《柴油發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)發(fā)展問題研究4500字【論文】》

柴油發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用研究綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u102351.前言 .前言隨著世界能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，人們對內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排要求越來越高。電控技術(shù)是內(nèi)燃機(jī)的重要發(fā)展方向之一。提出了高精度、多參數(shù)的要求。以往的自動控制裝置，如調(diào)節(jié)器和點(diǎn)火提前裝置雖然比較復(fù)雜，但不能完全滿足要求。因此，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，通過計算機(jī)對燃料供給、點(diǎn)火、噴油、配氣等參數(shù)的精確控制，內(nèi)燃機(jī)電子控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。采用電子控制技術(shù)，使內(nèi)燃機(jī)在各種工況下都能最佳工作，大大減少了排放污染，提高了經(jīng)濟(jì)性、經(jīng)濟(jì)性和動力性。2.柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的組成與功能2.1柴油機(jī)電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過程復(fù)雜，影響因素眾多。利用各種傳感器難以建立數(shù)學(xué)模型和控制燃燒過程。柴油機(jī)電子燃油噴射系統(tǒng)主要由傳感器、控制器和執(zhí)行器組成?，F(xiàn)有電控系統(tǒng)的基本控制方法是以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載作為反映發(fā)動機(jī)實(shí)際工況的基本信號。根據(jù)發(fā)動機(jī)測試圖確定基本噴油量和正時。然后采用不同的補(bǔ)償方法（如大氣壓、水溫、油溫等）來獲得較好的噴油量和噴油時間。執(zhí)行器運(yùn)行中的油液定時及閉環(huán)反饋控制。圖1典型的柴油機(jī)電控系統(tǒng)組成2.2柴油機(jī)電控系統(tǒng)的特點(diǎn)電噴系統(tǒng)的功能是根據(jù)系統(tǒng)控制的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的：（1）噴射正時控制-基本噴射正時控制、啟動噴射正時控制和低溫噴射正時控制。（2）噴油量控制-基本噴油量控制、怠速穩(wěn)定控制、起動噴油量控制、加速噴油量控制、噴油偏差補(bǔ)償控制、恒速控制。（3）預(yù)噴射速率控制和可變噴射速率控制。（4）噴射壓力控制-基本噴射壓力控制、怠速噴射壓力控制、低速和高負(fù)載噴射壓力控制等。（5）進(jìn)氣量控制、進(jìn)氣壓力和流量控制、進(jìn)氣溫度補(bǔ)償控制。（6）附加功能-自故障診斷、數(shù)據(jù)通信、驅(qū)動系統(tǒng)控制、EGR控制。3.高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)概述3.1國外研究概述經(jīng)過20多年的研究，成熟的產(chǎn)品已經(jīng)被幾家國外大公司推向市場。以下是典型的高壓共軌電子燃油噴射系統(tǒng)，包括以下部件。BKM伺服噴射蓄能器共軌系統(tǒng)：系統(tǒng)由共軌泵、增壓器、蓄能器噴嘴、液壓電磁閥、滑閥和油管組成。它使用蓄能器噴嘴。噴射過程與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。在所有速度下，可能會有非常高的壓力和非常短的噴射時間。噴油量由共軌系統(tǒng)中的壓力決定，因此噴油過程的控制相對簡單，每個氣缸的噴油量也可以調(diào)節(jié)。由于其獨(dú)特的蓄能器性能，泵的儲能和噴射過程之間存在一定的時間間隔，大大降低了對燃油供給壓力的需求。博世共軌電控噴射系統(tǒng)：系統(tǒng)采用高壓泵向高壓共軌輸送柴油。發(fā)動機(jī)的每個氣缸都使用單獨(dú)的高速電磁閥來控制噴油器的工作。燃油限制保護(hù)裝置還可以防止由于噴油器不工作而導(dǎo)致燃油泄漏到燃燒室中。為了進(jìn)一步降低排放和噪音，它還具有預(yù)噴射和后噴射調(diào)節(jié)功能。另外，噴油器通過高壓油管與共軌相連，系統(tǒng)中的油壓由電子控制電路控制。在注射過程中，最大注射壓力可達(dá)到160MPa。系統(tǒng)設(shè)有限壓閥，防止系統(tǒng)超壓。日本電氣設(shè)備公司ECD-U2高壓共軌系統(tǒng)：系統(tǒng)包括高壓油泵、共軌、電子控制單元、噴油器等，高壓油泵向共軌輸送燃油。根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載，將壓力設(shè)置為最佳值，噴射壓力可超過100兆帕。噴油正時由三通閥開關(guān)正時電控，噴油量由三通閥連接時間控制。