【正文】 使柴油機(jī)同時(shí)滿(mǎn)足各種要求的有效手段 ,而電控單元是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，其中的硬件和控制軟件設(shè)計(jì)是否合理將對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)產(chǎn)生決定性的影響。車(chē)用柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尤其是新興的電子控制技術(shù)，對(duì)于廣大汽車(chē)駕駛與維修人員來(lái)說(shuō)有著十分重要的意義。隨著柴油機(jī)數(shù)量的不斷增多，也引起了人們對(duì)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)被提到首要位置?？刂迫紵阅艿淖钪饕姆椒ㄓ袃?種：一是合理組織燃燒室內(nèi)的渦流；二是采取燃燒室內(nèi)燃油高壓噴射。噴射初期的噴射率是決定預(yù)混合氣量的重要因素之一，為了降低 NOx 和噪聲，噴射初期希望噴射率低一些。所以，現(xiàn)代直噴式柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)必須具備以下要求： a．具有高的噴射壓力，且壓力靈活可調(diào)； b．能夠精確控制噴油定時(shí)和噴油量； c．能夠最優(yōu)控制燃油噴射率； d．?dāng)嘤透纱唷ｋ妵姴裼蛧娚湎到y(tǒng)由信號(hào)輸入裝置（傳感器）、電子控制單元（ ECU）和執(zhí)行元件三大部分，如圖21 所示。 5 柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 柴油機(jī)電子控制技術(shù)始于 20 世紀(jì) 70 年代， 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，英國(guó)盧卡斯公司、德國(guó)博世公司、奔馳汽車(chē)公司、美國(guó)通用的底特律柴油機(jī)公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十鈴汽車(chē)公司及小松制作所等都競(jìng)相開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品并投放市場(chǎng)，以滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。依靠傳統(tǒng)的機(jī)械控制噴油系統(tǒng)已無(wú)法滿(mǎn)足上述要求，也難以實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油壓力和噴射正時(shí)完全按最佳工況運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。通過(guò)分析柴油機(jī)噴油規(guī)律得到：噴入燃料的霧化質(zhì)量、汽缸內(nèi)氣體的流動(dòng)以及燃燒室形狀等均直接影響燃燒過(guò)程的進(jìn)展以及有害排放物的生成。隨著國(guó)際上日益嚴(yán)格的排放控制標(biāo)準(zhǔn) (如歐洲Ⅳ、Ⅴ標(biāo)準(zhǔn) )的頒布與實(shí)施，無(wú)論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，解決的辦法之一是 采用電子控制燃油噴射的技術(shù)。自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于柴油機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)正好可以實(shí)現(xiàn)多功能的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而保證柴油機(jī) 動(dòng)力性、燃料使用經(jīng)濟(jì)性、可靠性和操作方便性等性能充分發(fā)揮。 （ 4）擴(kuò)展了故障診斷、聯(lián)絡(luò)等功能 采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，可方便地與微型計(jì)算機(jī)相連，很容易實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)性能檢測(cè)與故障診斷功能，柴油機(jī)運(yùn)行及檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳遞等問(wèn)題也迎刃而解，便于科學(xué)管理和使用。柴油機(jī)電控技術(shù)有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是柴油噴射電控執(zhí)行器復(fù)雜，二是柴油電控噴射系統(tǒng)的多樣化。而且柴油噴射對(duì)噴射正時(shí)的精度要求很高，相對(duì)于柴油機(jī)活塞上止點(diǎn)的角度位置遠(yuǎn)比汽油機(jī)要求準(zhǔn)確，這就導(dǎo)致了柴油噴射的電控執(zhí)行器要復(fù)雜得多。其中，電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力非常高，可以達(dá)到 200MPa，并且泵和噴嘴裝在一起，所以只需要很短的高壓油引導(dǎo)部分，泵噴嘴系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)很小的預(yù)噴量，其噴油特性是三角形的，并采用了分段式預(yù)噴射，這是很符合柴油機(jī)的要求 (大眾公司的 TDI 發(fā)動(dòng)機(jī)就是使用這種技術(shù) )。