柴油機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展論文終稿

1、交通職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目： 柴油機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展 所屬系別 車輛工程系 專業(yè)班級 汽車檢測與維修技術(shù) 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 撰寫日期 年 月摘 要與現(xiàn)代汽車汽油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展背景一樣，面對無法回避的局部和全球性的環(huán)境和能源問題，現(xiàn)代汽車柴油發(fā)動機(jī)不得不采用和發(fā)展電子控制系統(tǒng)，以便保持汽車柴油發(fā)動機(jī)的可持續(xù)發(fā)展，更充分發(fā)揮柴油發(fā)動機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)(低油耗和低CO2排放)。近年來柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展勢頭是令人矚目的。柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一項(xiàng)較為成功的控制污染排放的新技術(shù)。 近年來，柴油機(jī)電控技術(shù)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，大大促進(jìn)了柴油機(jī)性能的提高。本文介紹了電控柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作

2、原理以及國外柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展情況和我國柴油機(jī)電控技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出我國在柴油機(jī)電控技術(shù)發(fā)展過程中存在的問題，分析了今后柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)，電控技術(shù)，發(fā)展AbstractHyundai Motor gasoline and electric control technology background， like the face of unavoidable local and global environmental and energy issues， Hyundai had to use diesel engines and the development of

3、 electronic control systems， in order to maintain the sustainable development of automotive diesel engines， give full play to the inherent advantages of diesel engine (low fuel consumption and low CO2 emissions). In recent years， diesel engine control system development momentum is remarkable. Diese

4、l Common Rail fuel injection technology is a more successful control of emissions of new technologies. In recent years， diesel engine electronic control technology has been rapid development and application， contributed greatly to the improvement of diesel engine performance. This article describes

5、the structure and electronic control diesel engine works and foreign diesel engine electronic control technology and the development of electronic control diesel engine technology in China Research， said China's electronic control technology in diesel engine development problems， analysis of the

6、 future diesel engine electronic control technology development. Keywords: diesel engine electronic control technology 目錄1前 言12 電控柴油機(jī)的概述12.1什么是電控柴油機(jī)12.2柴油電控技術(shù)的組成22.3柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能22.4柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r33 電控柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的分類33.1位置控制系統(tǒng)33.2時間控制方式43.3時間壓力控制方式43.4壓力控制方式44 電子控制柴油機(jī)技術(shù)介紹44.1單體泵技術(shù)54.2泵噴嘴技術(shù)54.3高壓共軌技術(shù)55 現(xiàn)代轎車柴

7、油機(jī)電控系統(tǒng)的新技術(shù)75.1時間控制的柴油電噴技術(shù)75.2共軌式電噴系統(tǒng)75.3渦輪增壓中冷技術(shù)75.4采用多氣門技術(shù)75.5廢氣再循環(huán)技術(shù)76 柴油發(fā)動機(jī)電控供油系統(tǒng)的技術(shù)要求86.1提高柴油發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低排放86.2提高發(fā)動機(jī)工作的可靠性86.3對柴油發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時高精度控制86.4較強(qiáng)的適應(yīng)性86.5柴油發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)的特點(diǎn)87 柴油噴射系統(tǒng)的控制功能和發(fā)展97.1柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的控制功能97.2柴油發(fā)動機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)控制方式的發(fā)展98 柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢118.1高的噴射壓力118.2獨(dú)立的噴射壓力控制118.3改善柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性118.4獨(dú)立的燃

8、油噴射正時控制118.5可變的預(yù)噴射控制能力118.6最小油量的控制能力128.7快速斷油能力128.8降低驅(qū)動扭矩沖擊載荷129結(jié) 論12參考文獻(xiàn)14致 謝15141前 言如今柴油機(jī)發(fā)展越來越完善，以它的高效、功率范圍寬廣，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍用和民用等領(lǐng)域。在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)，柴油機(jī)還將占有極重要的地位。隨著柴油機(jī)數(shù)量的不斷增多，也引起了人們對柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能的關(guān)注，特別是當(dāng)今排放性能已經(jīng)被提到首要位。影響柴油機(jī)排放性、經(jīng)濟(jì)性的因素很多，而且相當(dāng)復(fù)雜。改善柴油機(jī)的排放性能、經(jīng)濟(jì)性能最主要的手段是改善燃燒性能，這在實(shí)踐中葉得到了證實(shí)。控制燃燒性能的最主要的方法有兩種：一是合

