日益严格的排放法规增加了冷起动循环测试的比重,但是柴油机怠速暖机时,冷却水温上升慢,累计喷油量和累计空气污染物排放量较多,所以在降低油耗的同时,怎样快速暖机成为研究的热点。为此本文提出了快怠速的概念,即将发动机转速由起喷转速(230r/min)上升到某一设定转速而后缓慢下降到怠速转速(800r/min)的快速暖机过程称之为快怠速过程,所设定转速本文称之为快怠速最高转速,暖机结束时冷却液温度称之为暖机结束温度。由上可知快怠速转速有上升和下降两个阶段。为了使得到的结果具有代表性,冷却水温选定为常温(300K)、冷机(253K),快怠速最高转速选定为1200r/min、1350r/min、1500r/min。进行怠速暖机和快怠速暖机对比实验,来开发快怠速暖机时的喷油控制策略。本研究基于2.8TC样机,自主开发高压共轨柴油机快怠速工况控制策略,进一步完善ECU控制系统功能。主要研究内容和结果如下:1)根据样机建立GT-Power和GT-Cool模型。根据样机不同转速和不同踏板开度时输出的有效转矩验证GT-Power模型,在GT-Power模型符合要求后,集成GT-Power和GT-Cool模型。根据样机怠速暖机时冷却水出口水温变化验证集成后的GT模型。2)本文提出了目标指示转矩的概念,将目标指示转矩作为每循环喷油量的“纽带”。针对柴油机工作过程的特点和影响因素,分析了不同工况下目标指标转矩的组成。快怠速上升阶段目标指示转矩等于拖动转矩和惯性阻力矩之和,冷机时还需要加上补偿转矩。快怠速下降阶段目标指示转矩等于拖动转矩减去惯性阻力矩。起动工况目标指示转矩的组成和快怠速上升阶段相同。怠速工况目标指示转矩等于拖动转矩和PI控制器调节量之和。在Simulink中搭建起动、怠速、快怠速的目标指示转矩控制策略。利用Stateflow仿真工具实现暖机时,不同目标指示转矩控制策略之间的切换。推导出目标指示转矩和喷油量之间的转换系数,在Simulink中搭建转换系数的控制策略。最后整合目标指示转矩、不同目标指示切换、转矩—油量转换系数等控制策略,在Simulink中搭建出起动后怠速、快怠速两种暖机方式的喷油控制策略。将GT集成模型与Simulink中怠速暖机的喷油控制策略耦合,建立了怠速暖机联合仿真平台,同理可建立快怠速暖机联合仿真平台。3)利用联合仿真平台,进行暖机过程实验研究。起动工况和快怠速工况上升阶段的实验结果对比表明:快怠速上升阶段时间短(不超过4s),对暖机整个过程冷却水温的影响可以忽略不计;快怠速上升阶段和起动工况用时相同时,快怠速上升阶段喷油量大一点,这将有利于冷机时发动机的顺利起动。怠速和快怠速的暖机实验结果对比表明:冷机时,最高转速1350r/min的快怠速工况暖机最省油,省油约4.5%,省时约32.5%,同时快怠速暖机过程的平均指示热效率比怠速暖机时提高了1.5%,这将有利于HC等污染物排放总量的降低;常温时快怠速工况暖机并不省油,但省时,当快怠速最高转速为1350r/min时耗油量增加最少,大概增加了2.7%。快怠速下降阶段加速度不同的暖机实验结果表明:冷机时,快怠速下降阶段加速度越小,暖机越省时、越省油;常温时(环境温度300K),快怠速下降阶段转速加速度越大、燃油经济性越好。快怠速下降阶段加速度越大,暖机时怠速工况所占时间越长反之快怠速工况所占时间越长,故推理出:冷机时使用快怠速工况暖机,常温时使用怠速工况暖机。综上实验结果可知,冷机时,使用快怠速最高转速1350r/min的快怠速工况暖机;常温暖机时应该使用怠速工况暖机。