第1讲第四章--柴油机电喷技术概要优秀PPT.ppt
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1、第四章 柴油机电子喷射系统柴油机的特点:柴油机的特点:压缩比大(压缩比大(1522,汽油,汽油610)热效率高热效率高燃油价格和消耗低燃油价格和消耗低不要点火系统,工作牢靠不要点火系统,工作牢靠排放污染物气体少排放污染物气体少第四章 柴油机电子喷射系统柴油机和柴油机电子喷射技术背景:柴油机和柴油机电子喷射技术背景:(1)柴油机功率大,燃油消耗率低,传统的机械限制系)柴油机功率大,燃油消耗率低,传统的机械限制系统限制喷油量和喷油正时已经很成熟。统限制喷油量和喷油正时已经很成熟。(2)主要是排放和燃油经济性驱动电子喷射系统的需求,)主要是排放和燃油经济性驱动电子喷射系统的需求,降低降低 NOx 排
2、放须要降低气缸内最高压力和最高温度,排放须要降低气缸内最高压力和最高温度,这就要求喷射正时滞后,但喷射正时滞后会带来烟度上这就要求喷射正时滞后,但喷射正时滞后会带来烟度上升、经济性和动力性降低。冲突解决方法:除提高喷射升、经济性和动力性降低。冲突解决方法:除提高喷射压力和喷射速率、缩短喷射持续时间外,用电子限制的压力和喷射速率、缩短喷射持续时间外,用电子限制的方法寻求最优的喷油正时。方法寻求最优的喷油正时。(3)为了降低燃烧噪声和)为了降低燃烧噪声和NOx 排放,要求在主喷射之前排放,要求在主喷射之前有一个小的预喷射量,预喷射量、预喷射和主喷射之间有一个小的预喷射量,预喷射量、预喷射和主喷射之
3、间的时间间隔能依据不同的工况变更。喷射的瞬时速率也的时间间隔能依据不同的工况变更。喷射的瞬时速率也希望得到限制。希望得到限制。第四章 柴油机电子喷射系统柴油混合气的特点:柴油混合气的特点:(1)粘度大,挥发性差,只能高压缸)粘度大,挥发性差,只能高压缸内喷射雾化内喷射雾化(2)混合气形成的时间短()混合气形成的时间短(1535曲曲轴角),成分不匀整,简洁形成排轴角),成分不匀整,简洁形成排气黑烟气黑烟(3)须要较大的过量空气系数)须要较大的过量空气系数(4)混合气在高温高压下自然,燃烧)混合气在高温高压下自然,燃烧限制困难限制困难第四章 柴油机电子喷射系统柴油混合气的形成:柴油混合气的形成:压
4、缩行程终了干脆在缸内高压喷射雾化,与吸压缩行程终了干脆在缸内高压喷射雾化,与吸入的空气混合。影响混合气形成的因素:入的空气混合。影响混合气形成的因素:(1)供油时间和喷油时间)供油时间和喷油时间(2)喷油规律:受泵的机械特性的影响,影响动)喷油规律:受泵的机械特性的影响,影响动力性、燃油经济、排放和振动噪声力性、燃油经济、排放和振动噪声(3)燃油喷雾:喷雾要与燃烧室及气流设计协作)燃油喷雾:喷雾要与燃烧室及气流设计协作(4)喷油压力:影响喷油量和雾化效果)喷油压力:影响喷油量和雾化效果(5)过量空气系数:柴油机接受较大的过量空气)过量空气系数:柴油机接受较大的过量空气系数系数第四章 柴油机电子
5、喷射系统柴油机电子喷射的特点:柴油机电子喷射的特点:高频、高压(高频、高压(60200MPa)和脉动,对和脉动,对喷射正时要求高喷射正时要求高柴油机电子喷射的关键技术:柴油机电子喷射的关键技术:柴油喷射电控执行器柴油喷射电控执行器主要的限制量:主要的限制量:喷油量和喷油正时(喷油正时比汽油机喷油量和喷油正时(喷油正时比汽油机严格)严格)第四章 柴油机电子喷射系统柴油机供油提前角和喷油提前角:柴油机供油提前角和喷油提前角:喷油正时由提前角限制。喷油正时由提前角限制。喷油泵第一缸柱塞起先向喷油器供油时,喷油泵第一缸柱塞起先向喷油器供油时,第一缸的活塞距上止点行程所对应的曲轴转第一缸的活塞距上止点行
