電控油泵技術(shù).doc

柴油機電子控制燃油噴射技術(shù)柴油機電子控制燃油噴射技術(shù)韓波組稿/東貿(mào)教育培訓中心一、技術(shù)概述 排氣凈化與節(jié)能是汽車產(chǎn)品急需解決的兩大難題，現(xiàn)代車用柴油機工作壓力高，燃燒充分，油耗比汽油機約低兩成，排放物中除微粒物外均低于汽油機，因此在世界范圍內(nèi)應(yīng)用不斷擴大，除中重型商用車外，輕型車和轎車也越來越多地應(yīng)用。傳統(tǒng)的柴油機存在著供油不精確的問題，解決的辦法是采用電子控制燃油噴射的技術(shù)。與汽油機相比柴油機的電子控制燃油噴射系統(tǒng)有很多相同之處，在整機電腦管理方面兩者基本相同，但因柴油機的噴射系統(tǒng)形式多樣，電控系統(tǒng)的硬件也呈多樣形式，同時柴油機需要對油量、定時、噴油壓力、噴油路等多參數(shù)進行綜合控制，其軟件的難度也大于汽油機。第一代柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)也稱位置控制系統(tǒng)，它用電子伺服機構(gòu)代替調(diào)速器控制供油滑套位置以實現(xiàn)供油量的調(diào)整，這類技術(shù)已發(fā)展到了可以同時控制定時和預(yù)噴射的 TICS 系統(tǒng)。第二代系統(tǒng)也稱時間控制系統(tǒng)，其特點是供油仍維持傳統(tǒng)的脈動式柱塞泵油方式，但油量和定時的調(diào)節(jié)則由電腦控制的強力快速響應(yīng)電磁閥的開閉時刻所決定。第三代也稱為直接數(shù)控系統(tǒng)，它完全脫開了傳統(tǒng)的油泵分缸燃油供應(yīng)方式，通過共軌壓力和噴油壓力時間的綜合控制，實現(xiàn)各種復(fù)雜的供油規(guī)路和特性。強力快速線形響應(yīng)電磁閥是各種系統(tǒng)共同的技術(shù)難點。 二、現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢 因柴油機的噴射系統(tǒng)形式多樣，國外柴油機的電控系統(tǒng)也形式多樣，有直列泵和分配泵的可變預(yù)行程 TICS 系統(tǒng)，有基于時間控制泵噴嘴系統(tǒng)，有蓄壓共軌系統(tǒng)和高壓共軌系統(tǒng)等。各種技術(shù)方案都在原有的基礎(chǔ)上發(fā)展，但高壓共軌系統(tǒng)是總的發(fā)展方向。根據(jù)國內(nèi)到 2000 年實行歐洲 I 號排放法規(guī)， 2005 年實行歐洲 II 號排放法規(guī)， 2010 年實行歐洲 III 號法規(guī)的進度要求，對主要國產(chǎn)噴油泵進行電控系統(tǒng)的開發(fā)，包括硬件和軟件的開發(fā)，并盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，同時要專門組織力量，對主要在中、重型車上使用的高壓共軌系統(tǒng)和在輕、轎車上使用的時間控制式 VE 分配泵系統(tǒng)進行聯(lián)合開發(fā)、攻關(guān)，到 2005 年前后實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 柴油機共軌式電控燃油噴射技術(shù)隨著世界各國城市交通運輸車輛、船舶的急劇增加，柴油機排放的尾氣已經(jīng)成為對地球環(huán)境的主要污染源。世界各國業(yè)已開始尋找和采取有效的技術(shù)措施主動地減少和控制污染物的排放。柴油機共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一項較為成功的控制污染排放的新技術(shù)。一、共軌式電控燃油噴射技術(shù)的原理 共軌式電控燃油噴射技術(shù)通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油，分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機燃燒室的油量，從而保證柴油機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點火時間、足夠的點火能量和最少的污染排放?，F(xiàn)在該項新技術(shù)已開始在國外以柴油機提供動力的汽車上投入使用。這是世界汽車工業(yè)為滿足日益嚴格的廢氣排放標準的必然趨勢。