9、理組織燃燒室內(nèi)的渦流；二是采取燃燒室內(nèi)燃油高壓噴射1。另外柴油機(jī)電控技術(shù)還面臨著許多課題需要解決，特別是當(dāng)采用高壓電控噴油時，柴油機(jī)電控系統(tǒng)的成本幾乎占發(fā)動機(jī)成本的一半。盡管如此，只有在汽車柴油機(jī)上廣泛采用電控技術(shù)，才能面對越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)的挑戰(zhàn)。近年來柴油機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展勢頭是令人矚目的。以柴油汽車用得最多的歐洲為例，由于歐洲道路車輛用多缸柴油機(jī)從2000年開始執(zhí)行歐3排放標(biāo)準(zhǔn)，電控技術(shù)已在需滿足歐3標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)上普遍使用，一些研究機(jī)構(gòu)和大的廠商則早已著手研制滿足歐4排放標(biāo)準(zhǔn)的電控柴油機(jī)，現(xiàn)在電控共軌系統(tǒng)和電控單體泵系統(tǒng)在多缸柴油機(jī)上的應(yīng)用已明顯增多2。 2 電控柴油機(jī)的概述 2.1什么

10、是電控柴油機(jī)采用電子控制燃油噴射及排放的柴油機(jī)即為電噴柴油機(jī)。電噴柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU(計(jì)算機(jī))和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其任務(wù)是對噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對噴油量以及噴油定時隨運(yùn)行工況的實(shí)時控制。采用轉(zhuǎn)速、油門踏板位置、噴油時刻、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、燃油溫度、冷卻水溫度等傳感器，將實(shí)時檢測的參數(shù)同時輸入計(jì)算機(jī)(ECU)，與已儲存的設(shè)定參數(shù)值或參數(shù)圖譜(MAP圖)進(jìn)行比較，經(jīng)過處理計(jì)算按照最佳值或計(jì)算后的目標(biāo)值把指令送到執(zhí)行器。執(zhí)行器根據(jù)ECU指令控制噴油量(供油齒條位置或電磁閥關(guān)閉持續(xù)時間)和噴油正時(正時控制閥開閉或電磁閥關(guān)閉始點(diǎn))，同時對廢氣再循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使柴

11、油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最佳。2.2柴油電控技術(shù)的組成柴油電控技術(shù)主要有傳感器，執(zhí)行器和控制器三部分組成。傳感器分壓力傳感器，進(jìn)氣壓力傳感器，共軌壓力傳感器，機(jī)油壓力傳感器，溫度傳感器，位置傳感器等3。2.3柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能1.燃油噴射控制燃油噴射控制主要包括：供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制、供（噴）油速率控制和噴油壓力控制等。2.怠速控制柴油機(jī)的怠速控制主要包括怠速轉(zhuǎn)速控制和怠速時各缸均勻性的控制。3.進(jìn)氣控制柴油機(jī)的進(jìn)氣控制主要包括進(jìn)氣節(jié)流控制、可變進(jìn)氣渦流控制和可變配氣正時控制。4.增壓控制柴油機(jī)的增壓控制主要是由ECU根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號、負(fù)荷信號、增壓壓力信號等，通過控制廢氣旁通閥的

12、開度或廢氣噴射器的噴射角度、增壓器渦輪廢氣進(jìn)口截面大小等措施，實(shí)現(xiàn)對廢氣渦增壓器工作狀態(tài)和增壓壓力的控制，以改善柴油機(jī)的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪聲。5.排放控制柴油機(jī)的排放控制主要是廢氣再循環(huán)（EGR）控制。ECU主要根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號，按內(nèi)存程序控制EGR閥開度，以調(diào)節(jié)EGR率。6.起動控制柴油機(jī)起動控制主要包括供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制和預(yù)熱裝置控制，其中供（噴）油量控制和供（噴）油正時控制與其他工況相同。7.巡航控制帶有巡航控制功能的柴油機(jī)電控系統(tǒng)，當(dāng)通過巡航控制開關(guān)選定巡航控制模式后，ECU即可根據(jù)車速信號等自動維持汽車以一定車速行駛4。8.故障自診斷和失效

