【正文】 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。近年來，隨著計(jì)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)。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。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。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(shí)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。 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。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。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(shí)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(shí)刻和閉合持續(xù)時(shí)間決定循環(huán)供(噴)油量和供(噴)油正時(shí)。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(shí)就可獲得最大扭矩。為確保噴注效果最佳且無氣泡，凸輪的斜面設(shè)計(jì)得特別平緩，柱塞的上升也是一個(gè)漸進(jìn)的過程。泵式噴油器主要由搖臂、柱塞和燃油控制電磁閥構(gòu)成。隨著平均噴油壓力的提高，煙度和顆粒排放直接下降。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?？s口環(huán)形燃燒室的特點(diǎn)是燃燒室中心有較大較高的錐形凸臺，燃燒室大部分容積分布在四周圓形內(nèi)，并帶收口。另外，可對氣缸套活塞環(huán)進(jìn)行表面處理，以防過度磨損，確保發(fā)動機(jī)高的使用壽命；對廢氣再循環(huán)的關(guān)閉、開啟大小也都必須進(jìn)行有效控制，也就是根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況對廢氣再循環(huán)率實(shí)施電子控制。NOx是在高溫富氧的情況下產(chǎn)生的，所以降低缸內(nèi)燃燒溫度和降低氧的含量是控制NOx的有效措施。 四氣門的主要優(yōu)點(diǎn)有：第一，油嘴垂直且中心布置，使油線分布均勻，相應(yīng)的燃燒室也可以中心布置，中心燃燒室與偏置燃燒室相比，進(jìn)氣渦流動能的衰減要明顯小得多，另外，中置油嘴加中置燃燒室可以改善混合氣的形成，提高燃燒質(zhì)量，獲得低的排放和高的扭矩功率；第二，四氣門增加了氣門的流通面積和流通能力，進(jìn)氣面積可提高11%以上，排氣面積可提高25%以上，從而降低了泵氣損失，提高了充氣系數(shù)，有助于降低燃油消耗率；第三，中置燃燒室使活塞頂上的熱負(fù)荷趨于均勻，便于冷卻油腔的布置，采用冷卻油腔的活塞能承受更高的熱負(fù)荷；第四，四氣門采用兩個(gè)獨(dú)立的進(jìn)氣道，便于實(shí)現(xiàn)可變進(jìn)氣渦流，高轉(zhuǎn)速、全負(fù)荷時(shí)兩個(gè)進(jìn)氣道都打開，而在低速時(shí)只開一個(gè)進(jìn)氣道，從而提高了渦流比；最后，中置且垂直的油嘴安裝位置可使用一種新概念的油嘴——可變流道面積噴嘴（VRD），有助于減少排放，特別是低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷的顆粒排放。 在小缸徑柴油機(jī)中采用多氣門技術(shù)是20世紀(jì)90年代才興起的。增壓機(jī)型在價(jià)格、低速扭矩特性、加速響應(yīng)性能等方面與自然吸氣機(jī)型相比仍稍顯遜色，但直噴式柴油機(jī)在增壓中冷的基礎(chǔ)上附加其他措施，性能則大為改善，所以原先自然吸氣機(jī)型都發(fā)展了增壓、增壓中冷機(jī)型。由于轉(zhuǎn)速較低以及缸孔采用感應(yīng)淬火處理，發(fā)動機(jī)的使用壽命可達(dá)100萬公里。 降低轉(zhuǎn)速對發(fā)動機(jī)的排放、噪聲、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性、壽命都有利，所以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速呈下降的趨勢。由于這些因素，電控共軌技術(shù)已普遍為新一代乘用車柴油發(fā)動機(jī)采用[3]。與其它噴射系統(tǒng)相比，共軌系統(tǒng)把壓力產(chǎn)生與實(shí)際燃油噴射過程分離。壓力從20～200MPa彈性調(diào)節(jié)。博世公司的第二代共軌系統(tǒng)產(chǎn)品已經(jīng)在沃爾沃的S60、V70D5及寶馬的230d等乘用車上試用。不僅有助于降低燃油消耗，而且還可以降低燃油溫度，從而省去燃油冷卻裝置。第一代共軌系統(tǒng)為商用車設(shè)計(jì)的，最高噴射壓力為140MPa，乘用車噴射壓力為135MPa。