【正文】 0世紀(jì)三大突破之一，將成為 21世紀(jì)柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的主流。 第一代位置控制系統(tǒng) ?位置控制系統(tǒng)不僅保留了傳統(tǒng)的泵－管－嘴系統(tǒng)，還保留了 原噴油泵中的齒條、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，只是對(duì)齒條或者滑套的運(yùn)動(dòng)位置予以電子控制。 ?日本 Denso公司的 ECD－ V1，德國(guó) Bosch公司的EDC和日本 Zexel公司的 COVEC等都屬于位置控制的電控分配泵系統(tǒng)。日本 Zexel公司的 COPEC，德國(guó) Bosch公司的 EDR系統(tǒng)和美國(guó) Caterpillar公司的PEEC系統(tǒng) 等都屬于位置控制的電控直列泵系統(tǒng)。 第二代時(shí)間控制系統(tǒng) ?時(shí)間控制系統(tǒng)是用高速強(qiáng)力電磁閥直接控制高壓燃油，一般情況下，電磁閥關(guān)閉，開始噴油；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(shí)刻，噴油量取決于電磁閥關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間。傳統(tǒng)噴油泵中的齒條、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，對(duì)噴射定時(shí)和噴射油量控制的自由度更大。 ?日本 Zexel公司的 Model1電控分配泵，美國(guó) Detroit公司的 DDEC電控泵噴嘴、德國(guó) Bosch公司的 EUP13電控單體泵都屬于時(shí)間控制系統(tǒng)。屬于第二代電控噴射系統(tǒng)。 第三代共軌式電控噴射系統(tǒng) ?共軌式電控噴射系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的柱塞泵脈動(dòng)供油的原理，通過油錘響應(yīng)、液力增壓、共軌蓄壓或者高壓共軌等形式形成高壓。采用壓力時(shí)間式燃油計(jì)量原理，用電磁閥控制噴射過程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射油量和噴射定時(shí)的靈活控制。 ?高壓共軌系統(tǒng)被世界內(nèi)燃機(jī)行業(yè)公認(rèn)為 20世紀(jì)三大突破之一，將成為 21世紀(jì)柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的主流。德國(guó) Bosch公司、日本 Denso公司和英國(guó) Lucas公司都研制出了電控高壓共軌系統(tǒng)，并開始小批量向市場(chǎng)供貨。 ?德國(guó)戴姆勒 奔馳公司利用 Bosch公司的技術(shù)首先在世界范圍內(nèi)推出了采用新型高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的 4氣門直噴式柴油機(jī)，并用于 A、 C級(jí)轎車上。 ?日本 Hino公司利用 Denso公司的技術(shù)在新型 K13C型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和 J系列柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上均采用了高壓共軌系統(tǒng)，日本 Mitsubishi公司也利用 Denso公司的技術(shù)在重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用了高壓共軌系統(tǒng)。 電磁閥式噴油器 第三代共軌電控噴射系統(tǒng) ?高壓共軌系統(tǒng)利用較大容積的共軌腔將油泵輸出的高壓燃油蓄積起來，并消除燃油中的壓力波動(dòng)，然后再輸送給每個(gè)噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實(shí)現(xiàn)噴射的開始和終止。其主要特點(diǎn)可以概括如下： ?共軌腔內(nèi)的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內(nèi)的增壓機(jī)構(gòu)；而且共軌腔內(nèi)是持續(xù)高壓，高壓油泵所需的驅(qū)動(dòng)力矩比傳統(tǒng)油泵小得多； ?通過高壓油泵上的壓力調(diào)節(jié)電磁閥，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況以及經(jīng)濟(jì)性和排放性的要求對(duì)共軌 腔內(nèi)的油壓進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，尤其優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能。 ?通過噴油器上的電磁閥控制噴射定時(shí)，噴射油量以及噴射速率，還可以靈活調(diào)節(jié)不同工況下預(yù)噴射和后噴射的噴射油量以及與主噴射的間隔。 ?高壓共軌系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即高壓油泵、共軌腔及高壓油管、噴油器、電控單元、各類傳感器和執(zhí)行器。 ?供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進(jìn)油口，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內(nèi)，再由電磁閥控制各缸噴油器在相應(yīng)時(shí)刻噴油。 ?預(yù)噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。 ?這樣缸內(nèi)壓力升高率和峰值壓力都會(huì)下降，發(fā)動(dòng)機(jī)工作比較緩和，同時(shí)缸內(nèi)溫度降低使得 NOX排放減小。 ?