6、程所对应的曲轴转角称为供油提前角(静态提前角)。角称为供油提前角(静态提前角)。喷油泵第一缸喷油器起先向气缸喷油时,喷油泵第一缸喷油器起先向气缸喷油时,第一缸的活塞距上止点行程所对应的曲轴转第一缸的活塞距上止点行程所对应的曲轴转角称为喷油提前角(动态提前角)。角称为喷油提前角(动态提前角)。提前角过大,引起发动机粗暴;提前角提前角过大,引起发动机粗暴;提前角过小,带来排气黑烟,动力下降。过小,带来排气黑烟,动力下降。4.1 柴油机电子喷射系统柴油机燃油喷射限制系统(结构)分类:柴油机燃油喷射限制系统(结构)分类:直列泵、安排泵、泵喷嘴和单缸泵直列泵、安排泵、泵喷嘴和单缸泵 柴油机在机械限制时代
7、的不同的系统各柴油机在机械限制时代的不同的系统各有其特点和适用范围,每种系统又有多种有其特点和适用范围,每种系统又有多种结构,导致在此基础上实施的电控技术呈结构,导致在此基础上实施的电控技术呈现出多样性。现出多样性。柴油机燃油电子喷射系统分类:柴油机燃油电子喷射系统分类:位置限制系统位置限制系统 时间限制系统时间限制系统 共轨限制系统共轨限制系统4.1 位置限制系统 保留原机械限制系统中的“喷油泵-高压油管-喷油器”系统,用电控装置代替机械调速器和供油提前器,对油量调整杆(直列泵)和溢流环(VE安排泵)的位置以及油泵主、从动轴的相互位置进行连续调整,以限制喷油量和喷油正时。继承性强,安装便利,
8、便于老产品电控改造。不能对喷油率和喷油压力的限制,不能分缸限制,响应慢。4.1 位置限制系统电子限制直列泵电子限制直列泵喷射系统:喷射系统:保留原机械保留原机械限制系统中的限制系统中的“喷油泵喷油泵-高压高压油管油管-喷油器喷油器”系统,用电子系统,用电子调速器和电子调速器和电子提前器代替机提前器代替机械调速器和供械调速器和供油提前器。油提前器。电子限制直列电子限制直列泵电子调速泵电子调速器:利用电器:利用电磁力调整齿磁力调整齿杆位置限制杆位置限制油量,供应油量,供应齿杆位置信齿杆位置信号和发动机号和发动机转速信号,转速信号,并放大信号。并放大信号。电子限制电子限制直列泵直列泵电子调电子调速器
9、原速器原理简图理简图电子限制直列泵电子提前器电子限制直列泵电子提前器电子限制安排泵喷油器原理电子限制安排泵喷油器原理电子限制安排泵电动调速器电子限制安排泵电动调速器电子限制安排泵时间限制器电子限制安排泵时间限制器4.2 时间限制系统 接受高速强力电磁溢流阀来限制喷油始点和喷油量。电磁阀通电阀关闭喷油,断电阀开启喷油器泄压停止喷油。喷油始时起先于电磁阀关闭时刻,喷油量取决于阀关闭的持续时间。喷油正时限制机构依据曲轴角度传感器和泵角度传感器反馈的信号限制喷油正时。能变更喷油压力和喷油率,能分缸限制,响应快。时间限制型电子限制安排泵时间限制型电子限制安排泵时间限制型电子限制安排泵时间限制型电子限制安
10、排泵电子限制安排泵的电磁溢流阀电子限制安排泵的电磁溢流阀电子限制安排泵的电磁溢流阀电子限制安排泵的电磁溢流阀工作原理工作原理电子限制泵喷嘴系统工作原理电子限制泵喷嘴系统工作原理电子限制泵喷嘴系统工作原理(时间限制型)电子限制泵喷嘴系统工作原理(时间限制型)电子限制泵喷嘴结电子限制泵喷嘴结构示意图构示意图预喷油预喷油预喷油结束预喷油结束主喷油主喷油主喷油结束主喷油结束高压腔进油高压腔进油 4.3 共轨限制系统 所谓共轨式电喷系统,又称公共轨道式电控喷油系统。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管,由电磁阀和压力传感器构成反馈压力调整,对公共供油管内的油压实现精确限制,使高压油管压力大小与发动机
