、高压油泵和共轨管的数学模型，并对相关参数进行了拟合和验证。为了提高离线拟合参数的鲁棒性，对模型中的未知参数设计了自学习方案，以进行实时修正和优化。通过采用精确前馈模型和自抗扰控制器，实现了共轨系统无标定控制，并提高了系统的自抗扰能力。在Simulink仿真平台进行的试验验证显示，与传统控制方法相比，本建模计算法可以将反馈输出比降低到40%以下，并使瞬时响应时间及其上冲量降低45%以上，从而免除了前馈反馈参数复杂的标定过程，并具有良好的鲁棒性和全生命周期适应能力，该方法可用于共轨系统的嵌入式控制。     

船用大功率柴油机共轨管设计仿真与试验研究

现代柴油机高压共轨系统中共轨内压力的动态波动会直接影响燃油喷射系统的喷油规律,而共轨管是压力波动的重要因素。运用AVL公司的HYDSIM软件建立了高压共轨喷射系统模型,以稳定共轨管内的压力和满足系统启动为出发点,进行了共轨管的匹配设计,分析和计算了高压共轨管的容积、共轨管长度和内径,以及根据系统需求,对共轨管的外径进行了计算。     

高压共轨技术发展的思考

柴油机高压共轨电控燃油喷射技术,是现代柴油机进行性能改进的关键技术措施之一。随着燃烧理论的进步,对喷油率形状及喷射压力有了更高的要求,即喷油率可调、多次喷射及超高喷射压力。常规高压共轨系统的喷油率形状近似于矩形,而且只能通过喷射压力调节矩形的高度,无法改变其形状。同时国内尚没研制出可以实现超高压喷射的压力源。本文结合国内外共轨电喷技术的发展特点,提出了双压共轨系统这一结构型式。双压共轨系统主要适用于非道路用大功率柴油机,该系统在单次喷射中能够提供两级压力-基压和高压,基压能够满足柴油机部分负荷的喷油需要,高压能够满足全负荷的需要。高低压的转换及组合通过喷油器电磁阀及增压器电磁阀配合完成。通过高低压的组合能够实现喷油规律的变化。