13、保護(hù)柴油機(jī)電控系統(tǒng)中也包含故障自診斷和失效保護(hù)兩個子系統(tǒng)。柴油機(jī)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自診斷系統(tǒng)將點(diǎn)亮儀表盤上的“故障指示燈”，提醒駕駛員注意，并儲存故障碼，檢修時可通過一定的操作程序調(diào)取故障碼等信息；同時失效保護(hù)系統(tǒng)啟動相應(yīng)保護(hù)程序，使柴油能夠繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)或強(qiáng)制熄火。9.柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制在裝用電控自動變速器的柴油車上，將柴油機(jī)控制ECU和自動變速器控制ECU合為一體，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制，以改善汽車的變速性能。2.4柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展過程與汽油機(jī)電控系統(tǒng)相似。自80年代開始進(jìn)入市場的現(xiàn)代汽車柴油機(jī)電控系統(tǒng)也是隨著控制項(xiàng)目的不斷增多，控制任

14、務(wù)從簡單到復(fù)雜，直至全方位控制。例如，早期的電控燃油噴射系統(tǒng)都采用了“位置控制”，保持了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理，只是通過以微機(jī)為核心的控制單元對位置伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，改變油量調(diào)節(jié)齒條(直列泵)或油量調(diào)節(jié)滑套(VE型分配泵)等的位置，用以調(diào)節(jié)噴油泵的循環(huán)供(噴)油量。但由于位置伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行頻率響應(yīng)慢，控制頻率低，控制精度不穩(wěn)定，經(jīng)過了近十年的發(fā)展，到90年代初，“時間控制”式電控燃油噴射系統(tǒng)開發(fā)成功，采用了新型高速強(qiáng)力電磁閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油量調(diào)節(jié)齒條(直列泵)或油量調(diào)節(jié)滑套(VE型分配泵)等，直接對高壓燃油進(jìn)行數(shù)字式的高頻調(diào)節(jié)，由電磁閥的關(guān)閉時刻和閉合持續(xù)時間決定循環(huán)供(噴)油量和供(噴)油正時5。

15、盡管如此，這種“時間控制”式電控燃油噴射系統(tǒng)仍保持了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理。直到90年代中期，一種新型的電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)問世，拋棄了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理，采用“時間-壓力控制”式燃油計(jì)量原理，通過對公共油軌中油壓的連續(xù)控制和各缸噴油過程的電磁閥控制相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對循環(huán)供油量的控制，才使柴油機(jī)的電控燃油噴射技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。 3 電控柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的分類3.1位置控制系統(tǒng)第一代柴油機(jī)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(jī)構(gòu)代替機(jī)械調(diào)速器控制供油滑套位置以實(shí)現(xiàn)供油量的調(diào)整。其特點(diǎn)是保留了傳統(tǒng)的噴油泵高壓油管噴油器系統(tǒng)，只是對齒條或滑套的運(yùn)動位置由原來的機(jī)械調(diào)速器控制改

16、為計(jì)算機(jī)控制6。3.2時間控制方式 供油量的“位置控制”特點(diǎn)是用模擬量來控制執(zhí)行元件工作，通過對噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)的定位來得到所需的供油量。不論采用何種類型的電子調(diào)速器，總是需要由部分機(jī)械裝置來完成對噴油泵供油量的調(diào)節(jié)，也會降低控制精度和響應(yīng)速度，所以繼供油量“位置控制”之后出現(xiàn)了“時間控制”。3.3時間壓力控制方式第二代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中最典型的是電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)。在電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)中，對噴油量的控制采用“時間壓力控制”或“壓力控制”，用的最多的是“時間壓力控制”方式，在該系統(tǒng)中，ECU通過設(shè)置傳感器、電控單元、高速電磁閥和相關(guān)電/液控制執(zhí)行元件等，組成數(shù)字式高頻

17、調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有電磁閥的通、斷電時刻和通、斷電時間控制噴油泵的供油量和供油正時3.4壓力控制方式在后期開發(fā)的柴油機(jī)電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)中，為降低對供油壓力的要求，噴油量的控制采用控制噴油壓力的方法實(shí)現(xiàn)，即噴油量的“壓力控制”方式。噴油器噴孔尺寸一定，噴油時間一定，控制噴油壓力即可控制噴油量；而在增壓活塞和柱塞尺寸一定時，噴油壓力（即增壓壓力）取決于共軌中的油壓，共軌中的油壓是由ECU根據(jù)各種傳感器信號通過燃油壓力調(diào)節(jié)閥來控制的，所以將此種噴油量控制方式稱為“壓力控制”方式。在系統(tǒng)中，ECU根據(jù)實(shí)際的共軌壓力信號對共軌壓力進(jìn)行閉環(huán)控制7。4 電子控制柴油機(jī)技術(shù)介紹柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：省油、環(huán)保、動力強(qiáng)

