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中压共轨柴油机电控系统控制器设计与研究

李煜辉  
【摘要】:柴油机作为当今重要的动力机械之一,采用电控技术是当前柴油机发展的需要,也是今后发展的方向。在柴油机电控技术的发展中,电控单元的研究取得了飞速进步。现在,柴油机电子控制的内容已由当初的燃油系统单一控制逐步发展到发动机各个系统控制、故障诊断、实时管理等功能在内的综合管理系统,各种先进的电子控制技术在电控单元中得到了越来越广泛的应用。 论文分析了当前发动机电子控制使用的控制方法及其发展现状,讨论了当前电控单元设计的方法与技术。结合本课题的研究状况提出了电控柴油机的控制策略和电控单元的设计方案,包括控制功能的确定、子功能块划分、关键控制环节的确定,提出了两套控制方案,设计了控制逻辑以满足喷油、配气系统的控制功能要求,并提出了转速稳定状态的判据。 论文针对控制器硬件设计外围信号的隔离、调理电路和驱动电路。在吸取原驱动电路设计优点的同时进行了较大改进,提高了驱动电路的实用性。在不影响电磁阀工作特性的情况下,将电磁阀驱动电压的高压部分由110伏降低到了36伏,并大量减少了电路元器件。 论文采用实时操作系统技术设计控制器软件,针对柴油机电控系统的要求确定了时钟节拍、设计了任务同步方式、划分了控制任务,实现了控制逻辑,控制时序的精度达到了0.1毫秒。实现了控制任务的模块化设计。在控制软件中设计了共轨压力控制方案,并利用研制的电控试验台控制器对系统的共轨压力进行了控制,并得到了电控共轨系统执行机构的工作特性。 论文以实验数据为基础建立了4135柴油机动力特性的模型。论文采用广义频响函数的方法对柴油机动力特性进行了深入分析,采用反馈线性化方法对柴油机的非线性特性进行校正,设计了非线性调速控制器,以达到大范围调速控制的稳定性和动态响应一致性,并进行了数学论证和仿真计算。


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