二、共軌式電控燃油噴射技術(shù)的特點與現(xiàn)狀 柴油機共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一種全新的技術(shù)，因為它集成了計算機控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進的噴油結(jié)構(gòu)于一身。該技術(shù)的主要特點是：1. 采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥；2. 采用共軌方式供油；3. 高速電磁開關(guān)閥頻響高，控制靈活；4. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍寬。這一技術(shù)的研究與開發(fā)熱點在于：（ 1 ）如何解決高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封問題；（ 2 ）如何解決高壓共軌系統(tǒng)中共軌壓力的微小波動所造成的噴油量不均勻問題；（ 3 ）如何解決高壓共軌系統(tǒng)的多 MAP （三維控制數(shù)據(jù)表）優(yōu)化問題；（ 4 ）如何解決微結(jié)構(gòu)、高頻響電磁開關(guān)閥設(shè)計與制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題。三、共軌式電控燃油噴射技術(shù)對環(huán)境保護的促進作用 共軌式燃油噴射技術(shù)有助于減少柴油機的尾氣排放量，以及改善噪聲、燃油消耗等方面的綜合性能；它在有利于地球環(huán)境保護的同時，也必將促進柴油機工業(yè)、汽車工業(yè)及與之相關(guān)工業(yè)的發(fā)展。 大功率柴油機電控高壓噴油系統(tǒng)一、電控高壓噴油系統(tǒng)總體情況簡介 目前，國際上新型的電控高壓噴油系統(tǒng)主要分為兩大類：（ 1 ）電控脈動泵式高壓噴油系統(tǒng)；（ 2 ）電控共軌式高壓噴油系統(tǒng)。電控脈動泵式高壓噴油系統(tǒng)的主要特點是：用凸輪驅(qū)動的噴油泵來實現(xiàn)燃油高壓建立過程和燃油噴射過程，這兩個過程在時序上不能完全分開；用高速電磁閥旁通泄流控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式泄流控制，燃油計量采用時間控制方式。主要包括兩種類型：（ 1 ）電控泵噴嘴式高壓噴油系統(tǒng)；（ 2 ）電控單體泵式高壓噴油系統(tǒng)。目前，這兩種噴油系統(tǒng)的最高噴油壓力都可達到 150MPa 以上。電控脈動泵式高壓噴油系統(tǒng)雖然有不少優(yōu)點，但也繼承了傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的一些缺陷，主要在于：噴油壓力要受到柴油機轉(zhuǎn)速的限制，在低轉(zhuǎn)速時，噴油壓力較低。電控共軌式高壓噴油系統(tǒng)的主要特點是：將燃油高壓建立過程和燃油噴射過程在時序上完全分開；燃油計量采用壓力時間控制方式，又可分為兩種類型：（ 1 ）電控高壓共軌式噴油系統(tǒng)；（ 2 ）電控中壓共軌式噴油系統(tǒng)。電控高壓共軌式噴油系統(tǒng)的共軌油道內(nèi)為高壓燃油，噴油壓力僅取決于共軌油道內(nèi)的燃油壓力，采用高速電磁閥可實現(xiàn)噴油量、噴油壓力、噴油定時和噴油速率的柔性控制。其典型代表有：（ 1 ）日本電裝公司開發(fā)的 ECD U2 電控高壓共軌式噴油系統(tǒng)，當時最高噴油壓力已達到 120MPa ，并且具備了達到 150MPa 的潛力，采用一個兩位三通高速電磁閥（ TWV ）。（ 2 ）德國 BOSCH 公司在九十年代所開發(fā)的電控高壓共軌式噴油系統(tǒng)，當時最大噴油壓力可達 140MPa ，后來又達到 160MPa 甚至 170MPa ，采用一個兩位兩通高速電磁閥。電控中壓共軌式噴油系統(tǒng)的共軌油道內(nèi)為中壓燃油（或機油），噴油壓力要取決于共軌燃油（或機油）壓力和控制電磁閥的通電時間。采用高速電磁閥可實現(xiàn)噴油量、噴油壓力、噴油定時的柔性控制，不足之處在于：用電控方式難以實現(xiàn)噴油速率形狀控制和預(yù)噴射，而通常通過機械控制方式來實現(xiàn)。其典型代表有：（ 1 ）美國卡特匹勒公司開發(fā)的 HEUI 型電控噴油系統(tǒng)，用共軌油道內(nèi)的中壓機油來驅(qū)動燃油增壓機構(gòu)。最大噴油壓力可達到 150MPa 。（ 2 ）美國 BKM 公司開發(fā)的 Ser