18、、經(jīng)濟(jì)、維修方便，只要解決缺點(diǎn)就具有更大的市場前景，而實(shí)現(xiàn)電控柴油機(jī)的方案現(xiàn)在看來是一個很好的解決措施。實(shí)現(xiàn)柴油控制有三條技術(shù)路線圖，分別是單體泵、泵噴嘴和高壓共軌。目前主要的國際汽車配件供應(yīng)商都在進(jìn)行著柴油共軌噴射系統(tǒng)的開發(fā)，如：博世、德爾福、西門子、電裝公司、VDO和瑪格納-馬瑞利公司，它們是全球主要的共軌噴射系統(tǒng)供應(yīng)商，而目前在國內(nèi)生產(chǎn)共軌柴油噴射系統(tǒng)的還只有博世一家。下面分別介紹三種技術(shù)：單體泵技術(shù)，泵噴嘴技術(shù)，高壓共軌技術(shù)。4.1單體泵技術(shù)在性能方面，目前在國內(nèi)單體泵使用的壓力達(dá)到200MPa，當(dāng)向歐升級，這個壓力可以達(dá)到250 MPa。在單體泵上采用了類似于共軌I2C的系統(tǒng)一致性控

19、制，來優(yōu)化整個系統(tǒng)的性能。在供油控制方面，如果使用雙電磁閥單體泵系統(tǒng)，不僅可以對壓力進(jìn)行控制，還可以對噴射進(jìn)行控制，而且還可以采用多次噴射。它可以達(dá)到歐或者歐的標(biāo)準(zhǔn)。目前，德爾福的雙電磁閥單體泵系統(tǒng)在歐洲大批量生產(chǎn)，主要供應(yīng)給歐標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機(jī)，歐標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機(jī)相關(guān)系統(tǒng)正在做開發(fā)工作。單體泵系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢就是它的可靠性和壽命，這些性能已經(jīng)在歐洲和北美市場上得到了10年甚至是15年的實(shí)際使用時間、數(shù)百萬輛整車使用的證明。單體泵系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)使用過程中，可以保證排放和燃油消耗率低。目前，這種非常強(qiáng)化、非?？煽康男阅芎褪褂脡勖匀辉谶M(jìn)一步提高。所以，從德爾福的觀點(diǎn)來看，在技術(shù)方面，相信在2010年之前，

20、所有歐洲和北美的重型車生產(chǎn)商絕大多數(shù)會采用單體泵系統(tǒng)和泵噴嘴技術(shù)。德爾福也在研發(fā)2010年以后新的排放法規(guī)所要求的新的系統(tǒng)。4.2泵噴嘴技術(shù)優(yōu)良的混合氣是提高柴油發(fā)動機(jī)動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性；降低排放率、噪音率的關(guān)鍵因素。這就要求噴射系統(tǒng)產(chǎn)生足夠高的噴射壓力，確保燃油霧化良好，同時還必須精確控制噴油始點(diǎn)和噴油量。而泵噴嘴系統(tǒng)能夠符合上述的嚴(yán)格要求。因此，早在1905年柴油發(fā)動機(jī)的創(chuàng)始人Rudolf diesel 先生就提出了泵噴油器概念，設(shè)想將噴油泵和噴嘴合成一體，省去高壓油管并獲得高噴射壓力。20世紀(jì)50年代，間歇控制泵噴射系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)就已應(yīng)用在輪船及卡車上4.3高壓共軌技術(shù)“CRDI”是英

21、文Common Rail Direct Injection的縮寫，意為高壓共軌柴油直噴技術(shù)，CRDI技術(shù)和SDI（自然吸氣直接噴射柴油發(fā)動機(jī)）技術(shù)、TDI（直噴式渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)）技術(shù)均為德國博世公司研發(fā)的柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)。共軌系統(tǒng)由高壓泵、噴油管、高壓蓄壓器（共軌）、噴油器、電控單元和傳感器及執(zhí)行器組成。共軌式噴油系統(tǒng)主要的貢獻(xiàn)就是將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開，通過對共軌管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速基本無關(guān)。這一柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新最大限度地降低了柴油發(fā)動機(jī)車型的振動和噪聲，同時將油耗進(jìn)一步降低，使排放更加清潔。但共軌技術(shù)的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，一般只

