2022年柴油机共轨电控喷油系统控制技术探析 .docx

《2022年柴油机共轨电控喷油系统控制技术探析 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年柴油机共轨电控喷油系统控制技术探析 .docx（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目录摘要 关键词 . .2 . 2 前言 . . .2 一、 柴油机共轨式电控燃油喷射技术简介 . 2 二、柴油机共轨电控喷油的特点 . .3 三、 柴油机共轨电控燃油喷射技术的优点 .3 四、 柴油机电控喷油系统的原理和类型 . .4 五、 喷油压力掌握技术 . . .5 六、 喷油量掌握技术 . .7 七、喷油率掌握技术 . .8 八、喷油定时掌握技术 .9 九 、柴油机共轨电控燃油喷射技术的进展方向 终止.10 语 ； .11 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - -

2、 摘要为了降低柴油机的能源消耗和削减废气排放污染,满意节能和排放法规的要求,柴油机 电子掌握技术成为当今内燃机进展的必定趋势；为此,从柴油机的电控原理动身,探讨了柴 油机的位置掌握和时间掌握技术,分析了柴油机高压共轨电控喷油系统的压力掌握技术、喷 油量掌握技术、喷油率掌握技术和喷油定时掌握技术关键词动力机械工程；柴油机共轨电控喷油系统；分析；时间压力掌握；喷量掌握；喷油定 时掌握前言在过去的几十年里,我国车用柴油机虽然得到了飞速的进展,但是柴油机产品的质量一 般不高,牢靠性较差,能耗高,排放污染严峻,动力性、紧 凑性、振动和噪音等指标也较低；近年来,国外柴油机普遍采纳电子掌握技术、直喷式高压

3、喷射技术以及增压中冷、废气再循环和多气门技术,电子控 制共轨喷射技术也进入了有用普及阶段；要实现内燃机工业的可连续进展,电控共轨喷射技 术已势在必行；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一柴油机共轨式电控燃油喷射技术简介 随着世界各国城市交通运输车辆、船舶的急剧增加,柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染 源；世界各国业已开头查找和实行有效的技术措施主动地削减和掌握污染物的排放；柴油机共轨式电控 燃油喷射技术是一项较为胜利的掌握污染排放的新技术；一、共轨式电控燃油喷射技术的原理 共轨式电控燃油喷射技术通过共轨直

4、接或间接地势成恒定的高压燃油,分送到每个喷油器,并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合,定时、定量地掌握喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量,从而保证柴油机达到正确的燃烧比和良好的雾化,以及正确的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放；现在该项新技术已开头在国外以柴油机供应动力的汽车上投入使用；这是世界汽车工业为满意日益严格的废气排放标准的必定趋势；二 柴油机共轨电控喷油的特点柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术,由于它集成了运算机掌握技术、现 代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身；它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力 和喷油量的掌握,而且能实现预喷射和后喷,从而优化

5、喷油特性外形,降低柴油机噪声和大 大削减废气的排放量；该技术的主要特点是：采纳先进的电子掌握装置及配有高速电磁开关阀,使得喷油过程的掌握特别便利,并且可控参数多,益于柴油机燃烧过程的全程优化；采纳共轨方式供油,喷油系统压力波动小,各喷油嘴间相互影响小,喷射压力掌握 精度较高,喷油量掌握较精确；高速电磁开关阀频响高,掌握敏捷,使得喷油系统的喷射压力可调范畴大,并且能 便利地实现预喷射、后喷等功能,为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放供应 了有效手段；系统结构移植便利,适应范畴宽,不像其它的几种电控喷油系统,对柴油机的结构 形式有特地要求；特别是高压共轨系统,均能与目前的小型、中型及重型

6、柴油机很好匹配,名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 因而市场前景看好；三柴油机共轨电控燃油喷射技术的优点柴油机共轨电控燃油喷射技术集运算机掌握技术、现代传感检测技术以及先进的喷 油器结构于一身,不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的掌握,而且仍能实 现预喷射和后喷,从而优化喷油特性、减低柴油机噪声和大大削减废气的排放量；详细优点 有；1,采纳先进的电子掌握装置及配有高速电磁开关阀,使得喷油过程的掌握特别方 便,并且可控参数多,利于柴油机燃烧过程的全程优化；2,采纳共轨方式供油,喷油系统压力波动小,各喷油器间

7、相互影响小,喷射压力 掌握精度较高,喷油量掌握较精确；3,高速电测开关阀频率高,掌握敏捷,使得喷油系统的喷射压力可调范畴大,并 且能便利的实现预喷射、后喷等功能,为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放 供应了有效手段；4,系统结构移植便利,适应范畴广,不像其他的电控燃料喷射系统,对柴油机的 结构形式有特地要求,特别是高压共轨系统,与目前的中小型及重型柴油机均都能很好地匹 配；四柴油机电控喷油系统的原理和类型4.1 原理名师归纳总结 柴油机燃油喷射具有高压、高频和脉动等特点,其喷射压力高达60150MPa,是汽油机喷射的几百第 4 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料