11、的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变更的程度,因此,也就削减了传统柴油机的缺陷。有削减柴油机的尾气排放量、改善噪声、降低燃油耗等方面的综合性能。喷射压力干脆取决于共轨中的压力,喷油压力高可调(120160MPa)。通过喷油器上的高速电磁阀限制喷油量和喷油定时以及喷射速率。可以敏捷调整预喷射和主喷射的油量、喷射的时间间隔。4.3 共轨限制系统共轨式电喷系统分类依据喷油高压形成的不同两种基本型式有:(1)高压共轨系统。高压输油泵(压力在120MPa以上)干脆产生高压燃油后,再分送到各喷油器;高速电磁阀(响应在200s左右)快速打开或关闭限制喷油器工作 (2)中压共轨系统。中压输油
12、泵(压力为10-13MPa)将中压燃油输送到共轨中,再分送至带有增压柱塞的喷油器中;当高速电磁阀开关阀快速开启或关闭限制燃油器工作,迅即通过高压柱塞的增压作用,将从共轨中来的中压燃油加压至高压(120-150MPa)后喷出或停喷。高压共轨系统与中压共轨系统的主要判别在于,高压燃油的获得方式不同;前者由高压燃油泵干脆供应,而后者则借助于增压柱塞增压后获得。高压电子限制共轨系统的组成高压电子限制共轨系统的组成 电子限制共轨系统的燃油供应系统组成电子限制共轨系统的燃油供应系统组成 中中压压电电子子限限制制共共轨轨系系统统的的组组成成电子限制喷油器电子限制喷油器4.3 共轨限制系统1、工作原理、工作原
13、理4.3 共轨限制系统2、限制功能、限制功能 调整喷油压力调整喷油压力 调整喷油量调整喷油量 调整喷油率调整喷油率 调整喷油时间(开启时间和关闭时间)调整喷油时间(开启时间和关闭时间)3、喷射方式、喷射方式 一段喷油、两段喷油和多段喷油一段喷油、两段喷油和多段喷油4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(1)喷油量的限制 通过喷油开启时间和结束时间限制 基本喷油量限制、怠速喷油量限制、起动喷油量限制、不匀整油量补偿和恒定车速喷油量限制4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(1)喷油量的限制 通过喷油开启时间和结束时间限制 基本喷油量限制、怠
14、速喷油量限制、起动喷油量限制、不匀整油量补偿和恒定车速喷油量限制4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(1)喷油量的限制 通过喷油开启时间和结束时间限制 基本喷油量限制、怠速喷油量限制、起动喷油量限制、不匀整油量补偿和恒定车速喷油量限制4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(1)喷油量的限制 通过喷油开启时间和结束时间限制 基本喷油量限制、怠速喷油量限制、起动喷油量限制、不匀整油量补偿和恒定车速喷油量限制4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(1)喷油量的限制 通过喷油开启时间和结束时间限制 基本喷油量限制、怠
