高压共轨柴油机控制策略.ppt

高压共轨柴油机的控制策略,目录,第二章 控制模块与控制策略,第一章 背景知识,第三章 基于扭矩的起动控制,第一章,电控喷射系统的发展简介,位置控制式：保留了传统喷油系统的基本组成和结构，只是将机械调速器控制改为电子控制。喷油量依旧通过控制喷油泵齿条位移或滑套位移来控制。喷油正时依旧通过提前器来控制。,时间压力控制式：以高压供油泵、电磁(液力)控制式喷油器和公共油轨组成。与前两代喷油系统不同的是，高压油泵并不直接控制喷油，而仅仅是向共轨供油以维持所需的共轨压力，并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力，采用压力时间式燃油计量原理，用高速电磁阀控制喷射过程。,时间控制式：采用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。电磁阀关闭，执行喷油;电磁阀打开，喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量则取决于电磁阀关闭时间的长短。,第一章,电控喷射系统的国内外研究现状,国外：1、日本DENSO公司的ECD一UZ高压共轨电喷系统 2、BOSCH公司生产的CR高压共轨电喷系统 3、DELPH公司的DCR高压共轨电喷系统 4、意大利Fiat公司的 Unijet高压共轨电喷系统 5、德国MTU4000高压共轨电喷系统,国内：目前主要在做一些共轨电控及其标定系统的研制开发、零部件的优化调整、匹 配、燃油及特性分析和燃油系统的模拟计算方面的工作，整个系统的开发还有 较大的困难。国内进行此项研究的主要单位有:清华大学、上海交通大学、天津 大学、浙江大学、一汽大众无锡油泵油嘴研究所、成都威特，长安等。从公开发 表资料来看，上述单位取得了阶段性的丰硕成果，但大都处于系统研制或台架实 验阶段，离产品化还有很大差距。,第一章,电控喷射系统的优点与未来前景,(l)稳定的喷油压力 (2)较高的喷油压力 (3)前所未有的喷油控制能力 (4)应用范围较广 (5)极大地改善柴油机排放效果,随着世界油价不断攀升以及国际日益严格的排放法规，寻求节能、低排放、低噪声、高动力的新型柴油车是汽车制造商不断追求的目标，节能环保成为未来发展的方向。采用电控高压共轨技术生产的柴油机是满足上述要求的重要途径。在全球飞速发展的柴油车市场，柴油共轨系统代表了柴油机的最新技术和未来方向，目前掌握此项技术的只有为数不多的几个国家，除长城汽车之外，只有奥迪、奔驰、华泰等几个品牌推出了采用二代柴油共轨系统的汽车，而长城“智能节油王”的推出是自主品牌柴油发动机技术的首次突破。,第二章,高压共轨电控喷油系统的工作原理如图 2.1。,第二章,模块的划分,第二章,控制策略（1）：PID控制系统,PID控制器由三个参数环节组成：比例环节（放大系数Kp） 积分环节（积分系数Ki） 微分环节（微分系数Kd） PID中的Kp、Ki、Kd都是固定 的,没有随着转速的变化进行微调的机制，利用这三个参数构成控制量，对被控对象进行控制。,第二章,控制策略（2）：模糊控制原理,模糊自动控制就是通过计算机来模拟人们用自然语言来描述的控制过程，从而实现自动控制。在模拟自动控制的过程中，由于计算机智能化还不高，无法自己思维，所以必须将整个控制过程抽象为计算机能识别的语句、规则等信息，让其按规则作出判断进行控制，完成这个过程便是一个模糊化的过程，从而实现模糊控制算法。,第二章,控制策略（3）：分缸均衡控制原理,即ECU根据各缸转速平均值计算出基本喷油量,再根据柴油机各缸瞬时转速的差值对各缸喷油量进行修正补偿。各缸油量修正是根据各缸瞬时转速的变化值,确定各缸在下一个发动机工作循环的补偿喷油量。各缸转速是以测量该缸TDC与上一缸TDC(按发火顺序)之间15个齿的时间间隔TBACA1(单位为s)来表征的。,第二章,控制策略（4）：多次喷射协调控制略,ECU 根据发动机实测转速和需求喷油量查找相关 map,确定相应的喷射次数，并激活需求的喷射。同时，查找相关预喷、后喷量 map,预喷、主喷、后喷喷射时间的 map,计算出对应的喷油量、喷射时间，根据柴油的密度计算出对应的喷射体积。为了扩大策略对不同喷油器的适应性，设定了油量转换为电磁阀通电持续期的 map，通过设定轨压和喷射体积，确定需求的喷射持续期。而后进行相关系统的触发，实现需求的喷射规律。,第二章,控制策略（5）：神经网络控制系统,神经网络是一个有多个输入信号以及输出信号的且具有一非线性特点的原件，神经网络中神经元的输出受到多种囚素的影响。输入信号会对神经网路神经元输出产生影响，以及神经网络内因素对神经网络神经元的输出产生影响。在建立神经网络模型时，在已有输入信号的基础上，再加上偏差信号(阂值)作为另一个输入信号。,第二章,控制策略（6）：神经网络模糊PID控制器系统,图3一18是神经网络模糊PID控制器系统结构图。控制器由三部分组成: (l)传统PID控制器 (2)模糊化模块 (3)神经网络 (NeuralNetwork)。,第二章,控制策略（7）：基于改进遗传算法的部分微分PID控制 结构的系统,所谓改进遗传算法就是把粒子群算法引入遗传算法中，用粒子群算法来实现对遗传算法的变异过程中，以来产生新的算法种群，这样就可以解决种群早熟的问题，实现控制系统参数的最大优化。,第三章,第三章,喷油量计算：喷油量是基于需求指示扭矩控制来计算的，通过相关的控制流程计算出需求的指示扭矩，而后根据油量扭矩的转换关系获取起动的喷油量。因此对起动喷油量的计算主要包括：起动需求扭矩的计算，扭矩和油量的转换关系。,第三章,起动的需求扭矩主要包括：起动基础扭矩计算，对应斜坡函数矫正扭矩的计算等。其中，斜坡函数矫正扭矩是在发动机处于极端状态下用于增加起动喷油量的，如冷起动、过热起动等，因此有其使用的状态条件。,第三章,斜坡函数矫正扭矩 Trqr，当斜坡函数起用后，矫正扭矩 Trqr按照以下公式来计算： Trqr=ktrqr（t-tRL）式中：ktrqr为起动状态的斜率(Nm);t 为起动时间（ms）;tRL为起动状态时设定的门槛时间（ms）,第三章,起动扭矩与油量转换,柴油机控制的最终指标是喷油量，通过以上的计算，获取了不同起动条件下的需求指示扭矩，扭矩与喷油量的转换关系如图 3.9 进行。起动是一个特殊工况，不同于其他运行工