基于压电陶瓷的柴油机电控喷油器的研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 11次 | 上传用户:ubqazw
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高压高速共轨系统是柴油机燃油喷射系统的发展趋势。为了满足越来越严格的发动机排放标准的要求,对喷油器进行精确控制越来越普遍地应用于柴油机喷射系统。压电陶瓷驱动器与传统电磁阀驱动器相比,在很多方面都有着先天的优越性,是柴油机喷油器理想的驱动器。所以本论文对压电陶瓷型喷油器的研究,具有很重要的意义。论文在利用自制的微位移测量工具来对压电陶瓷堆样品的主要性质进行测试,在大量实验数据的基础上来了解电压与位移量的关系,温度变化对位移量的影响,滞环和蠕变特性。通过这些数据来证明压电陶瓷堆作为柴油机喷油器驱动器的优点和不足,为后面章节驱动电路的设计和控制算法的选择提供数据依据。在阅读大量有关柴油机喷射系统的文献后,模拟柴油机喷油器的工作环境,对压电陶瓷型喷油器的驱动路进行设计。先模拟柴油机电瓶,设计一个24V的稳定直流电源,为压电陶瓷驱动器提供驱动电源;再参考用PWM驱动信号来驱动高速电磁阀的方法,也采用PWM信号来驱动压电陶瓷型喷油器,这样可以节省电能消耗和提高压电陶瓷驱动器的响应性能;压电陶瓷型喷油器的驱动电路选择了VMOS场效应管组成推挽式功放,能实现对高压信号的跟随功能,电压放大级采用了反馈比较回路,能使电压信号线性不失真的放大,满足了压电陶瓷驱动器对驱动电源的动态要求。本文最后对压电陶瓷型喷油器系统控制算法进行研究,先用了比较传统的PID控制算法进行控制,但通过测试,看到了这个控制算法在柴油机喷射系统中的不足,因此对这种传统的算法进行了改进,而采用了单神经元自适应PID控制算法。研究发现,这种控制算法应用于压电陶瓷型喷油器的闭环系统使其响应时间、控制精度以及自适应性得到了很大的提高。
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