22、能達(dá)到160MPa左右。由于噴油壓力調(diào)節(jié)寬泛，采用共軌技術(shù)的柴油車能更好地適應(yīng)各種工況，起步也不會困難。博世公司首家于1997年開始批量生產(chǎn)共軌燃油噴射系統(tǒng)的乘用車，當(dāng)時博世和奔馳聯(lián)合推出共軌技術(shù)柴油奔馳C級別車，而在當(dāng)時阿爾法羅密歐156也是最早使用高壓共軌的乘用車之一。在國產(chǎn)車中，華泰現(xiàn)代使用的是共軌噴射系統(tǒng)。柴油共軌系統(tǒng)已開發(fā)了3代。第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導(dǎo)致燃油的浪費(fèi)和很高的燃油溫度。第一代共軌系統(tǒng)為商用車設(shè)計(jì)的，最高噴射壓力為140MPa，乘用車噴射壓力為135MPa8。第二代共軌系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動機(jī)需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。帶有控制油量的油泵，噴射壓力

23、能達(dá)到160MPa。即使在壓力較低的情況下，該系統(tǒng)也可以根據(jù)實(shí)際狀況提供適量的噴油壓力。不僅有助于降低燃油消耗，而且還可以降低燃油溫度，從而省去燃油冷卻裝置。預(yù)噴射降低了發(fā)動機(jī)噪聲，在主噴射之前百萬分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進(jìn)了汽缸壓燃，預(yù)熱燃燒室。預(yù)熱后的汽缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程中進(jìn)行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200250，降低了排氣中的碳?xì)浠衔?。博世公司的第二代共軌系統(tǒng)產(chǎn)品已經(jīng)在沃爾沃的S60、V70D5及寶馬的230d等乘用車上試用。第三代共軌系統(tǒng)帶有壓電直列式噴油器。2003年，第三代共軌系統(tǒng)面世，壓電式（

24、piezo）共軌系統(tǒng)的壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。省去了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從20200MPa彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm3，減小了煙度和NOx的排放。最高噴射壓力達(dá)到180 MPa5 現(xiàn)代轎車柴油機(jī)電控系統(tǒng)的新技術(shù)5.1時間控制的柴油電噴技術(shù)柴油發(fā)動機(jī)的新一代電噴系統(tǒng)采用時間控制，用高速電磁閥取代傳統(tǒng)的機(jī)械噴閥，對高壓燃油實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)9。現(xiàn)在這種噴射系統(tǒng)逐漸向高壓化邁進(jìn)，高壓噴射可使柴油霧化得非常細(xì)，發(fā)動機(jī)的燃燒過程進(jìn)行得相當(dāng)完善，而且速度快，同時又不明顯提高燃燒溫度。提高了直噴式柴油發(fā)動機(jī)壓力，全面降低HC、CO、NOx、微粒物和碳煙的排放，還能

25、顯著的降低油耗。5.2共軌式電噴系統(tǒng) 它是柴油發(fā)動機(jī)高壓噴射系統(tǒng)的一種，最高壓力可達(dá)到220MPa。該系統(tǒng)不再采用通用的脈動原理，而是采用壓力時間計(jì)量原理。這種噴油系統(tǒng)可保證噴油壓力不隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變化，可降低顆粒物的排放，電控共軌噴射又稱為壓力時間噴射或第三代噴射，它可分為中壓共軌和高壓共軌兩大類。ECU產(chǎn)生的電脈沖按順序觸發(fā)噴油器電磁閥，確定發(fā)動機(jī)每次噴油的起始和關(guān)閉時刻，電控共軌噴射還可采用多次噴射的方式來靈活控制噴油的速率。5.3渦輪增壓中冷技術(shù)柴油發(fā)動機(jī)采用廢氣渦輪增壓技術(shù)后，燃料能夠完全燃燒，可降低CO和HC的生成量10。采用渦輪增壓中冷技術(shù)還可提高柴油發(fā)動機(jī)的功率，一臺裝

