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共轨柴油机故障诊断技术的研究与应用

共轨柴油机故障诊断技术的研究与应用

作者：张金伟东南大学

学位级别：硕士

柴油机是生产生活中不可或缺的动力来源,为了提高柴油机的性能并改善其排放,人们越来越多地使用高压共轨电控技术。由此导致现代柴油机的结构日趋复杂,故障诊断难度不断增加,为了及时诊断并排除故障,本文对高压共轨柴油机故障诊断技术... 详细信息

柴油机是生产生活中不可或缺的动力来源,为了提高柴油机的性能并改善其排放,人们越来越多地使用高压共轨电控技术。由此导致现代柴油机的结构日趋复杂,故障诊断难度不断增加,为了及时诊断并排除故障,本文对高压共轨柴油机故障诊断技术展开研究,并结合具体的研究对象进行实现。本文在深入了解柴油机故障诊断技术后,综合考虑成本和实用性,首先对OBD技术进行研究,围绕OBD系统的技术要求和其存在的不足展开具体的工作。广义的OBD系统包含ECU的在线诊断和外部的诊断仪,本文分别进行了相应的设计。在ECU诊断模块的设计中,将其分为数据采集模块、故障监控模块、故障管理模块和诊断通讯模块然后分别设计。其后,研究了油门传感器、水温传感器、轨压传感器、转速传感器等关键零部件的诊断策略,最后结合实际需求将ECU诊断模块在单缸共轨柴油机电控燃油系统上实现。在诊断仪的设计方面,首先实现了诊断仪常见的基本功能,包括读取数据流、读取故障码、读取冻结帧、清除诊断信息等。其后,针对OBD系统对机械和气路故障诊断效果欠佳、故障定位不明确的不足,以失火故障为例进行研究。通过对瞬时转速与失火故障关系的分析,提取了可用于判断失火故障的特征参数,将失火故障的原因分为初步原因和具体原因,利用所提取的特征参数结合ART2神经网络确定初步原因,由于采用的是ART2神经网络,所以对新的故障模式也具有较强的学习能力。在故障原因进一步确定时,将寻找故障原因的过程视为一个多目标决策问题,采用层次分析法进行故障原因定位。将上述故障诊断方法以软件实现并作为诊断仪的扩展模块。最后,对由ECU诊断模块和外部诊断仪共同组成的诊断系统的功能分别进行验证,测试结果表明所有模块运行正常,系统能够对所涉及到的电气故障进行快速准确地诊断,且在低速时能很好地给出失火故障的具体原因。

关键词：共轨柴油机故障诊断 OBD ART2神经网络层次分析法

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共轨柴油机SCR系统及其OBD功能研究

共轨柴油机SCR系统及其OBD功能研究

作者：简辉浙江大学

学位级别：硕士

相比于汽油机,柴油机较高的热效率和较低的燃油消耗率,所以柴油轿车所占比重越来越多。由于柴油机燃烧过程高温富氧,容易产生大量的NOx(氮氧化物),柴油机PM(颗粒)排放值也很高。随着排放法规越来越严格,各种排放物的限值越来越低。柴油... 详细信息

相比于汽油机,柴油机较高的热效率和较低的燃油消耗率,所以柴油轿车所占比重越来越多。由于柴油机燃烧过程高温富氧,容易产生大量的NOx(氮氧化物),柴油机PM(颗粒)排放值也很高。随着排放法规越来越严格,各种排放物的限值越来越低。柴油机机内净化措施已经达不到排放要求,所以必须利用机外净化措施。如今有两条路线,欧洲路线采用优化燃烧加选择性催化还原(SCR,Selective Catalytic Reduction)系统,美国路线采用废气再循环(EGR)+颗粒物的捕集技术(DPF)。基于我国法规和国情综合考虑,采用欧洲路线。国外SCR系统研究起步早,技术也较为成熟,我国有高等院校和玉柴等柴油机厂进行SCR系统的研究,相对较落后。本文介绍国内外的SCR系统,包括系统组成和工作原理,提出SCR系统的控制策略。国Ⅳ法规规定了较低的排放限值,同时还有加装车载诊断系统(OBD)的要求。本文根据HJ437-2008的要求,设计了基于SCR系统的OBD结构,包括诊断、诊断管理系统和测试三部分。诊断主要是故障诊断策略方面的研究,针对会引起NOx超标的故障,逐一提出诊断策略。包括传感器等部件的诊断、系统电路故障的诊断和功能性诊断等。诊断管理系统包括故障确认、故障存储和通信三方面的内容。故障确认采用计数器故障确认与恢复的方法,对故障路径进行更新,达到故障确认和恢复的功能。故障存储,利用故障路径的管理实现,采用三种类型的参数进行路径入口状态的转换,实现故障存储和MIL点亮的管理。通信指ECU和外围设备之间的通信,例如标定软件和标准诊断仪,在分析J1939、ISO14230和ISO15765三个协议的基础上,选择ISO15765作为平台的通信协议。本文最后通过试验,验证设计的平台的可靠性,以及提出一些待改善的问题。