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)噴油量和噴油正時的電子控制，并能在任何轉(zhuǎn)速和負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高壓噴射，有利于低速和低負(fù)載工況。泵上的電磁閥由電子控制單元控制，以確保共軌壓力穩(wěn)定。目前，國內(nèi)外柴油機(jī)普遍采用電子燃油噴射系統(tǒng)。有三種類型：電子控制噴嘴系統(tǒng)、電子控制單元泵系統(tǒng)和電子控制高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)。其中，電子高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。目前，電子高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的基本要求如下：（1）在各種工況下，可以精確控制噴射時間、噴射速率和噴射規(guī)律，在燃燒過程中產(chǎn)生理想的熱量。（2）能準(zhǔn)確控制各種工況下的循環(huán)供油量，保證各缸循環(huán)噴油的均勻性。（3）在各種工況下，可以精確控制噴射壓力的穩(wěn)定性，加速燃燒速度，提高燃油霧化質(zhì)量。對柴油機(jī)高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了研究。對電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的噴油量、共軌壓力和噴油正時等參數(shù)進(jìn)行了控制和分析。達(dá)到了理想的燃燒條件，熱效率高，排放低。電控燃油噴射系統(tǒng)能滿足柴油機(jī)的噴油要求。3.2國內(nèi)研究概述我國柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)起步較晚，處于發(fā)展階段。清華大學(xué)PPVI系統(tǒng)（泵管和閥嘴系統(tǒng)）的研究工作已取得成果，柴油機(jī)裝配試驗(yàn)正在進(jìn)行中。一汽集團(tuán)長春汽車研究院對直列泵控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并將其應(yīng)用于卡車上。天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制了共軌蓄能器電控噴射系統(tǒng)。我們可以與斯太爾合作生產(chǎn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。一汽無錫油泵噴嘴研究所開發(fā)了一種電子分配泵系統(tǒng)，有望應(yīng)用于輕型汽車，滿足歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)。在北京理工大學(xué)內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)室，直列泵上的液壓伺服機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了電子燃油噴射控制，框架由電磁閥驅(qū)動。本文研制的dk-700型直列泵電子調(diào)速系統(tǒng)采用線性比例電磁鐵作為執(zhí)行器。武漢科技大學(xué)內(nèi)燃機(jī)電控研究組開發(fā)的柴油機(jī)電控系統(tǒng)具有很高的起點(diǎn)。借鑒高濃縮鈾燃料系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)外實(shí)際情況。但到目前為止，我國還沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)出具有市場競爭力的成熟系統(tǒng)產(chǎn)品。3.3高壓共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)的性能要求該系統(tǒng)在滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)、動力和燃油經(jīng)濟(jì)性要求的前提下，滿足以下要求。（1）高壓運(yùn)行能力增加噴射壓力通常會減小油滴的大小，減少煙霧排放，并改善燃燒?；旌嫌椭己茫諝庾⑷雺毫?yīng)降低到120MPa以上，注入壓力的液滴尺寸應(yīng)減小到100MPa。。（2）噴射壓力控制傳統(tǒng)的燃油噴射壓力與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)密切相關(guān)，在低速時無法達(dá)到理想的壓力。使用共軌壓力時，噴射速度低，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高，但噪音會增加，怠速時噴射壓力低。綜上所述，應(yīng)根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際工況確定最佳壓力，確定發(fā)動機(jī)的主要負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。（3）噴油正時柔性控制優(yōu)化但是時間的選擇是矛盾的。如果放電良好，功率將達(dá)不到最大值。排出最佳噴油量，動態(tài)優(yōu)化配時效果。（4）精確控制噴油量根據(jù)噴油壓力對燃燒特性的影響，噴油速率增大，但點(diǎn)火延遲仍存在。因此，壓力的增加會增加點(diǎn)火前的燃油噴射量，從而增加點(diǎn)火后的快速燃燒量，產(chǎn)生排放和噪音。因此，有必要降低初始噴射速度和快速燃燒速度。