8、- - - - - - - - - 倍甚至上千倍；另外,柴油机喷射对喷射量和定时精度要求特别高,相对于柴油机活塞压缩上止点角度 位置的测量,远比汽油机要求精确,这就导致了柴油机喷射的电控传感器、执行器和掌握器比汽油机要 复杂得多；柴油机在机械掌握时代就已经有直列泵、安排泵、泵喷嘴和单体泵等结构完全不同的系统,每个系 统各有其特点和适用范畴,又有多种不同的结构,实施电子掌握技术的执行机构也相对比较复杂,因此 形成了柴油机电控喷射系统的多样化；柴油机电控喷油系统由传感器、电控单元ECU 和执行器3 部分组成；传感器包括柴油机转速传感器、加速踏板位置传感器、供油拉杆位置传感器、喷油时刻传感器、车速传

9、感器、进气压力传感器、进气温度传感器、燃油温度传感器及冷却水温度传感器等；电控单元（ECU ）依据各种传感器实时检测到的柴油机运行参数,与 ECU 中预先已经储备的技术参数值或参数脉谱（MAP ）图相比较,按其正确值或运算后的目标值把指令输送给执行器,执行器依据 而实现各工况下的正确掌握； 4.2 类型ECU 的指令,掌握喷油量、喷油时刻和喷油规律,从4.2.1 位置掌握式（第代）在原有喷油泵、高压管和喷油嘴系统的基础上,只是对齿条式滑套的移动位置由原先的机械调速掌握改 为电子掌握；其仅能掌握喷油量,掌握范畴小,精度也较差,在直列泵和安排泵上都有应用；4.2.2 时间掌握式（第代）用高速电磁阀

10、直接掌握高压燃油的适时喷射,仍旧保留原有的喷油泵、高压油管和喷油嘴系统,也 有采纳新型高压燃油系统的；用高速电磁阀直接掌握高压燃油的喷射,喷油始点取决于电磁阀开闭时 刻,喷油量取决于电磁阀开闭的长短,因而既可掌握喷油量,也可掌握喷油时刻；4.2.3 时间压力掌握式（第代）电控共轨式喷油系统是用一个高压油泵在柴油机的驱动下,以肯定的速比连续将高压燃油输送到共 轨（共用高压油道）内,高压燃油再由共轨送入各缸喷油器；高压油泵不但向共轨供油以保护所需的共 轨压力,而且通过连续调剂共轨压力来掌握喷射压力；同时,采纳压力时间式燃油计量原理,用高速 电磁阀掌握喷射过程、喷油压力、喷油量、喷油定时及喷油规律,

11、由电控单元（ECU ）依据各传感器的适时信息进行适时掌握；该系统可实现高压喷射,最高已达200MPa；喷油定时和喷油量可适时调剂,并能实现预喷射,调剂喷油速率,实现抱负的喷油规律,从而优化燃烧过程,使发动机油耗、烟度、噪声 及排放等性能指标明显改善；五喷油压力掌握技术在一般液压传动系统中,对定量泵系统均采纳溢流阀来调剂系统的压力；在车用柴油机共轨喷油系 统中,高压油泵在柴油机的驱动下,会随发动机转速的变化而变化,且变化范畴很大；高压油泵的输出 流量也会大幅度变化；如高压油泵按低速最大喷量的要求设计,会使高压油泵在高速时输出超高压的油 液,致使大部分高压燃油通过溢流阀泄走,从而损耗功率,降低发动

12、机总效率；因此,在共轨喷油系统 中,常采纳其它方法来调剂喷油压力；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.1 变排量技术变排量就是依据发动机的转速和负荷变化来调剂高压油泵的排量,从而实现对喷油压力调剂的功能；图 1 为日本电装公司的 ECDU2 共轨喷油系统的压力掌握系统图；ECD 系统要进行两级运算：第一级是由各种传感器信号确定的目标喷射压力 f1 p ；其次级是为实现f1 p ,确定接通压力掌握阀的脉冲启动时间 fT ； f1 p 靠基本的目标喷油压力 fb p 来确定, fb p 由发动机转速 e N 和负荷

13、f1 Q 来确定,仍要进行冷却水温、进气压力和进气温度的补偿；依据目标压力 f1 p 和共轨压力传感器所测得共轨内实际喷油压力 c p 的差值,应用模糊 PID 的校正得到 fbk T , 然后与基本的控制阀启动时间 fb T 进行相加,得到最终的掌握阀变动时间 fT ；最终,经过时间间隔 fT （以气缸检测传感器的信号作为计时标准的开头）,压力掌握阀 PCV 启动关闭；在启动、柴油机空转或油机低速运转时,对 PCV 阀进行开环掌握,以快速获得共轨油压；随着发动机转速的上升或共轨油压的上升,PCV 阀 将自动转入闭环掌握；5.2 进油节流调剂技术进油节流调剂技术就是在高压油泵的进油口（即吸油口

