【導(dǎo)讀】和國際石油價格高漲，我國應(yīng)對柴油機(jī)的發(fā)展引起足夠重視。車用柴油機(jī)面臨著。制軟件設(shè)計是否合理將對整個控制系統(tǒng)產(chǎn)生決定性的影響。文章介紹了柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、控制原理和應(yīng)用特。點(diǎn)及高壓共軌技術(shù)的工作原理、研究方向、應(yīng)用前景。

　　

【正文】 速度和擠流都較小，四周環(huán)形內(nèi)燃油發(fā)布較多，河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 渦流速度較高，有利于提高空氣利用率和油氣混合質(zhì)量。中間凸臺對擠流起導(dǎo)向作用，在膨脹行程形成逆擠流時對噴油嘴的熱沖刷還起到一定的屏蔽作用?？s口燃燒室除切向的 進(jìn)氣渦流外，還形成軸向的較大擠流，因此，縮口燃燒室與直口燃燒室相比，在相同的進(jìn)氣渦流比和燃燒室口徑下，燃油分布較多的燃燒室壁面和底部氣流速度要高出 50%左 右，這對于促進(jìn)油氣混合、加速燃燒是十分有利的。在上止點(diǎn)后，縮口環(huán)形燃燒室比直口 W 型燃燒室的渦流保持性要好得多，所以縮口燃燒室比直口燃燒室的顆粒排放以及全負(fù)荷煙度和自由加速煙度都有較大的改善。 微電子、傳感器、執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展。 20 世紀(jì)90 年代推出的新型柴油機(jī)均不同程度地應(yīng)用了很多電子控制系統(tǒng)，如五十鈴 4HG1的廢氣再循環(huán)電子控制、 OM904LA 的單體泵的電子控制、 Sprint 發(fā)動機(jī)對轉(zhuǎn)子噴油泵和可變進(jìn)氣渦流的電子控制、奔馳公司的 C250 柴油機(jī)的全電子控制等。 新型噴油系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用 提高噴射壓力是降低煙度和顆粒的主要技術(shù)。隨著平均噴油壓力的提高，煙度和顆粒排放直接下降。為了進(jìn)一步提高噴射壓力，世界主要廠家相繼開發(fā)了一些新型燃油噴射系統(tǒng)，如高壓電子轉(zhuǎn)子泵、徑向泵式燃料供給系統(tǒng)（最大噴油壓力為 1750bar，已裝用在大眾 V6Tdi 發(fā)動機(jī)中）和共軌式噴射系統(tǒng)（最大噴油壓力大約為 1500 bar，目前已成為 直噴式柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的主流）。近年德國博世公司和英國盧卡斯公司還開發(fā)調(diào)試出了一種新型燃油噴射技術(shù) —— 泵式噴油器，該系統(tǒng)的噴射壓力大約高達(dá) 2021 bar，在某些工況下甚至超過了 2021 bar。 采用泵式噴油器后，柴油機(jī)上再不用安裝噴油泵和與噴油器相連的高壓油管，布置在缸蓋內(nèi)的油路直接給泵式噴油器供給燃料。泵式噴油器主要由搖臂、柱塞和燃油控制電磁閥構(gòu)成。柱塞由凸輪軸上的一個專用凸輪帶動，其功能如同噴油器內(nèi)的小活塞，當(dāng)柱塞往下時，壓力增大，可達(dá)到大約 2021 bar。由于驅(qū)動凸輪形狀特殊，所以增 壓速度特別快，而且壓力越大，瞬間噴油量就越多，噴射時間不超過千分之幾秒（甚至達(dá)每秒 250 次）。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 一旦凸輪不與柱塞接觸，有一根回位彈簧會把柱塞拉回到常態(tài)位置。為確保噴注效果最佳且無氣泡，凸輪的斜面設(shè)計得特別平緩，柱塞的上升也是一個漸進(jìn)的過程。泵式噴油器靠一電磁閥增力，并由一 ECU 控制，這樣可確保燃油的準(zhǔn)確供給，特別是噴射的干脆利索。 采用泵式噴油器后，柴油機(jī)在柱塞每次上升時均有 1～ 2mm 的燃油預(yù)噴，燃燒溫度也得以大大降低，同時，發(fā)動機(jī)的工作噪聲和 NOx 的生成量也得以減少。 此泵式噴油系統(tǒng) 需要一種特定的發(fā)動機(jī)缸蓋與之匹配，它與每缸四氣門缸蓋不相容，因為它們的尺寸與牢固度皆不相同。與配備常規(guī)噴油器的同檔次柴油機(jī)相比，采用泵式噴油系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)即使在低轉(zhuǎn)速工況下的功率亦可增大 5%，扭矩可增大20%，在大約 1500r/min 時就可獲得最大扭矩。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 第四章 柴油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展 柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展過程與汽油機(jī)電控系統(tǒng)相似。