第6期（总第233期） 2017年12月
车用发动机 VEHICLEENGINE
基于NICompactRIO的压力反馈式
喷油控制系统设计与开发
史卫全”，李铁1-2
No 6(Serial No 233)
Dec 2017
(1上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海2002402高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240）
摘要：设计开发了基于预燃式高温高压定容燃烧弹的压力反馈式喷油控制系统。考虑到嵌入式系统要求实时性高、安全可靠性高、控制精度高和任务复杂度高等特点，使用CompactRI0-9036以及相应的I/O模块，利用FP GA可重复配置的优势，实现了压力信号采集、配气电磁间驱动、点火驱动、喷油器驱动及轨压闭环控制等功能。为了验证本系统的可靠性，进行了压力反馈喷油触发试验，从结果可以看出本系统可以较为精确地、良好地模拟发动机喷油时刻的环境
关键词：定容弹；电控系统；高压共轨；燃油喷雾；闭环控制 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 201706 009
中图分类号：TK421
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)06-0048-04
柴油雾化混合的状态会对燃烧过程产生重要的
影响，而燃烧过程及燃烧特性与柴油机的动力性、燃油经济性、排放特性和噪声振动特性密切相关。因此研究柴油机的电控喷油及测试燃油的喷雾特性对柴油机的推广具有重要意义1-]。
定容燃烧弹测试系统可以建立与发动机上止点附近相似的热力学氛围，搭配光学测试系统可以对喷雾以及燃烧过程进行可视化研究。国外方面， Sandia国家实验室是研发定容弹的先行者，其研发出的定容弹能够模拟较大范围的环境温度、密度以及燃烧后的氧浓度，用以研究燃油直喷的喷雾与燃烧。国外的大学也相继研制出不同类型的定容弹，如美国爱荷华大学、密西根理工大学、日本广岛大学3-5]。国内方面，天津大学、同济大学、华中科技大学等高校[5-3}也利用定容弹对喷雾进行可视化研究。
柴油被喷人气缸后，经历的雾化混合等准备过程和燃烧过程具有高速、高温和高压的特点，与其相应的嵌人式控制系统在设计上必须保证实时性高、安全可靠性高、控制精度高和任务复杂度高等特点因此,综合考虑了以上设计要求，本研究采用NI CompactRIO控制器和LabVIEW软件平台，设计了基于预燃式高温高压定容燃烧弹的压力反馈式喷油控制系统，能实时地根据定容弹内的压力信号反
收稿日期：2017-04-21；修回日期：2017-08-30
馈实现较精准地喷油触发，较好地模拟了发动机喷油时刻的瞬时环境条件，同时使试验操作安全可靠，
降低了试验的复杂度，提高了研究的效率。 1压力反馈式喷油控制必要性
利用定容燃烧弹对喷雾燃烧的研究是在一固定容积内进行，当其工作时，预先向定容弹内充入一定比例的不同气体以形成预混合气体，点火燃烧后，会形成高温高压的环境，可以模拟柴油机气缸内的喷射环境。通过调整预混气体配比和燃油喷射时刻，能方便地改变EGR率、环境密度、温度等条件。当定容弹内环境条件达到试验条件时，开始喷油，并触发摄像系统，对喷雾燃烧进程进行可视化研究。
根据理想气体状态方程，在定容弹内，当气密性良好时，由化学反应前后的质量守恒定律可知，质量 m不变,容积V一定时，由于R是常数,压力p和温度T是一一对应的。
pV=mR.T。
(1)
由于热电偶的采样迟滞，用定容弹来模拟柴油机喷油时刻的温度条件时，能根据弹内压力而进行喷油,进而达到控制喷油时刻瞬时温度的目的。图1示出了燃烧过程中的弹内压力曲线。压力由预混气者火后开始上升，迅速达到峰值，之后由于传热等因系
基金项目：国家自然科学基金（91541104）；国家国际科技合作（政府间）专项（2014DFG61320）
作者简介：史卫全（1993一），男，硕士，主要研究方向为案油机喷雾燃烧特性：swqwlj@sjtueduen
通讯作者：李铁（1974一），男，研究员，主要研究方向为案油机喷雾燃烧特性；marine_engine①163com。