目前有三角注射、注射和預(yù)注射三種規(guī)則。為了減少煙氣、碳?xì)浠衔铩⒌趸锖腿剂嫌偷南模瑹o論采用何種燃料噴射方式，快速的燃料切斷都是一個重要環(huán)節(jié)，電路器件的快速開閉性能要求非常高。4.柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)化對柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。CP3.3高壓燃油泵主要用于連接高壓共軌。高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)由五根供油管和一根潤滑油管組成。管道A來自燃油濾清器。B油管由齒輪泵加壓至低壓燃油，C油管為潤滑油管，D油管為高壓油泵回油，E油管由高壓油泵柱塞泵加壓，F(xiàn)油管為E、機(jī)組和高壓油泵的燃油回路。如圖2所示。圖3高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)優(yōu)化示意圖當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，在每個圓柱形泵的入口處安裝一個電磁閥，以控制泵的燃料和燃料的及時供應(yīng)，電磁閥控制的凸輪運(yùn)動和開關(guān)信號如圖4所示。高壓油泵的起重機(jī)軸線從另一方引導(dǎo)柴油發(fā)動機(jī)，高壓油泵的起重機(jī)軸線在120度處引導(dǎo)三個獨(dú)立的起重機(jī)，每轉(zhuǎn)一個起重機(jī)軸線，三個主要泵完成第三個石油泵程序，即高壓泵。圖4，H是凸輪的實(shí)際移動量；A是用控制閥門開啟的凸輪柱的向下移動量，以及用控制閥門進(jìn)入柱間的低壓燃料；B是凸輪柱柱的上移量，p.2。控制閥仍然開著，吸入的燃料不受壓力，石油流（b）（c）是一個電子控制裝置，用于計算所需燃料供應(yīng)量和及時控制燃料供應(yīng)。如果控制閥的開啟時間發(fā)生變化（即控制閥的前航程），則啟動后控制閥門的柱的軌跡與燃料的供應(yīng)相吻合；如果控制閥門的開啟時間發(fā)生變化（即控制閥門的前航程），則控制閥門的前航程。（b）燃料供應(yīng)發(fā)生了相應(yīng)的變化，從而能夠控制壓力道的燃料壓力：在最大航程H中，燃料桿開始下降，燃料桿內(nèi)的壓力下降，這時，輸出閥關(guān)閉，壓力停止，控制閥停止，燃料桿停止，燃料桿內(nèi)的燃料壓力降低a控制閥已打開，低壓燃料被吸進(jìn)支柱艙并回收，工作周期結(jié)束，下一個工作周期繼續(xù)。圖4柱塞工作原理5.燃油噴射參數(shù)控制優(yōu)化柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的目的是監(jiān)測柴油機(jī)的實(shí)際工作參數(shù)，通過電控單元靈活控制噴油正時、噴油壓力和噴油量。5.1噴油量控制噴油量是指根據(jù)不同的工作條件和操作要求，控制各缸的噴油量，以保證各缸噴油量的均勻性。理論上，當(dāng)油軌壓力穩(wěn)定時，噴油量與噴油脈沖時間成正比，但實(shí)際情況有一定偏差。電子控制單元根據(jù)節(jié)氣門開度傳感器的信號AC和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定理論噴油量，然后計算噴油時間，通過噴油時間確定控制量，通過T驅(qū)動電路控制噴油器電磁閥的開閉。燃油噴射控制完成。噴油控制原理如圖5所示。圖5噴油量控制原理5.2噴油正時柴油發(fā)動機(jī)的燃燒狀態(tài)、排放性能和運(yùn)行狀態(tài)都是在適當(dāng)?shù)臅r候控制的，柴油發(fā)動機(jī)的燃料窯既不能太大，也不能太小，因此，必須確保電子控制裝置進(jìn)行精確控制。根據(jù)柴油發(fā)動機(jī)的性能，石油溢漏的及時性。圖6顯示了時間校正控制原則，電子控制裝置根據(jù)發(fā)動機(jī)和托運(yùn)人的旋轉(zhuǎn)計算了T1和T2的注入時間。電子控制裝置的驅(qū)動程序根據(jù)T1、T2和NE來確定臨時噴射脈沖信號，信號通過推進(jìn)電路傳送到燃料發(fā)電機(jī)的電磁控制閥門。圖6噴油正時控制原理油軌道壓力是系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，柴油發(fā)動機(jī)在若干情況下處于過渡狀態(tài)，例如加速、減速、改變負(fù)荷等，而軌道壓力則希望在一瞬間保持不變。n在圖7中，電子控制裝置根據(jù)發(fā)動機(jī)和負(fù)荷的旋轉(zhuǎn)確定理論噴射壓力，同時，噴射石油的實(shí)際壓力從壓力傳感器從管道轉(zhuǎn)移到電子控制裝置，實(shí)際噴射壓力比較了壓力。從理論上講，加壓燃料泵是用密封電路驅(qū)動的，保持鋼管的壓力穩(wěn)定，從發(fā)電機(jī)到發(fā)動機(jī)的油噴射壓力保持穩(wěn)定。圖7油軌壓力控制原理

總結(jié)為了遵守日益嚴(yán)格的國家排放條例，目前正在更多地注意在汽車柴油機(jī)中使用電力控制的噴射系統(tǒng)，這是汽車柴油機(jī)開發(fā)的主要方向之一。隨著現(xiàn)代工業(yè)和電子制造技術(shù)的發(fā)展，對經(jīng)濟(jì)、能源和柴油發(fā)動機(jī)排放特性的需求日益增長，因此，這些領(lǐng)域的改進(jìn)和改進(jìn)在以后階段是必要的。

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