14、）处安装一节流阀,通过调剂该节流阀流截面的 大小来调剂油泵的吸油量,从而实现对油泵输出油量的调剂,达到对共轨油压的调剂；进油节流阀可以 是电磁比例节流阀或电磁溢流阀,通过电磁吸力与弹簧力的平稳位置来实现压力调剂,名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 如图 2 所示；六 喷油量掌握技术 共轨电控喷油系统的喷油量掌握都实行高速电磁开关阀；电磁阀关闭时刻为喷油始点,电磁阀关 闭时间长短即为喷油量的大小；但是,驱动电磁阀的脉宽不仅取决于喷油量,而且仍取决于共轨压力 的大小； ECD U2 电控喷油系统的喷油量掌握框图 如图 3

15、 所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在电控单元内进行两级运算：第一级运算喷油量,在由各传感器供应信息的基础上确定每次喷射的目标喷量 vb q ；其次级是确定驱动电磁阀的脉宽；在运算喷油量时,要分别检索 vb q 和 vfu q ； vb q 取决于发动机转速 e N 和加速踏板位置 cep A ； vfu q 为答应的最大喷油量,取决于发动机转速 e N 、进气压力 im P 和进气温度 hA T ；为了得到目标喷油量,要从 vb q 和 vfu q 中挑选最小值；由于喷油量 vf1 q 是电磁阀掌握脉宽 q

16、 T 和共轨压力 c P （喷油压力）的函数,即 vf1 q = f q T , c P ,它是精确的“ 时间压力运算系统”,所以依据目标喷油量 vf1 q 和共轨压力就可以得到 q T ； ECU 在得到 q T 后, 指令驱动电磁阀动作； BOSch 公司的 CR 共轨喷油系统采纳二位二通常闭式电磁阀,通过掌握腔实现燃油的喷射掌握；二位二通电磁阀不仅可实现喷油量和喷油定时的精确柔性掌握,仍可实现喷油速率的精确控制；七 喷油率掌握技术喷油率是指喷油量对喷油时间（或喷油角度）的微分随时间或曲轴转角的变化关系,即喷射率的波形,也就是喷油规律；喷油率是柴油机燃烧的重要参数之一,改善燃烧过程的关键技

17、术之一是通过掌握喷油率来掌握燃烧过程,以实现其抱负化；一般喷油率曲线可分为 3 部分：一是喷油初期（即着火推迟期）,从喷油到着火燃烧；二是喷油中期,即从着火燃烧到喷油压力升至最高；三是喷油后期,从喷油压力最高值到喷油终止；抱负的喷油率外形曲线如图 4 所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 日本电装公司的 ECDU2 高压共轨电控喷油系统,由三通阀（TWV ）通过掌握喷油器掌握腔中的压力来实现喷油过程掌握；美国的 HEVI 共轨液压式喷油系统,是通过其电控喷油器中增压柱塞和柱塞套上的精密孔道回油掌握来实现喷油速率外

18、形掌握的；而德国 Bosch 公司的 CR 共轨喷油系统是通过给高速电磁阀多次通电,实现多段喷射、预喷射和后喷射；八 喷油定时掌握技术名师归纳总结 喷油定时掌握系统的框图如图 5 所示；第 9 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在 ECU 中进行两级运算：第一级是依据各种传感器信号确定目标喷射始点时刻 fi ；其次级是为了实现目标喷射始点时刻 fi ,确定三通电磁阀通电启动时刻 c T ；图 5 中, b 是由发动机转速和负荷来确定基本喷射定时 fi 的；为了确定目标喷射定时 fi ,仍要加上进气压力补偿 p 和水温补偿值 w ； 因

19、fi 是以曲轴转角（上止点前）值表示的,所以要依据发动机转速换算成时间,然后再得到从参考计时标准 30 信号算起的时间间隔 c T ,最终得到三通阀通电起点；三通阀通电后,喷油器掌握室内的高压燃油在针阀快速打开时快速喷出；与喷油量掌握不同,喷油定时的掌握含有从曲轴转角到时间的换算；受到发动机转速的影响,转速的测量精度至关重要；因此,柴油机转速传感器和测量电路精度要求很高,转速传感器多为磁电式或霍尔式；传感器的输出信号经过测量电路的处理和采集,猎取发动机飞轮端的瞬时转速信号,从而实现喷油定时掌握；九 柴油机共轨电控燃油喷射技术的进展方向正是由于共轨电控燃油喷射技术具有很多优点,所以该技术一经问世

20、,就得到世界上大多数柴油机制造厂商的青睐,其中,高压共轨系统被认为是20 世纪内燃机技术的三大突破之一；现在国内外很多内燃机专家学者都在致力于该项新技术的讨论,并着手开发新一代的高压共轨系统产品及其与之配套的产名师归纳总结 品；目前,这一项技术的进展方向有：1,牢靠保证高压共轨系统的恒高压密封性；2,尽量降低高压共第 10 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不匀称；3,进一步优化高压共轨系统三维掌握数据；4,解决微结构、高频响电磁开关阀涉及与制造过程中的关键技术；终止语由于高压共轨式燃油喷射系统具有可以对喷油定时、喷油连续期、喷油压力、喷油规律进行柔性调剂的特点,该系统的采纳可以使柴油机的经济性、动力性和排放性能都有进一步的提高,在有利于环境保护的同时,也必将促进柴油机、汽车工业及与之相关产业的向前进展；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页