高频电磁阀喷油器能量释放与回收原理

喷油器能量释放与回收电路直接影响柴油机的工作状态,对整个喷油系统具有重要意义.在工程应用中发现喷油器驱动电路发热量较大,且在喷油器关断时电流下降速率较慢.经研究,原因在于续流结构存在缺陷.首先,对现有能量释放电路的优缺点和可靠性进行了分析.然后针对续流电路存在的问题,提出了一种基于金属-氧化物半导体场效应管的续流电路和控制方法,并在此基础上设计出了喷油驱动电路,新型电路能明显提高整个电路的安全性和可靠性.相同实验条件下,通过将该电路与传统续流电路进行对比实验,测量了喷油器在喷油时的电流下降速率、系统能耗和PCB板温度,以及驱动电源压降.实验结果表明:与双二极管续流相比,新型续流电路在采用48 V和24 V双电源驱动时,平均功率降低到0.2 W,能耗降低33.4%,电流下降时间减少23μs;同时PCB板温下降4℃,MOS管续流电路电源电压仅被拉低3 V.     

生物柴油-乙醇-柴油混合燃料的燃烧过程模拟与分析

为了研究生物柴油-乙醇-柴油混合燃料的燃烧特性,使用AVL-FIRE软件对纯柴油和B30E10(含30%体积分数的生物柴油,10%体积分数的乙醇和60%体积分数柴油的生物柴油-乙醇-柴油混合燃料)的缸内燃烧和喷雾过程进行模拟分析,将燃烧室进行切片,比较了两种燃料的速度场、压力场和温度场变化及变化规律。研究结果表明:在燃烧初期,B30E10燃烧比柴油慢,随着燃烧的进行,当燃油堆积于燃烧室凹槽后,B30E10在缸内的燃烧速度、压力和缸内温度均比柴油低。     

曲轴不同平衡率对曲轴强度与振动特性的影响

曲轴不同平衡方案不仅直接影响整机振动与噪声,还影响曲轴的轻量化设计。研究不同平衡率方案曲轴对发动机振动与曲轴强度的影响,优化设计曲轴,对降低整机振动与提高可靠性具有重要意义。以非道路高压共轨四缸柴油机为研究对象,系统分析了不同平衡率与不同平衡块结构的4个曲轴方案的平衡性;通过曲轴模态试验与机体模态仿真,验证了曲轴和机体有限元模型的准确性;基于柔性多体动力学理论,建立了整机多体动力学仿真模型,研究了曲轴不同平衡率对额定转速工况下曲轴强度与振动特性的影响。研究结果表明:随着平衡率增加,曲轴各圆角处最大应力值增大,曲轴圆角疲劳安全系数降低;最大应力值为284.1 MPa,最小安全系数为1.7,均出现在四平衡块100%平衡率曲柄销圆角处。随着平衡率增加,油底壳关注点的不同谐次下振动加速度峰值减小,机体上各关注点的振动速度级降低,汽缸盖罩在低频段下振动速度级降低。随着平衡率增加,各倍频程下机体振动速度级降低,倍频程中心频率为500 Hz,汽缸盖罩和油底壳振动速度级增大。     

压电喷油器驱动电路和策略的研究

压电喷油器在减少柴油发动机排放上有显著的作用,其多次喷射能力大大降低NO_x和PM的排放.然而压电喷油器控制策略灵活多变、电磁干扰强,这给压电喷油器电子控制单元(ECU)设计提出了新的挑战.为此,本文探索采用多峰值电流驱动策略来控制压电喷油器的开启和关闭.首先,研究压电晶体极化后的频域特性,在此基础上设计了压电喷油器充放电的驱动电路;其次,通过MATLAB/SIMULINK对三种常见的电流驱动策略进行仿真,分别研究了在恒定电流驱动、单峰值电流驱动、多峰值电流驱动下压电喷油器的不同响应特性,阐明不同控制策略对压电喷油器响应速度的作用机制,进而研究PWM占空比、频率和功率电感等参数对压电喷油器充放电的影响规律;最后,就多峰值电流驱动策略进行了实验.实验结果表明：当压电喷油器的等效电容为3.3μF时,采用多峰值电流驱动策略时电压可达150 V,峰值电流为4 A,充放电时间均在100μs内,自主开发的驱动板、复杂驱动软件以及多峰值电流驱动策略可以实现多次喷射,改善了喷油器噪声,实现了喷油器的柔性控制.     