博世公司首家于1997年開始批量生產(chǎn)共軌燃油噴射系統(tǒng)的乘用車，當(dāng)時(shí)博世和奔馳聯(lián)合推出共軌技術(shù)柴油奔馳C級別車，而在當(dāng)時(shí)阿爾法羅密歐156也是最早使用高壓共軌的乘用車之一。共軌式噴油系統(tǒng)主要的貢獻(xiàn)就是將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開，通過對共軌管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速基本無關(guān)。泵噴嘴技術(shù)相對于之前的技術(shù)（如柱塞泵），已經(jīng)具有明顯改進(jìn)，而其最大的好處是大大增加了噴油壓力，其渦輪增壓泵噴嘴的噴射壓力都能達(dá)到200MPa以上。這將會使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)并將在前幾個(gè)缸中產(chǎn)生極度高溫，燃油分配管如圖35所示。泵體內(nèi)油道使油泵轉(zhuǎn)子始終處于被燃油浸潤的狀態(tài)，從而可隨時(shí)輸送燃油，如圖34所示。（3）節(jié)流孔與過濾器：收集、分離供油管內(nèi)的氣泡。20世紀(jì)50年代，間歇控制泵噴射系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)就已應(yīng)用在輪船及卡車上。 優(yōu)良的混合氣是提高柴油發(fā)動機(jī)動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性；降低排放率、噪音率的關(guān)鍵因素。單體泵系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)使用過程中，可以保證排放和燃油消耗率低。在供油控制方面，如果使用雙電磁閥單體泵系統(tǒng)，不僅可以對壓力進(jìn)行控制，還可以對噴射進(jìn)行控制，而且還可以采用多次噴射。從成本上講，國內(nèi)的發(fā)動機(jī)從歐Ⅱ向歐Ⅲ升級時(shí)，如果采用單體泵，對發(fā)動機(jī)改動非常小，僅以外掛式的凸輪軸箱代替歐Ⅱ發(fā)動機(jī)的直列泵就可。實(shí)現(xiàn)柴油控制有三條技術(shù)路線圖，分別是單體泵、泵噴嘴和高壓共軌。但一個(gè)不爭的現(xiàn)實(shí)擺在了我們面前：隨著能源危機(jī)，溫室效應(yīng)的逐漸增加，人們對動力性要求的提高，盡管電子燃油噴射已經(jīng)被廣泛使用，僅僅靠汽油車的解決方案不足以解決這些問題。第二章 電子控制柴油機(jī)技術(shù)介紹20世紀(jì)30年代就已經(jīng)有了柴油乘用車，但早期柴油車的發(fā)展源于二戰(zhàn)時(shí)期蘇軍T34坦克的獨(dú)特命運(yùn)——由于T34坦克采用柴油機(jī)，即使中彈也不容易起火，成為戰(zhàn)場上的佼佼者。在該系統(tǒng)中，ECU通過設(shè)置傳感器、電控單元、高速電磁閥和相關(guān)電/液控制執(zhí)行元件等，組成數(shù)字式高頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有電磁閥的通、斷電時(shí)刻和通、斷電時(shí)間控制噴油泵的供油量和供油正時(shí)，如圖24所示。供油量的“位置控制”特點(diǎn)是用模擬量來控制執(zhí)行元件工作，通過對噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)的定位來得到所需的供油量。其優(yōu)點(diǎn)是柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎不需要改動，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有柴油機(jī)進(jìn)行升級換代。它的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，能達(dá)到160MPa。實(shí)施電控技術(shù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，形成了柴油噴射系統(tǒng)的多樣化；同時(shí)柴油機(jī)需要對油量、定時(shí)、噴油壓力等多參數(shù)進(jìn)行綜合控制，其軟件的難度也大于汽油機(jī)。其噴射壓力高達(dá)200MPa，為汽油機(jī)噴射壓力的百倍以上。 柴油機(jī)電控技術(shù)與汽油機(jī)電控技術(shù)有許多相似之處，整個(gè)系統(tǒng)都是由傳感器、電控單元和執(zhí)行器三部分組成。采用自動控制技術(shù)解決供油提前角自動調(diào)節(jié)問題，不僅可以容易地解決上述難題，而且提高了柴油機(jī)的緊湊性。 優(yōu)化動力性、改善燃油使用經(jīng)濟(jì)性、控制排放，使柴油機(jī)從怠速至額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均能獲得最佳工作狀況，防止可能發(fā)生的危險(xiǎn)運(yùn)行狀況，延長零件的使用壽命。 經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與以往大不相同。 實(shí)際上，柴油機(jī)排氣中CO和HC比汽油機(jī)少得多，NOx排放量與汽油機(jī)相近，只是