預(yù)噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統(tǒng)的冷起動(dòng)性能。 ?主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時(shí)間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳?xì)渑欧拧? ?目前，開發(fā)出的新一代壓電直列式噴油器將代替電磁閥式噴油器。用于噴油器的 壓電晶體的結(jié)構(gòu)采用 多層技術(shù)多層壓電晶體執(zhí)行器由 20～ 200 陶瓷層燒結(jié)而成，層與層之間有電極，形成壓電晶體堆，生產(chǎn)技術(shù)與電容器相似。 ?利用逆壓電效應(yīng)，在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械力或機(jī)械運(yùn)動(dòng)。壓電直列式噴油器省去了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)單。 ?噴射壓力可從 20～ 200 MPa彈性調(diào)節(jié)，能精確控制小行程的噴油量，最小噴射量可控制在 。它直接將電能轉(zhuǎn)換為線形運(yùn)動(dòng) （機(jī)械能）。 ? 壓電晶體作用升程為其厚度的 1/1000，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，全行程動(dòng)作時(shí)間 ≈30 ，并允許針閥在低壓時(shí)緩慢開啟，針閥開關(guān)迅速，重復(fù)性好。 ? 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，位移精度高，響應(yīng)快等特點(diǎn)。多層壓電驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓低（可以在 5V下驅(qū)動(dòng)），可應(yīng)用于強(qiáng)磁場(chǎng)和真空環(huán)境，極低功耗、無磨損、可用于低溫環(huán)境、無電磁噪聲、響應(yīng)快 （微秒級(jí)）、大驅(qū)動(dòng)力（可以達(dá)到 50 000 N）、耐久性高（大于 109循環(huán)）。 ? 共軌系統(tǒng)第 3代 —— 壓電式 (piezo)共軌系統(tǒng)，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。沒有了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)單。壓力從 200～ 2023 bar彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在 ，減小了煙度和 NOx的排放。 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)致能量的浪費(fèi)和很高的燃油溫度。 ?第二代可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)需求而改變噴油壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。 ?第三代共軌系統(tǒng)為壓電式共軌系統(tǒng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng) ? 發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的核心功能由電控單元來實(shí)現(xiàn)。傳感器為EDC電控單元提供發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工況信息，電控單元對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行分析以后，根據(jù)預(yù)定的控制策略對(duì)執(zhí)行器發(fā)出控制信號(hào)，控制噴油量、噴油始點(diǎn)、增壓壓力、廢氣再循環(huán)和電熱塞系統(tǒng)。 噴油量控制系統(tǒng) ? EDC電控單元分析發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加速踏板位置和冷卻水溫等傳感器的信號(hào)，確定所需噴油量，并發(fā)相應(yīng)控制信號(hào)給噴油泵中的油量調(diào)節(jié)器。 ?通過安裝在油量調(diào)節(jié)器上的活塞位移傳感器的反饋，實(shí)現(xiàn)油量的閉環(huán)控制。在空氣量不夠的情況下為了避免黑煙，要根據(jù)煙度限制 MAP圖限制油量。 ?噴油定時(shí)控制系統(tǒng) ?噴油始點(diǎn)影響發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能 。 EDC電控單元通過噴油量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和冷卻水溫等信號(hào)確定最優(yōu)噴油始點(diǎn)，給噴油泵中的噴油始點(diǎn)控制閥 發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。 針閥升程傳感器 噴油始點(diǎn)控制閥 ?控制單元根據(jù)進(jìn)氣管壓力傳感器、進(jìn)氣管溫度傳感器和海拔傳感器等信號(hào)確定增壓壓力控制電信號(hào)，傳給增壓壓力控制閥。 ?增壓壓力控制閥把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成真空度信號(hào)，傳給廢氣渦輪增壓器上的增壓壓力調(diào)節(jié)閥，控制增壓壓力沿理想的特性曲線運(yùn)行。 具有排氣旁通、可變噴嘴環(huán)截面的 Garret VNT15渦輪增壓器 廢氣再循環(huán)（ EGR） ? 在控制單元內(nèi)，存有 EGR特性曲線，它包括發(fā)動(dòng)機(jī)各工況點(diǎn)所需的空氣量?？刂茊卧每諝饬髁總鞲衅鞯男盘?hào)，把實(shí)際進(jìn)氣量與標(biāo)定進(jìn)氣量進(jìn)行比較，為補(bǔ)償這個(gè)差值，對(duì) EGR控制閥發(fā)出相應(yīng)的控制電信號(hào)。 