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4190柴油机电控燃油喷射系统匹配与标定优化研究

作　者: 马海涛
导　师: 尹自斌
学　校: 集美大学
专　业: 轮机工程
关键词: 柴油机电控组合泵喷射特性优化匹配标定方法
分类号: U664.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

为了适应愈来愈严格的排放法规和燃油经济性要求，柴油机燃油喷射系统电控化是现代柴油机发展的必然趋势。针对我国油泵生产厂商和国内的燃油品质现状，电控组合泵喷油系统以其对原机改动小、适应性强、可靠性好、性能稳定等特点成为大功率柴油机电控化改造的理想选择。燃油喷射系统的匹配与电控参数标定是柴油机电控化改造的重要内容。本文以4190柴油机为电控化改造对象，通过燃油系统喷射特性试验和柴油机台架试验，开展了电控组合泵燃油喷射系统的匹配与标定优化研究。首先，利用EFS油泵试验台测量数据，通过结构参数对燃油喷射系统喷射特性的影响分析，预选出适合柴油机匹配的喷射系统；进而分析了运行参数对喷射特性的影响，分析结果表明：喷油压力建立在凸轮等速段时，系统电液延迟随转速升高关闭延迟减小、开启延迟增大；在大部分转速下油量呈线性化，喷油规律形状接近理想的矩形，符合先缓后急、断油迅速的喷油要求；供油提前角对循环喷油量、电液延迟基本没有影响。在凸轮非等速段时，循环喷油量、关闭延迟会受供油提前角的影响；在高转速小油量下，各缸供油一致性较差。其次，试验分析了电控组合泵系统不同凸轮作用段及喷油器不同孔径对柴油机性能影响。分析结果表明，合理选择凸轮作用段，可改善柴油机性能；随喷油器孔径增大，喷油压力下降，高负荷时下降明显；在中高负荷时，0.30mm相比0.26mm和0.28mm孔径喷油器，柴油机油耗率低，NOx浓度排放和比排放高；而在中低负荷工况，采用0.26mm小孔径喷油器，柴油机油耗率低，NOx浓度排放和比排放高；整体来看，采用0.30mm孔径喷油器，柴油机具有较好的经济性和排放性，但还需进一步提高喷射压力，并进行燃烧室及进排气系统的匹配优化。最后，在柴油机电控化改装完成后，进行了喷油定时MAP和PID油量控制MAP的标定。试验结果表明：采用均匀试验设计优选测试工况点，保证标定质量的同时，可提高标定效率；全局优化和局部优化相结合的方法，能够兼顾柴油机经济性和排放性要求；柴油机经过电控参数标定优化，降低排放的同时，使得经济性区域扩大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 引言  10
  1.2 柴油机电控系统的发展  10-14
    1.2.1 柴油机电控技术的发展历程  10-12
    1.2.2 时间控制式电控喷油系统发展现状  12-14
  1.3 电控柴油机标定技术及其研究现状  14-17
    1.3.1 电控系统标定技术研究的必要性  14-15
    1.3.2 电控标定技术的发展  15-16
    1.3.3 基于模型标定技术的理论研究  16-17
  1.4 本文主要研究内容  17-19
第2章电控组合泵系统喷射特性试验分析  19-31
  2.1 燃油喷射系统组成及喷射特性试验装置  19-22
    2.1.1 机械液力系统  19-20
    2.1.2 电子控制系统  20-21
    2.1.3 燃油喷射系统的工作过程  21-22
    2.1.4 喷射特性试验装置  22
  2.2 结构参数对喷射特性的影响  22-25
    2.2.1 喷油器孔径的影响  23-24
    2.2.2 凸轮型线速度和柱塞直径的影响  24
    2.2.3 燃油喷射系统结构参数的预选  24-25
  2.3 运行参数对喷射特性的影响  25-30
    2.3.1 电液延迟特性  25-27
    2.3.2 油量线性化特性  27-28
    2.3.3 供油定时特性  28
    2.3.4 喷油规律试验研究  28-29
    2.3.5 供油一致性分析  29-30
  2.4 小结  30-31
第3章燃油喷射系统匹配试验分析  31-42
  3.1 试验装置及匹配试验方案  31-32
    3.1.1 试验柴油机  31
    3.1.2 试验台架和测试装置  31-32
    3.1.3 试验方案  32
  3.2 燃油喷射系统的主要影响因素  32-34
    3.2.1 喷油压力对燃烧过程的影响  33-34
    3.2.2 喷油规律对燃烧过程的影响  34
    3.2.3 喷油提前角对燃烧过程的影响  34
  3.3 凸轮作用段的选择及试验分析  34-36
    3.3.1 凸轮作用段的选择  34-35
    3.3.2 不同凸轮作用段对比分析  35-36
  3.4 不同孔径喷油器性能分析  36-39
    3.4.1 燃油喷射性能分析  36-37
    3.4.2 缸内压力分析  37-38
    3.4.3 燃烧性能分析  38-39
  3.5 经济性能及排放性能分析  39-40
  3.6 小结  40-42
第4章燃油喷射系统电控参数标定优化  42-56
  4.1 标定系统简介  42-43
  4.2 标定试验设计  43-46
    4.2.1 试验工况范围确定  43-44
    4.2.2 试验设计方法的选择  44
    4.2.3 试验设计方案  44-46
  4.3 标定优化模型建立  46-50
    4.3.1 优化理论的数学基础  47
    4.3.2 全局优化模型的建立  47-50
  4.4 模型优化方法的选择  50-52
    4.4.1 二次规划问题的数学基础  50
    4.4.2 喷油定时控制 MAP 的制取  50-52
  4.5 油量控制 MAP 的标定  52-54
    4.5.1 调速控制算法简介  52-53
    4.5.2 闭环调速油量控制策略  53
    4.5.3 PID 控制参数的标定  53-54
  4.6 发动机标定优化结果  54-55
  4.7 小结  55-56
第5章结论与展望  56-58
  5.1 全文总结  56-57
  5.2 工作展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
附录  62-63
在学期间发表的学术论文  63

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