具有电控高压共轨燃油喷射系统的清洁节能环保型柴油机在21世纪仍将作为交通运输领域主要动力,其关键核心技术-高压共轨燃油喷射系统是未来燃油喷射系统发展的必然趋势。柴油机高压共轨燃油喷射系统整体最优设计、高压共轨燃油喷射系统多次喷射协调机理、共轨压力的智能控制策略对增强共轨系统运行稳定性、提高油量控制精确度、优化发动机整体性能、实现节能减排目标具有重要的现实意义。本文以国家“863”项目子项(2008AA11A116)“新一代环保高效柴油机研发”和湖南大学“985”二期——汽车先进设计制造技术科技创新平台(动力排放与电控子项目)(教重函[2004]1号)为依托,以实现提高高压共轨燃油喷射系统的工作稳定性和改善柴油机动力性、经济性和排放性为目的,采取理论分析与实验研究相结合的方法,主要工作及创新点如下:(1)针对高压共轨喷油系统多学科设计优化复杂性问题,建立了高压共轨喷油系统基本物理-数学模型和高压共轨喷油系统多学科设计分布式并行优化基本构架,为高压共轨喷油系统多学科设计优化提供了有力的理论支持。(2)将量子计算,混沌理论以及遗传算法理论相结合,采用折叠次数无限的混沌模型产生混沌变量,提出了一种新型的优化算法——自适应变尺度混沌量子遗传算法,为高压共轨喷油系统多学科设计优化和智能控制提供坚实的技术保障。(3)首次以高压共轨喷油系统泵油性能、压力波动性能、雾化性能和质量为目标函数,以高压共轨喷油系统的多工况等几何、结构以及状态等为约束条件,系统研究了高压共轨喷油系统的整体优化,结果表明,高压共轨喷油系统泵油性能可提高16.7%,压力损失可下降18.9%,系统质量可减少14.7%,雾化性能可提高6.2%,整体性能可提高9.5%。(4)综合考虑环境及电控系统因素,基于分层次设计方法,分环境层、限制层和设定层等关键控制部件进行了算法设计,并采用LS-SVM建立了单工况多次喷射动态组合模型和多工况多次喷射动态组合模型,并验证了多次喷射动态协调控制策略的正确性。(5)基于柴油机高压共轨压力设定值确定、高压共轨压力传感器非线性智能校正和柴油机喷油量测量模型智能优化校正等措施,提出了高压共轨压力神经元-模糊推理融合的组合控制策略,仿真与实验结果表明,共轨压力控制曲线波动比较平稳,波动幅度不超过4MPa。利用研制的喷雾可视化试验装置进行了高压共轨喷油系统改进前后的喷雾过程对比分析,结果表明:改进后的高压共轨喷油系统燃油雾化较好,其喷雾性能得到较大的改善。