EGR控制閥把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成真空度信號(hào)傳給 EGR閥，改變 EGR閥的開度，控制廢氣再循環(huán)率。 ? 廢氣再循環(huán)是為了減少排氣中的氮氧化物。直噴系統(tǒng)的缸內(nèi)溫度相對(duì)較高，而且柴油機(jī)工作在富氧的環(huán)境下，因此排氣中產(chǎn)生大量的氮氧化物。部分的排氣通過 EGR閥與新鮮空氣混合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣缸內(nèi)混合氣的含氧量就降低，從而降低氮氧化物排放。廢氣再循環(huán)率要受到限制，因?yàn)檫^多的廢氣會(huì)使碳?xì)洹⒁谎趸己臀⒘Ｅ欧艕夯? 電熱塞控制系統(tǒng) ? 電熱塞 控制集成在 EDC電控單元中，控制分為兩部分：預(yù)熱和后熱。 ? 預(yù)熱： 由于直噴柴油機(jī)的啟動(dòng)性能好，預(yù)熱只需在溫度低于 +9℃ 以下進(jìn)行，冷卻水溫傳感器為電控單 元提供準(zhǔn)確的溫度信號(hào)，駕駛員通過儀表盤上的預(yù)熱報(bào)警燈了解預(yù)熱情況。 ? 后熱： 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后，就要進(jìn)入后熱階段，后熱可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音，改善怠速工況的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，并且降低碳?xì)渑欧?。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 2500 r/min時(shí)后熱階段停止。 排氣后處理 ? 柴油機(jī)的排放主要由氮氧化物、碳?xì)?、一氧化碳和微粒組成。氧催化轉(zhuǎn)化器可以降低碳?xì)?、一氧化碳以及部分微粒，氮氧化物排放要通過廢氣再循環(huán)等方式進(jìn)行控制，而微粒則由微粒捕捉器處理。 氧催化轉(zhuǎn)化器 ?柴油機(jī)工作在富氧的環(huán)境下，不適宜采用三元催化器，這里采用氧催化轉(zhuǎn)化器。 ?氧催化轉(zhuǎn)化器 是一個(gè)圓筒形的陶瓷載體，中間有許多細(xì)長(zhǎng)的通道，可以大大增加陶瓷載體內(nèi)部的表面積。活性催化材料是用真空金屬化的方法加到陶瓷表面的，有害物質(zhì)與催化材料接觸時(shí)就會(huì)被轉(zhuǎn)化。在氧催化轉(zhuǎn)化器中，大約 80%未燃燒或部分燃燒的 HC被轉(zhuǎn)化成水蒸氣和 CO2，有害的 CO被轉(zhuǎn)化成 CO2，氮氧化物 NOx不能被氧傳感器轉(zhuǎn)化，因此采用廢氣再循環(huán)的方法減少 NOx排放。 廢氣再循環(huán) EGR ?廢氣 再循環(huán) EGR是為了減少排氣中的氮氧化合物。直噴系統(tǒng)的缸內(nèi)溫度相對(duì)較高，而且柴油機(jī)工作在富氧的環(huán)境下，因此排氣中生產(chǎn)大量的氮氧化合物。部分的排氣通過 EGR閥與新鮮空氣混合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣缸內(nèi)混合氣的含氧量就降低，從而降低氮氧化合物排放。 ?廢氣再循環(huán)率要受到限制，因?yàn)檫^多的廢氣會(huì)使碳?xì)?、一氧化碳和微粒排?惡化。 柴油機(jī)有選擇的催化還原技術(shù)（ SCR） NH3SCR是柴油機(jī)排氣 NOx催化凈化最合理的選擇，其具有其它催化還原技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)： ? 在不降低發(fā)動(dòng)機(jī)效率前提下，能使 NOx的轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 90%以上，并且在溫度變化范圍比較大的情況下能保證較高的NOx轉(zhuǎn)換率； ? 對(duì)燃油品質(zhì)的相對(duì)不敏感，尤其是對(duì)硫毒副作用的高抗性； ? 催化劑對(duì)水蒸氣穩(wěn)定性高，催化劑的活性溫度較低； ? 催化還原系統(tǒng)有較好的熱穩(wěn)定性； ? 燃油的經(jīng)濟(jì)代償性?。? ? 不惡化 PM、 HC、 CO排放，有利于降低溫室有害氣體的排放； ? 燃油消耗率比較低，油耗可節(jié)省 5% ～ 7%； ? 不用改變柴油機(jī)結(jié)構(gòu)。 微粒捕捉器 ?微粒捕捉器主要用來凈化柴油機(jī)排氣中的顆粒物，是現(xiàn)代柴油機(jī)滿足歐 Ⅲ 以上排放法規(guī)的有效手段。 柴油機(jī)微粒捕捉器的核心是過濾體和過濾體再生裝置。過濾體由多孔陶瓷過濾材料或多孔金屬材料制成，目前的過濾體的過濾效率可達(dá) 90％以上而不會(huì)引起過高的排氣阻力。當(dāng)過濾體過濾的顆粒物引起柴油機(jī)排氣不暢時(shí)，需要及時(shí)消除這些顆粒物，以免造成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。再生裝置一般是通過直接加熱微粒，同時(shí)利用催化劑降低微粒著火點(diǎn)，使微粒氧化達(dá)到過濾體再生的目的。 思考題 ? 在柴油機(jī)的三代電控燃油噴射系統(tǒng)中，各自的特點(diǎn)和區(qū)別是什么？ ? 柴油機(jī)的理想噴射特性應(yīng)是什么樣的？ ? 電子控制單元是如何實(shí)現(xiàn)增壓壓力的反饋控制的？ 電子控制單元是如何實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)率的控制的？ ? 柴油機(jī)的廢氣后處理措施有哪些？分別解決什么排放物？ ? 分別列出第一代分配泵電控系統(tǒng)和第三代高壓共軌系統(tǒng)的所有的傳感器和執(zhí)行器。 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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