关键词：共轨柴油机 SCR 诊断策略故障路径故障管理

掺烧比对共轨柴油机燃用LNG-柴油双燃料循环变动的影响

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甘肃农业大学学报 2017年第2期52卷 107-114页

作者：宋建桐夏征张春化北京电子科技职业学院汽车工程学院北京100176 中油管道检测技术有限责任公司河北廊坊065000 长安大学交通新能源开发应用与汽车节能陕西省重点实验室陕西西安710064

【目的】研究掺混比对双燃料发动机循环变动的影响,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】利用发动机... 详细信息

【目的】研究掺混比对双燃料发动机循环变动的影响,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】利用发动机试验台架,对比分析了转速为1 600r/min、50%负荷和1 200r/min、100%负荷下,柴油机和不同掺烧比的LNG-柴油双燃料发动机的燃烧循环变动.【结果】随掺烧比的增大,转速为1 600r/min、负荷为50%时,双燃料发动机峰值压力平均值增大,而转速为1 200r/min、负荷为100%时,双燃料发动机的峰值压力先增大后减小;峰值压力标准差增大,循环分布分散;峰值压力升高率的平均值和标准差均增大,循环分布分散;平均指示压力平均值降低,标准差增大.【结论】与柴油机相比,双燃料发动机循环变动系数增大.

关键词：共轨柴油机天然气双燃料掺烧比循环变动

喷射参数耦合EGR对用共轨柴油机性能影响的试验研究

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科学技术与工程 2014年第29期22卷 206-211页

作者：丁明峰解方喜洪伟胡雪松贾贵起吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130002 东风朝阳朝柴动力有限公司长春130000

在一台非道路用高压共轨柴油机上实验研究了喷射参数以及耦合EGR后对发动机经济性和排放性能的折衷影响。研究结果表明,提高喷射压力和提前喷射定时有助于改善燃油经济性和碳烟排放;但会导致NOx排放升高。轨压达到140MPa之后,消光烟度... 详细信息

在一台非道路用高压共轨柴油机上实验研究了喷射参数以及耦合EGR后对发动机经济性和排放性能的折衷影响。研究结果表明,提高喷射压力和提前喷射定时有助于改善燃油经济性和碳烟排放;但会导致NOx排放升高。轨压达到140MPa之后,消光烟度的改善不明显;轨压从130 MPa起,每增大10 MPa,同时使喷射定时从6°CA BTDC起,每减小2°CA,采用联合调整喷射压力和喷射定时的策略能同时减小NOx排放和消光烟度,解决了单一变量引起的NOx和碳烟此消彼长的问题;但会导致燃油消耗率升高。采用喷射参数耦合EGR策略改善了消光烟度和NOx的排放,同时也降低了燃油消耗率。

关键词：共轨柴油机喷射参数 EGR 排放燃油消耗率

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喷油参数对共轨柴油机排放影响的试验研究

机械设计与制造 2019年第7期 53-56页

作者：张珠元林浩沈黎明罗福强江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏四达动力机械集团有限公司江苏无锡214187

针对某款轻型车用柴油机的燃油系统,进行了油嘴伸出量和柴油机燃烧室的匹配选择。试验研究了在转速为1696r·min^-1,转矩为146N·m的工况下,轨压、主喷正时、预喷射参数以及EGR对NOx、烟度及燃油消耗率的影响。结果表明:在1.4mm的喷油... 详细信息

针对某款轻型车用柴油机的燃油系统,进行了油嘴伸出量和柴油机燃烧室的匹配选择。试验研究了在转速为1696r·min^-1,转矩为146N·m的工况下,轨压、主喷正时、预喷射参数以及EGR对NOx、烟度及燃油消耗率的影响。结果表明:在1.4mm的喷油器垫片下的油嘴伸出量,烟度最好。在试验所研究的工况点下,增大轨压可有效改善燃油雾化特性,使得烟度和燃油消耗率降低,但NOx排放增多;推迟主喷正时可有效降低NOx的排放,这两个喷油参数可作为优化柴油机性能的重要指标。通过试验可知,柴油机存在一个最佳的主预喷间隔;随着预喷油量的增加,烟度和燃油消耗率逐渐增加,NOx呈现先减少后增加的趋势;EGR阀开度的增加使NOx明显减少,但EGR阀开度在30%之后,烟度开始明显恶化。

关键词：共轨柴油机预喷射排放 EGR

高压共轨柴油机燃用生物柴油的燃烧过程数值仿真

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中国农机化学报 2014年第6期35卷 144-147页