26、有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機(jī)功率輸出比未裝增壓器可增加20%30%。新型渦輪增壓器的使用，意味著可以用小排量的發(fā)動機(jī)替代大排量發(fā)動機(jī)，減輕發(fā)動機(jī)和整車質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)性和排放性。5.4采用多氣門技術(shù)多氣門可增大柴油發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量，使柴油的燃燒更徹底，排氣更快、更徹底，從而提高了柴油發(fā)動機(jī)的輸出功率。5.5廢氣再循環(huán)技術(shù)根據(jù)發(fā)動機(jī)的溫度及負(fù)荷大小，適量地將一部分廢氣引入進(jìn)氣管，再送入汽缸，使燃燒反應(yīng)速度減慢，降低燃燒的最高溫度，從而降低NOx的排放量。尤其是中冷EGR技術(shù)，不僅降低NOx的排放，而且還能保持其污染排放物的低排放水平。6 柴油發(fā)動機(jī)電控供油系統(tǒng)的技術(shù)要求柴油發(fā)動機(jī)燃油供給系統(tǒng)是柴油發(fā)動機(jī)

27、的一個非常重要的系統(tǒng)，也是柴油發(fā)動機(jī)使用與維修的一個重點(diǎn)部位，其技術(shù)狀況的好壞不僅直接影響著柴油發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性及使用的可靠性，而且對減少環(huán)境污染也有著極其重要的影響。對柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的要求：6.1提高柴油發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低排放柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)應(yīng)能在不同的工況及工作條件下精確地控制噴油提前角，并始終保持在最佳值，以降低燃油消耗和減少排放污染。6.2提高發(fā)動機(jī)工作的可靠性在柴油發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，系統(tǒng)應(yīng)能隨時檢測影響發(fā)動機(jī)工作可靠性的主要參數(shù)，一旦某一項(xiàng)或幾項(xiàng)參數(shù)異常，超出設(shè)定值，一方面系統(tǒng)應(yīng)能立即報警顯示，同時還應(yīng)控制相應(yīng)的執(zhí)行器進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，直至有關(guān)參數(shù)或狀態(tài)正常為止。對于一些

28、對發(fā)動機(jī)可靠性影響很大的重要參數(shù)，系統(tǒng)還必須提供雙重或多重保護(hù)，以避免發(fā)生重大事故。6.3對柴油發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時高精度控制一旦柴油發(fā)動機(jī)及其系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)或狀態(tài)偏離目標(biāo)值，電控系統(tǒng)就能立即進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，從而實(shí)現(xiàn)對柴油發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)時高精度控制。6.4較強(qiáng)的適應(yīng)性全能電動調(diào)速器在出廠前的軟件編程中已預(yù)設(shè)有各種不同調(diào)速率的程序，并在控制盒上設(shè)有調(diào)速率的轉(zhuǎn)換開關(guān)，用戶可根據(jù)柴油發(fā)動機(jī)的用途和要求設(shè)定不同的調(diào)速率，這提高了電動調(diào)速器的匹配適應(yīng)能力。6.5柴油發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)的特點(diǎn)柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)有兩個明顯的特點(diǎn):一個特點(diǎn)是其關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)難點(diǎn)就在柴油噴射電控執(zhí)行器上;另一個特點(diǎn)是柴油電

29、控噴射系統(tǒng)的多樣化。柴油發(fā)動機(jī)在機(jī)械控制時代，就已經(jīng)有直列泵、分配泵、泵噴油器、單缸泵等結(jié)構(gòu)完全不同的系統(tǒng)，每個系統(tǒng)各有其特點(diǎn)和適用范圍，每種系統(tǒng)中又有多種不同結(jié)構(gòu)。實(shí)施電控技術(shù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，因此形成了柴油噴射系統(tǒng)的多樣化。7 柴油噴射系統(tǒng)的控制功能和發(fā)展7.1柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的控制功能現(xiàn)代汽車柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的控制項(xiàng)目已經(jīng)從僅有循環(huán)供(噴)油量控制、噴油正時控制等最基本的控制項(xiàng)目的燃油噴射控制，擴(kuò)展到包括對噴油速率控制和噴油壓力控制在內(nèi)的多項(xiàng)目標(biāo)控制的燃油噴射控制;從單一的燃油噴射控制擴(kuò)展到包括怠速控制、進(jìn)氣控制、增壓控制、排放控制、啟動控制、故障自診斷、失效保險、發(fā)動機(jī)與變速器的