行驶工况下汽车油门信号安全协调策略研究

针对汽车行驶过程中油门因机械卡滞,传感器电信号短路、断路导致的油门开度信号故障问题,设计了油门信号安全协调策略,采用TruckSim建立整车动力学模型,并把基于MATLAB/Simulink搭建的油门信号安全协调策略输出的油门开 度信号作为整车动力学模型的输入,联合仿真验证结果表明:油门信号安全协调策略有效保证了油门踏板机械故障时合理协调油门开度信号,油门传感器单路电信号故障时车辆正常行驶,两路传感器电信号故障时车辆能够实现定车速跛行回家控制,在变道路工况下车速波动为4.6%,制动器状态切换时车速平稳跟随。     

基于FPGA的高压共轨柴油机判缸与喷油HIL系统研究

根据发动机判缸所需的曲轴、凸轮轴信号特性,采用LabVIEW图形化系统设计方法,构建了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)技术的用于高压共轨柴油机判缸与喷油研究的硬件在环系统。针对一款自主开发的高压共轨柴油机电子控制单元(ECU)和英飞凌TC1728单片机,分别加载使用ASCET开发的底层判缸控制策略和使用C语言开发的底层判缸驱动程序,进行了硬件在环试验。针对一款自主开发的高压共轨柴油机喷油硬件驱动板,通过参数化控制PWM进行了喷油器硬件在环试验。试验结果表明:基于FPGA的硬件在环系统,只需提供基本配置参数即可产生通用的曲轴、凸轮轴传感器同步信号,满足发动机瞬态运行特性的判缸与喷油研究需要。根据喷油器的响应,可得到PWM喷油器控制信号的最优参数,满足国Ⅳ及以上排放法规限值发动机电控开发需要。     

甲醇替代率对柴油/甲醇反应活性控制压燃发动机性能的影响

对某4缸高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了柴油/甲醇双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,系统地研究了甲醇替代率对发动机经济性和污染物排放的影响规律.结果表明:最大转矩转速1600 r/min下,负荷率25％～50...     

基于FPGA的柴油机电控单元HIL系统IO研究与实现

为了明确高压共轨柴油机电控单元(electronic control unit, ECU)硬件在环(hardware-in-the-loop, HIL)系统I/O数据流特性以及减少系统开发时间和成本,提出了基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)技术与自制负载板相结合的高压共轨柴油机ECU硬件在环系统方案,并利用LabVIEW FPGA模块开发了HIL系统可重配置I/O,通过分析FPGA底层传感器信号输出和执行器信号输入的I/O特征,设计了底层各I/O模块程序;结合基于AVL/CRUISE M搭建的D30柴油机实时仿真模型,在上位机中利用LabVIEW模拟传感器信号I/O模块和模型信号I/O模块.实验结果表明,HIL系统I/O设计合理,可重配置I/O设备的输出I/O能参数化模拟发动机的传感器信号,输入I/O能成功识别执行器反馈信号,并通过模型信号I/O输入至模型中,从而实现柴油机仿真模型和ECU的闭环控制并证实了系统方案的可行性.     

柴油机起动过程瞬态喷油量的控制策略

为了改善柴油机起动过程的性能,提出了一种基于柴油机瞬时转速的起动油量斜坡控制策略.通过台架试验研究了喷油量对起动过程的影响,确定了起动油量斜坡控制策略的关键参数,并验证了斜坡策略的控制效果.结果 表明:根据瞬时转速控制的斜坡起动油量特性能够更好地适应柴油机起动过程,在保证柴油机迅速起动的前提下,降低起动过程的排放,实现...     

高海拔下预喷策略对甲醇/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性的影响

通过搭建甲醇/柴油双燃料发动机专用试验台架，对某4缸高压共轨柴油机进气歧管改造加装喷醇器，系统地研究了2 000 m海拔70%负荷下M0、M10、M15、M20甲醇替代率的预喷策略对双燃料发动机燃烧与排放特性的影响.结果表明：大气压力减小会导致滞燃期延长和缸内燃烧压力下降，甲醇替代率增加会导致滞燃期延长和缸内燃烧压力增大.采用预喷策略结合甲醇喷射，可以提高燃烧压力，降低常规与非常规排放.在最大转矩转速(1 800 r/min)中高负荷(70%,321.3 N·m)下，相比纯柴油模式，20%甲醇替代率滞燃期延长44.76%,NO_x排放降低16.64%,CO和HC排放增加，并出现了甲醇和甲醛非常规排放.滞燃期与预喷正时呈非线性关系，过早或过晚预喷都会使滞燃期延长.各替代率下NO_x排放分别增加了4.77%、4.56%、6.89%、7.05%.增大预喷油量到4 mg,各替代率下滞燃期缩短了55.84%、43.46%、35.58%、23.21%,缸内燃烧压力明显增加，NO_x排放增加了4.76%、5.11%、6.74%、12.51%...