自 80 年代開始進(jìn)入市場的現(xiàn)代汽車柴油機(jī)電控系統(tǒng)也是隨著控制項目的不斷增多，控制任務(wù)從簡單到復(fù)雜，直至全方位控制。例如 ,早期的電控燃油噴射系統(tǒng) 都采用了 “位置控制 ”,保持了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理 ,只是通過以微機(jī)為核心的控制單元對位置伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，改變油量調(diào)節(jié)齒條 (直列泵 )或油量調(diào)節(jié)滑套 (VE 型分配泵 )等的位置，用以調(diào)節(jié)噴油泵的循環(huán)供 (噴 )油量。但由于位置伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行頻率響應(yīng)慢，控制頻率低，控制精度不穩(wěn)定，經(jīng)過了近十年的發(fā)展 ,到 90 年代初 ,“時間控制 ”式電控燃油噴射系統(tǒng)開發(fā)成功 ,采用了新型高速強(qiáng)力電磁閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油量調(diào)節(jié)齒條 (直列泵 )或油量調(diào)節(jié)滑套 (VE 型分配泵 )等 ,直接對高壓燃油進(jìn)行數(shù)字式的高頻調(diào)節(jié)，由電磁閥的關(guān)閉時刻和閉合持續(xù)時間決定循環(huán)供 (噴 )油量和供 (噴 )油正時。盡管如此 ,這種 “時間控制 ”式電控燃油噴射系統(tǒng)仍保持了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理。直到 90 年代中期，一種新型的電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)問世，拋棄了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理，采用 “時間 壓力控制 ”式燃油計量原理，通過對公共油軌中油壓的連續(xù)控制和各缸噴油過程的電磁閥控制相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對循環(huán)供油量的控制 ,才使柴油機(jī)的電控燃油噴射技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 國外柴油機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 現(xiàn)代的調(diào)整高性能柴油機(jī)由于熱效率比汽油機(jī)高污染排放比汽油機(jī)少，作為汽車動力應(yīng)用日益廣泛。經(jīng)過多年研究大量新技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)最大的問題煙度和噪聲取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。下面是國外柴油機(jī)應(yīng)有的一些先進(jìn)技術(shù)： 國外柴油機(jī)一般采用共軌新技術(shù)四氣門技術(shù)和渦輪增壓中冷技術(shù)相結(jié)合，是發(fā)動機(jī)在性能和排放值方面取得較好的成效。能滿足歐 3 排放限值法規(guī)的要求。 四氣門結(jié)構(gòu)（二進(jìn)氣二排氣）不僅可以提高充氣效率，由于噴油嘴可以居中布置，是多孔油束均勻分布，可為 燃油和空氣的良好混合創(chuàng)造條件；同時，可以在四氣門缸蓋上將進(jìn)氣道設(shè)計成兩個獨(dú)立的具有相同形狀的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)可變渦流。這些因素的協(xié)調(diào)配合，可大大提高混合氣的形成質(zhì)量，有效降低煙顆粒 HC 和NOx 排放并提高熱效率。 柴油發(fā)動機(jī)的新一代電噴系統(tǒng)采用時間控制，用高速電磁閥取代傳統(tǒng)的機(jī)械噴油閥，對高壓燃油實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在這種噴射系統(tǒng)逐漸向高壓化邁進(jìn)，高壓噴射可使柴油霧化得非常細(xì)，發(fā)動機(jī)的燃燒過程進(jìn)行得相當(dāng)完善，而且速度快，同時又不明顯提高燃燒溫度。提高了直噴式柴油發(fā)動機(jī)壓力，全面降低 HC、 CO、NOx、 微粒物和碳煙的排放，還能顯著的降低油耗。