30、綜合控制等在內(nèi)的全方位控制。7.2柴油發(fā)動機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)控制方式的發(fā)展電控柴油噴射系統(tǒng)根據(jù)其直接控制的量而分為位置控制和時間控制。位置控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是不僅保留了傳統(tǒng)的噴油泵-高壓油管-噴油器系統(tǒng)，而且還保留了噴油泵中齒條齒圈、滑套、柱塞上控油螺旋槽等控制油量的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，只是對齒條或滑套的運(yùn)動位置由原來的機(jī)械調(diào)速器控制改為微機(jī)控制。而時間控制系統(tǒng)可以是保留原來的噴油泵-高壓油管-噴油器系統(tǒng)，也可以采用新型的產(chǎn)生高壓的燃油系統(tǒng)，而用高速電磁閥直接控制高壓燃油的噴射。一般情況下，電磁閥關(guān)閉，執(zhí)行噴油，電磁閥打開，噴油結(jié)束。噴油始點(diǎn)取決于電磁閥關(guān)閉時刻，噴油量則取決于電磁閥關(guān)閉時間的長短。傳統(tǒng)

31、噴油泵中的齒條齒圈、滑套、柱塞上斜槽、控制噴油正時的提前機(jī)構(gòu)等全部取消。時間控制系統(tǒng)的控制自由度更大。電控柴油噴射系統(tǒng)根據(jù)其產(chǎn)生高壓燃油的機(jī)構(gòu)，可分為直列泵電控噴射系統(tǒng)、分配泵電控噴射系統(tǒng)、泵噴油器電控噴射系統(tǒng)、單缸泵電控噴射系統(tǒng)、共軌式電控噴射系統(tǒng)近20年來，柴油發(fā)動機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)也經(jīng)歷了幾個重要的發(fā)展階段。按對循環(huán)供(噴)油量、噴油正時、噴油速率和噴油壓力等的控制方式分，經(jīng)歷了從“位置控制”到“時間控制”，再到“時間-壓力控制”或“壓力控制”的發(fā)展過程。按燃油噴射系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)分，經(jīng)歷了常規(guī)壓力電控噴油系統(tǒng)的第一代電控噴油系統(tǒng)到高壓電控噴油系統(tǒng)的第二代電控噴油系統(tǒng)的發(fā)展過程。在采

32、用“位置控制”的第一代電控噴油系統(tǒng)中，保留了傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，只是將原有的機(jī)械式噴油泵及其機(jī)械控制部件用電控噴油泵及其控制部件取代，通過設(shè)置控制系統(tǒng)，使控制精度和響應(yīng)速度得以提高。柴油發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎不需改動，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行升級換代。缺點(diǎn)是“位置控制”系統(tǒng)執(zhí)行頻率響應(yīng)慢，控制頻率低，控制自由度小，控制精度還不夠高，噴油壓力無法獨(dú)立控制。在采用“時間控制”的第一代電控噴油系統(tǒng)中，基本保留了傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置控制系統(tǒng)，形成數(shù)字式高頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由電磁閥的關(guān)閉時刻和閉合時間決定循環(huán)供(噴)油量和噴油正時，其控制自由度和控制精度都是“位置控制”

33、所無法比擬的，其技術(shù)上的難點(diǎn)在于如何加快需要通過大油量的高速電磁閥的響應(yīng)速度，同時噴油壓力還是無法獨(dú)立控制。第一代電控噴油系統(tǒng)包括電控直列泵系統(tǒng)和電控分配泵系統(tǒng)，以及一部分電控單體泵噴油系統(tǒng)或電控泵噴嘴噴油系統(tǒng)。 以高壓、中壓或低壓供油泵、電磁、液力控制式噴油器和公共油軌組成的各種電控共軌式噴油系統(tǒng)的最大特征是:噴油系統(tǒng)的兩個基本任務(wù)-燃油壓力的形成和燃油量的計(jì)量，在時間上、在系統(tǒng)中的部位和功能方面都是分開的。燃油壓力的形成和燃油的輸送基本上與噴油過程無關(guān)。根據(jù)ECU的指令，帶有電液控制件的噴油器可按所要求的噴油正時精確地從共軌中“調(diào)出”具有所要求的精確壓力和精確循環(huán)量的燃油。因無二次噴射的約