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(duì)齒條或滑套的運(yùn)動(dòng)位置由原來(lái)的機(jī)械調(diào)速器控制改為計(jì)算機(jī)控制，如圖 22 所示。這類(lèi)技術(shù)已發(fā)展到了可以同時(shí) 控制定時(shí)和預(yù)噴射的 TICS 系統(tǒng)。在電控共 軌式燃油噴射系統(tǒng)中，對(duì)噴油量的控制采用“時(shí)間－壓力控制”或“壓力控制”，用的最多的是“時(shí)間－壓力控制”方式，如圖 23 所示。在系統(tǒng)中， ECU 根據(jù)實(shí)際的共軌壓力信號(hào)對(duì)共軌壓力進(jìn)行閉環(huán)控制 [2]。如今歐洲每推出一款新車(chē)都會(huì)配有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)型。 柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：省油、環(huán)保、動(dòng)力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)、維修方便，只要解決缺點(diǎn)就具有更大的市場(chǎng)前景，而實(shí)現(xiàn)電控柴油機(jī)的方案現(xiàn)在看來(lái)是一個(gè)很好的解決措施。 單體泵技術(shù) 圖 31 單體泵的外形圖 德?tīng)柛Ｔ谥匦蛙?chē)上采用單體泵系統(tǒng)。在單體泵上采用了類(lèi)似于共軌 I2C 的系統(tǒng)一致性控制，來(lái)優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的性能。 單體泵系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì) 單體泵系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)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(chǎng)上得到了 10 年甚至是 15 年的實(shí)際使用時(shí)間、數(shù)百萬(wàn)輛整車(chē)使用的證明。德?tīng)柛Ｒ苍谘邪l(fā) 2021 年以后新的排放法規(guī)所要求的新的系統(tǒng)。因此，早在 1905 年柴油發(fā)動(dòng)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。 （ 2）旁通閥：若燃油內(nèi)有空氣，則通過(guò)此處排出。 （ 6）燃油泵：燃油泵是間歇式葉片泵，其優(yōu)點(diǎn)是在較低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)也可供油。否則，泵噴嘴的油溫將會(huì)不同，并且泵噴嘴被提供不同質(zhì)量的燃油。 在國(guó)內(nèi)很多的乘用車(chē)上使用泵噴嘴，如：寶來(lái) TDI、途安 TDI 和奧迪 TDI 等。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。由于噴油壓力調(diào)節(jié)寬泛，采用共軌技術(shù)的柴油車(chē)能更好地適應(yīng)各種工況，起步也不會(huì)困難。 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。即使在壓力較低的情況 16 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。在膨脹過(guò)程中進(jìn)行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200～ 250℃，降低了排氣中的碳?xì)?化合物。省去了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)單。 圖 36 壓電直列式噴油器 1電動(dòng)輸油泵 2燃油濾清器 3回油閥 4回油儲(chǔ)存器 5CP1 高壓泵 6高壓控制閥 7共管壓力傳感器 (RPS)8共管 9噴油器 10ECU控制單元 11油溫傳感器 12其它傳感器 此套采用新研發(fā)的壓電直列式噴油器的系統(tǒng)使帶預(yù)噴和后噴的噴油率曲線范圍更為自由。除此之外，共軌系統(tǒng)還提供了更廣闊的擴(kuò)展功能和在燃燒過(guò)程設(shè)計(jì)上更多大的自由度，它可 17 以使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以更低的排放、更好的 燃油經(jīng)濟(jì)性和低噪聲運(yùn)行。 獨(dú)立的噴射壓力控制 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)。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。 18 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(dòng)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。當(dāng)供油系統(tǒng)具有預(yù)噴射能力后將會(huì)使控制小油量的能力進(jìn)一步降低。 降低驅(qū)動(dòng)扭矩沖擊載荷 燃油噴射系統(tǒng)在很高的壓力下工作，既增加了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需要的平均扭矩，也加大了沖擊載荷。人們?cè)絹?lái)越發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)的無(wú)窮魅力：高扭矩、高壽命、低油耗、低排放，柴油機(jī)成為解決汽車(chē)能源問(wèn)題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手