【導讀】和國際石油價格高漲，我國應對柴油機的發(fā)展引起足夠重視。車用柴油機面臨著。制軟件設計是否合理將對整個控制系統(tǒng)產(chǎn)生決定性的影響。文章介紹了柴油機電子控制技術的發(fā)展狀況、控制原理和應用特。點及高壓共軌技術的工作原理、研究方向、應用前景。

　　

【正文】 速度和擠流都較小，四周環(huán)形內(nèi)燃油發(fā)布較多，河南科技大學高等教育自學考試畢業(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，這對于促進油氣混合、加速燃燒是十分有利的。在上止點后，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)行器技術的發(fā)展促進了柴油機電控技術的發(fā)展。 20 世紀90 年代推出的新型柴油機均不同程度地應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)動機對轉子噴油泵和可變進氣渦流的電子控制、奔馳公司的 C250 柴油機的全電子控制等。 新型噴油系統(tǒng)的研發(fā)及應用 提高噴射壓力是降低煙度和顆粒的主要技術。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 —— 泵式噴油器，該系統(tǒng)的噴射壓力大約高達 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，當柱塞往下時，壓力增大，可達到大約 2021 bar。由于驅動凸輪形狀特殊，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（甚至達每秒 250 次）。 河南科技大學高等教育自學考試畢業(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，凸輪的斜面設計得特別平緩，柱塞的上升也是一個漸進的過程。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確供給，特別是噴射的干脆利索。 采用泵式噴油器后，柴油機在柱塞每次上升時均有 1～ 2mm 的燃油預噴，燃燒溫度也得以大大降低，同時，發(fā)動機的工作噪聲和 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相比，采用泵式噴油系統(tǒng)的發(fā)動機即使在低轉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。 河南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)論文 第四章 柴油機電子控制技術的發(fā)展趨勢 柴油機電控技術的發(fā)展 柴油機電控技術的發(fā)展過程與汽油機電控系統(tǒng)相似。自 80 年代開始進入市場的現(xiàn)代汽車柴油機電控系統(tǒng)也是隨著控制項目的不斷增多，控制任務從簡單到復雜，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 ,只是通過以微機為核心的控制單元對位置伺服機構進行控制，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。但由于位置伺服機構執(zhí)行頻率響應慢，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 ,直接對高壓燃油進行數(shù)字式的高頻調(diào)節(jié)，由電磁閥的關閉時刻和閉合持續(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合的方式實現(xiàn)對循環(huán)供油量的控制 ,才使柴油機的電控燃油噴射技術進入了一個新的發(fā)展階段。 河南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)論文 國外柴油機技術的現(xiàn)狀與發(fā)展 現(xiàn)代的調(diào)整高性能柴油機由于熱效率比汽油機高污染排放比汽油機少，作為汽車動力應用日益廣泛。經(jīng)過多年研究大量新技術的應用，柴油機最大的問題煙度和噪聲取得重大突破，達到了汽油機的水平。下面是國外柴油機應有的一些先進技術： 國外柴油機一般采用共軌新技術四氣門技術和渦輪增壓中冷技術相結合，是發(fā)動機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。 四氣門結構（二進氣二排氣）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氣道設計成兩個獨立的具有相同形狀的結構，以實現(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)的機械噴油閥，對高壓燃油實現(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，高壓噴射可使柴油霧化得非常細，發(fā)動機的燃燒過程進行得相當完善，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。 河南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)論文 它是柴油發(fā)動機高壓噴射系統(tǒng)的一種，最高壓力可達到 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)動機轉數(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)動機每次噴油的起始和關閉時刻，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)動機采 用廢氣渦輪增壓技術后，燃料能夠完全燃燒，可降低 CO 和 HC的生成量。 但因進氣溫度升高 ,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還可提高柴油發(fā)動機的功率，一臺裝有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機功率輸出比未裝增壓器可增加20%～ 30%。 而采用增壓中冷技術甚至可增加 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)動機替代大排量發(fā)動機，減輕發(fā)動機和整車質(zhì)量，提高經(jīng)濟性和排放性。 （ EGR）技術的應用 據(jù)發(fā)動機的溫度及負荷大小 ，適量地將一部分廢氣引入進氣管，再送入汽缸，使燃燒反應速度減慢，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，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。 河南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)論文 結 論 隨著柴油機電控噴油技術的不斷發(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)的要求越來越嚴格，各種不同的電控系統(tǒng)也都有其各自的優(yōu)缺點。 人們越來越發(fā)現(xiàn)柴油機的無窮魅力：高扭矩、高壽命、低油耗、低排放，柴油機成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。 因此柴油機的使用范圍越來越廣，數(shù)量越來越多。同時對柴 油機的動力性能、經(jīng)濟性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來越高。依靠傳統(tǒng)的機械控制噴油系統(tǒng)已無法滿足上述要求，也難以實現(xiàn)噴油量、噴油壓力和噴射正時完全按最佳工況運轉的要求。近年來，隨著計算機技術、傳感器技術及信息技術的迅速發(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進行電子控制的要求，并且電子控制燃油噴射很容易實現(xiàn)。 近 10 年來， 新柴油機在設計階段就把電控系統(tǒng)納入計劃。電控系統(tǒng)與柴油機本體的一體化，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)已成為當前發(fā)展的新特點?？梢哉J為，柴油機的電控技 術已進入商業(yè)化的成熟階段。而且，是否采用最新成就的電控技術，已成為衡量柴油機先進性的重要標志之一。 河南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)論文 參考文獻 [1]王洪齡，劉震希，王新．汽車電控系統(tǒng)原理與檢測技術 [M]．山東：科學出版社． [2]張西振 ． 汽車發(fā)動機電控技術 [M]．北京：機械工業(yè)出版社． [3]張西振，田有為 ． 汽車柴油機電控技術 [M]．北京： 人民交通出版社 ． 河南科技大學高等教育自學考試畢業(yè)論文 致 謝