15、速喷油量限制、起动喷油量限制、不匀整油量补偿和恒定车速喷油量限制4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(2)喷油时间(正时)的限制4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(3)喷油压力限制:喷油压力高可降低燃油消耗和微粒排放,但会增加燃烧噪声和氮氧化合物排放,高负荷须要高喷油压力4.4 柴油机电子喷射系统的限制功能柴油机电子喷射系统的限制功能:(4)喷油率限制n车用柴油发动机电控系统的发展车用柴油发动机电控系统的发展n与现代汽车汽油机电控技术的发展背景一样,面对无法回避的局部和全球性的环境和能源问题,现代汽车柴油发动机不得不接受和发展电子限
16、制系统,以便保持汽车柴油发动机的可持续发展,与现代汽车汽油机电控技术的发展背景一样,面对无法回避的局部和全球性的环境和能源问题,现代汽车柴油发动机不得不接受和发展电子限制系统,以便保持汽车柴油发动机的可持续发展,更充分发挥柴油发动机固有的优点更充分发挥柴油发动机固有的优点(低油耗和低低油耗和低CO2排放排放)。近年来柴油发动机电控系统的发展势头是令人瞩目的。以柴油汽车用得最多的欧洲为例。近年来柴油发动机电控系统的发展势头是令人瞩目的。以柴油汽车用得最多的欧洲为例,由于欧洲道路车辆用多缸柴油发动机从由于欧洲道路车辆用多缸柴油发动机从2000年年起先执行欧起先执行欧3排放标准,电控技术已在需满足欧
17、排放标准,电控技术已在需满足欧3标准的柴油发动机上普遍运用标准的柴油发动机上普遍运用,一些大的厂商则早已着手研制满足欧一些大的厂商则早已着手研制满足欧4排放标准的电控柴油发动机排放标准的电控柴油发动机,现在现在,电控共轨系统在多缸柴油发动机上的应用已电控共轨系统在多缸柴油发动机上的应用已明显增多。明显增多。n现代轿车柴油发动机电控系统的新技术现代轿车柴油发动机电控系统的新技术n1、时间限制的柴油电喷技术、时间限制的柴油电喷技术 柴油发动机的新一代电喷系统接受时间限制柴油发动机的新一代电喷系统接受时间限制,用高速电磁阀取代传统的机械喷阀用高速电磁阀取代传统的机械喷阀,对高压燃油实现数字调整。现在
18、这种喷射系统渐渐向高压化迈进对高压燃油实现数字调整。现在这种喷射系统渐渐向高压化迈进,高压喷射可使柴油雾高压喷射可使柴油雾化得特别细化得特别细,发动机的燃烧过程进行得相当完善发动机的燃烧过程进行得相当完善,而且速度快而且速度快,同时又不明显提高燃烧温度。提高了直喷式柴油发动机压力同时又不明显提高燃烧温度。提高了直喷式柴油发动机压力,全面降低全面降低HC、CO、NOx、微粒物和碳烟的排放、微粒物和碳烟的排放,还能显著的降低油耗。还能显著的降低油耗。n2、共轨式电喷系统、共轨式电喷系统 它是柴油发动机高压喷射系统的一种,最高压力可达到它是柴油发动机高压喷射系统的一种,最高压力可达到220MPa。该
19、系统不再接受通用的脉动原理,而是接受压力时间计量原理。这种喷油系统可保证喷油压力不随发动机。该系统不再接受通用的脉动原理,而是接受压力时间计量原理。这种喷油系统可保证喷油压力不随发动机转数变更,可降低颗粒物的排放,电控共轨喷射又称为压力时间喷射或第三代喷射,它可分为中压共轨和高压共轨两大类。转数变更,可降低颗粒物的排放,电控共轨喷射又称为压力时间喷射或第三代喷射,它可分为中压共轨和高压共轨两大类。ECU产生的电脉冲按依次触发喷油器电磁阀,确定发动机每次喷油的产生的电脉冲按依次触发喷油器电磁阀,确定发动机每次喷油的起始和关闭时刻,电控共轨喷射还可接受多次喷射的方式来敏捷限制喷油的速率。起始和关闭
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