作者：靳德才谭泽飞欧阳文斌孔令文西南林业大学机械与交通学院昆明市650224

利用CFD分析软件FIRE对高压共轨柴油机燃用柴油生物柴油混合燃料的燃烧过程进行模拟,通过建立三维仿真模型研究掺烧后的燃烧特性,并对模型的准确性进行了验证。计算了生物柴油掺比对发动机燃烧过程中缸内压力、累积放热量、放热率等的影... 详细信息

利用CFD分析软件FIRE对高压共轨柴油机燃用柴油生物柴油混合燃料的燃烧过程进行模拟,通过建立三维仿真模型研究掺烧后的燃烧特性,并对模型的准确性进行了验证。计算了生物柴油掺比对发动机燃烧过程中缸内压力、累积放热量、放热率等的影响;模拟出使用不同配比混合燃料时高压共轨柴油机的性能。模拟结果得出:燃料的十六烷值和含氧量对缸内压力和放热率的影响较大,B10具有最佳的动力性和经济性。

关键词：共轨柴油机生物柴油仿真放热率

基于喷射故障控制高压共轨柴油机仿真实训台开发

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科技通报 2016年第5期32卷 232-235页

作者：周胜利冯勇郑尧军骆美富胡国华孙挺浙江经济职业技术学院杭州310018 缙云县职业中等专业学校浙江丽水321400

高压共轨柴油发动机在欧洲发展较为普遍,近几年在国内发展十分迅速,但由于电控高压共轨柴油机普遍采用了高达180 MPa以上的压力和时间控制方式,目前国内对高压共轨柴油机教学设备开发较少。仿真实验台通过设计开发电控高压共轨柴油机线... 详细信息

高压共轨柴油发动机在欧洲发展较为普遍,近几年在国内发展十分迅速,但由于电控高压共轨柴油机普遍采用了高达180 MPa以上的压力和时间控制方式,目前国内对高压共轨柴油机教学设备开发较少。仿真实验台通过设计开发电控高压共轨柴油机线路故障设置装置、信号模拟装置及数据采样系统,实现多点采样,实时编程及对共轨柴油机喷射故障的控制;较好地仿真了高压共轨柴油机的实际故障重显功能,以更好地为电控共轨柴油机课程故障诊断分析的培养创造实训条件。

关键词：高压喷射故障控制共轨柴油机仿真实训

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温度对共轨柴油机起动性能的影响

汽车技术 2009年第7期 31-33,55页

作者：张斌李立人董伟东风汽车公司技术中心吉林大学

以Bosch第2代高压共轨燃油喷射系统为基础,建立了高压共轨试验测控系统。研究了进气温度和冷却液温度对高压共轨柴油机起动时间和排放性能的影响规律。试验结果表明,在不同起动油量和不同主喷油提前角条件下,进气预热有利于缩短起动时... 详细信息

以Bosch第2代高压共轨燃油喷射系统为基础,建立了高压共轨试验测控系统。研究了进气温度和冷却液温度对高压共轨柴油机起动时间和排放性能的影响规律。试验结果表明,在不同起动油量和不同主喷油提前角条件下,进气预热有利于缩短起动时间、降低排放;在起动时间-冷却液温度曲线和HC排放-冷却液温度曲线上均存在最佳冷却液温度点,该点的起动性能最好。

关键词：共轨柴油机起动特性进气温度冷却液温度

PODE掺混比对电控共轨柴油机排放特性的影响

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安全与环境学报 2017年第5期17卷 1975-1979页

作者：刘军恒孙平姚肖华杨晨江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013

为了降低柴油机排放、提高热效率,将体积分数为10%、20%、30%和70%的聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混于柴油中制得PODE/柴油混合燃料,标记为P10、P20、P30和P70,在一台四缸增压中冷电控共轨柴油机上开展了PODE掺混比对混合燃料燃油经济性与排... 详细信息

为了降低柴油机排放、提高热效率,将体积分数为10%、20%、30%和70%的聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混于柴油中制得PODE/柴油混合燃料,标记为P10、P20、P30和P70,在一台四缸增压中冷电控共轨柴油机上开展了PODE掺混比对混合燃料燃油经济性与排放特性的试验,并采用热重分析仪研究了混合燃料的蒸发性能。结果表明:随PODE掺混比增加混合燃料的初始失重温度、终止失重温度和峰值失重温度均向低温区域偏移,峰值失重率增大;随PODE掺混比增加,柴油机的排气温度降低,有效热效率显著提升,混合燃料的HC、CO和烟度排放逐渐降低,而NOx排放有所增加;在ESC试验循环下P30的HC、CO和PM排放量较柴油分别降低了25%、16%和51%,均低于国V排放限值,且CO2排放量也明显减小。

关键词：环境工程学排放特性共轨柴油机聚甲氧基二甲醚烟度