34、束，噴油壓力可按需控制以實(shí)現(xiàn)高壓噴射，其平均噴油壓力與最大噴油壓力非常接近，從而明顯改善燃油霧化品質(zhì)，改善燃燒過程，提高燃燒效率，降低燃燒噪聲，降低排放。由于系統(tǒng)可直接控制噴油器針閥的運(yùn)動，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和后噴射，因而可獲得理想的噴油速率。這樣，柴油發(fā)動機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速就不對循環(huán)供(噴)油量、噴油正時、噴油速率和噴油壓力產(chǎn)生影響，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的獨(dú)立控制，使實(shí)現(xiàn)循環(huán)供(噴)油量、噴油正時、噴油速率和噴油壓力的優(yōu)化控制成為可能，從而大大提高了柴油發(fā)動機(jī)的在裝車率，特別是在轎車發(fā)動機(jī)中的競爭能力;同時，在采用傳統(tǒng)的泵-管-嘴噴油系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)上使用時，不需要對原有結(jié)構(gòu)作很大的改動，所以發(fā)展前景很好。我

35、國對現(xiàn)代柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)的研究和開發(fā)尚處于起步階段，目前還主要集中在對柴油發(fā)動機(jī)電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)上。但隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對環(huán)保的要求越來越高，柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的研究和相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)必將成為我國汽車柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中的一個熱點(diǎn)，這將大大促進(jìn)我國汽車柴油發(fā)動機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，為在未來不長的時期里參與國際競爭奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。8 柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 8.1高的噴射壓力 為滿足排放法規(guī)的要求，柴油噴射壓力從10MPa提高到200MPa。如此高的噴射壓力可明顯改善柴油和空氣的混合質(zhì)量，縮短著火延遲期，使燃燒更迅速、更徹底，并且控制燃燒溫度，從而降低廢氣排放。 8.2獨(dú)立的噴射壓力

36、控制 傳統(tǒng)柴油機(jī)的供油系統(tǒng)的噴射壓力與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速負(fù)荷有關(guān)。這種特性對于低轉(zhuǎn)速、部分負(fù)荷條件下的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放不利。若供油系統(tǒng)具有不依賴轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的噴射壓力控制能力，就可選擇最合適的噴射壓力使噴射持續(xù)期、著火延遲期最佳，使柴油機(jī)在各種工況下的廢氣排放最低而經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。 8.3改善柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性 用戶對柴油機(jī)的燃油消耗率非常關(guān)注。高噴射壓力、獨(dú)立的噴射壓力控制、小噴孔、高平均噴油壓力等措施都能降低燃油消耗率，從而提高了柴油機(jī)的燃油使用經(jīng)濟(jì)性。 8.4獨(dú)立的燃油噴射正時控制 噴射正時直接影響到柴油機(jī)活塞上止點(diǎn)前噴入汽缸的油量，決定著汽缸的峰值爆發(fā)壓力和最高溫度。高的汽缸壓力和溫度可以改善燃油使

37、用經(jīng)濟(jì)性，但導(dǎo)致NOx增加。而不依賴于轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的噴射正時控制能力，是在燃油消耗率和排放之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡的關(guān)鍵措施。 8.5可變的預(yù)噴射控制能力 預(yù)噴射可以降低顆粒排放，又不增加NOx排放，還可改善柴油機(jī)冷啟動性能、降低冷態(tài)工況下白煙的排放，降低噪聲，改善低速扭矩。但是預(yù)噴射量、預(yù)噴射與主噴射之間的時間間隔在不同工況下的要求是不一樣的。因此具有可變的預(yù)噴射控制能力對柴油機(jī)的性能和排放十分有利。 8.6最小油量的控制能力 供油系統(tǒng)具有高噴射壓力的能力與柴油機(jī)怠速所需要的小油量控制能力發(fā)生矛盾。當(dāng)供油系統(tǒng)具有預(yù)噴射能力后將會使控制小油量的能力進(jìn)一步降低。由于工程機(jī)械用柴油機(jī)的工況很復(fù)雜，怠速工況經(jīng)常出現(xiàn)，而電噴柴油機(jī)容易實(shí)現(xiàn)最小油量控制。 8.7快速斷油能力 噴射結(jié)束時必須快速斷油，如果不能快速斷油，在低壓力下噴射的柴油就會因燃燒不充分而冒黑煙，增加HC排放。電噴柴油機(jī)噴油器上采用的高速電磁開關(guān)閥很容易實(shí)