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 它是柴油發(fā)動機(jī)高壓噴射系統(tǒng)的一種，最高壓力可達(dá)到 220MPa。該系統(tǒng)不再采用通用的脈動原理，而是采用壓力時間計量原理。這種噴油系統(tǒng)可保證噴油壓力不隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變化，可降低顆粒物的排放，電控共軌噴射又稱為壓力時間噴射或第三代噴射，它可分為中壓共軌和高壓共軌兩大類。 ECU 產(chǎn)生的電脈沖按順序觸發(fā)噴油器電磁閥，確定發(fā)動機(jī)每次噴油的起始和關(guān)閉時刻，電控共軌噴射還可采用多次噴射的方式來靈活控制噴油的速率。 柴油發(fā)動機(jī)采 用廢氣渦輪增壓技術(shù)后，燃料能夠完全燃燒，可降低 CO 和 HC的生成量。 但因進(jìn)氣溫度升高 ,使 NOx 的排放量有所增加 ,若采用增壓并附帶中間冷卻器可同時降低 HC、 CO、 NOx 的排放量 采用渦輪增壓中冷技術(shù)還可提高柴油發(fā)動機(jī)的功率，一臺裝有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機(jī)功率輸出比未裝增壓器可增加20%～ 30%。 而采用增壓中冷技術(shù)甚至可增加 50%的功率 新型渦輪增壓器的使用，意味著可以用小排量的發(fā)動機(jī)替代大排量發(fā)動機(jī)，減輕發(fā)動機(jī)和整車質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)性和排放性。 （ EGR）技術(shù)的應(yīng)用 據(jù)發(fā)動機(jī)的溫度及負(fù)荷大小 ，適量地將一部分廢氣引入進(jìn)氣管，再送入汽缸，使燃燒反應(yīng)速度減慢，降低燃燒的最高溫度，從而降低 NOx 的排放量。尤其是中冷 EGR 技術(shù)，不僅降低 NOx 的排放，而且還能保持其污染排放物的低排放水平。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 結(jié) 論 隨著柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，電控燃油噴射系統(tǒng)的形式也越來越多由于排放法規(guī)的要求越來越嚴(yán)格，各種不同的電控系統(tǒng)也都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 人們越來越發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)的無窮魅力：高扭矩、高壽命、低油耗、低排放，柴油機(jī)成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手段。 因此柴油機(jī)的使用范圍越來越廣，數(shù)量越來越多。同時對柴 油機(jī)的動力性能、經(jīng)濟(jì)性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來越高。依靠傳統(tǒng)的機(jī)械控制噴油系統(tǒng)已無法滿足上述要求，也難以實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油壓力和噴射正時完全按最佳工況運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子產(chǎn)品的可靠性、成本、體積等各方面都能滿足柴油機(jī)進(jìn)行電子控制的要求，并且電子控制燃油噴射很容易實(shí)現(xiàn)。 近 10 年來， 新柴油機(jī)在設(shè)計階段就把電控系統(tǒng)納入計劃。電控系統(tǒng)與柴油機(jī)本體的一體化，以至發(fā)展為整個動力裝置的控制系統(tǒng)或電控一診斷系統(tǒng)已成為當(dāng)前發(fā)展的新特點(diǎn)。可以認(rèn)為，柴油機(jī)的電控技 術(shù)已進(jìn)入商業(yè)化的成熟階段。而且，是否采用最新成就的電控技術(shù)，已成為衡量柴油機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 參考文獻(xiàn) [1]王洪齡，劉震希，王新．汽車電控系統(tǒng)原理與檢測技術(shù) [M]．山東：科學(xué)出版社． [2]張西振 ． 汽車發(fā)動機(jī)電控技術(shù) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． [3]張西振，田有為 ． 汽車柴油機(jī)電控技術(shù) [M]．北京： 人民交通出版社 ． 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 致 謝