高压共轨柴油机电控系统的研究与分析

作     者：王正严 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋希庚

授予年度：2009年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：高压共轨柴油机 ECD-U2 电控单元 控制策略 

摘      要：随着常规能源的日趋枯竭和排放法规日益严格,迫使柴油机朝着低污染、低油耗和高比功率的方向发展;而微处理器和电子控制技术的发展,使得采用电控系统的柴油机能够对工况进行实时监测,根据每个工况变化计算出实际需要的油量、压力和正时来改善燃烧,使柴油机具有良好的动力性、经济性和排放性。作为20世纪末内燃机行业的三大突破进展之一的高压共轨电控柴油机,它能够实现理想的喷油规律,被认为是解决环保和节能双重压力的最有效、最经济的手段之一,作为其开发研究的最重要内容——电控系统(ECU),已经成为研究的热点。 本文首先从系统组成及工作原理、控制基本理论、硬软件设计和控制策略等方面,对ECD-U2系统进行深入分析与研究。介绍了电控单元的外围设备(各种传感器、电磁阀等),并分析了输入、输出信号处理电路、MPC563的功能模块以及其在共轨系统的应用,给出了实现CAN总线通讯节点的硬件电路。在软件方面,基于μC/OS-Ⅱ多任务进程管理机制开发的应用程序,使系统具有更高的实时性、可靠性和开放性,同时降低成本,缩短开发周期。详细分析了高压共轨系统的任务划分,以及软件整体构架,并简要介绍标定软件。然后,本论文对系统的控制理论和控制策略进行研究分析,并结合控制理论提出了喷油压力、喷油量、喷油正时的控制策略,并考虑了特殊工况(起动、怠速等)的控制要求。最后,利用现有某6106直喷柴油机成功改造安装共轨系统,并构建一套完整的台架试验系统。利用在线标定软件以及数据采集和燃烧分析系统,初步完成了共轨系统最小运行MAP的标定工作,通过预喷射实验中各个参数的变化对柴油机排放及经济性的影响,基于结果的分析,得出了不同工况下的优化点,实现对系统控制策略的优化。