模板-张兴:博世CR柴油机高压共轨电控系统解析

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Bosch电控共轨系统介绍(潍柴)

Bosch电控共轨系统介绍(潍柴)

CPN2.2(+)高压油泵
柴油进口(自滤器)
高压油出口 柴油出口(到油箱)
M-PROP 燃油计量阀
溢流阀
凸轮轴 润滑油进口(可选)
柴油出口(到滤器) 初始机油注油口阀盖 齿轮泵 ZP5 凸轮轴相位传感器: DG6 柴油进口(自油箱)
CPN2.2(+)高压油泵
共轨管
存储高压,抑止因油泵供油和喷油而产生的波动
机油压力传感器
功能:可同时检测机油 压力及温度
进气压力传感器
功能:可以检测进气压力和温度
加速踏板传感器
电控喷油器
回油管 插座
工作原理
1)电磁阀断电:球阀关闭 控制腔压力+针阀弹簧压力 > 针阀腔压力 针阀关闭,不喷射 2)电磁阀通电:球阀开启,泻油孔泻油 控制腔压力+针阀弹簧压力 < 针阀腔压力 针阀抬起,喷射
轨压传感器 限压阀
燃油粗滤器
带油水分离器,分离燃油中的水分
曲轴转速传感器
原理:电磁感应
功能:1、曲轴(发动机)转速 2、气缸上止点位置 1、永磁铁 2、传感器壳体 3、发动机外盖 4、软铁芯 5、线圈 6、传感线圈
凸轮轴转速传感器
• 原理:霍尔效应 • 相位确定:凸轮轴上安装着一个用铁磁性材料制成的齿,它 随着凸轮轴旋转。当这个齿经过凸轮轴传感器的半导体膜片 的时候,它的磁场就会使半导体膜片中的电子以垂直于流过 膜片的电流的方向发生偏转。产生一个短促的电压信号(霍 尔电压),这个电压信号告诉ECU,某1缸已经进入了压缩 阶段
水温传感器
原理: 高灵敏度NTC(负温度系数热敏电阻)电阻阻值随温度 下降而增大 1、电子接头 2、壳体 3、NTC电阻 4、冷却液
轨压传感器
1、电子接头 2、评估电路 3、带传感装置的皮膜 4、高压接头5、固定螺纹 原理: 传感器皮膜上的传感器元件将高压管道 内的压力变化转化成电压信号输送到ECU。 一旦损坏,压力控制阀就通过应急(备份) 功能,按设定值被“盲”触发

博世-SOFIM高压共轨柴油机DC16电控系统介绍

博世-SOFIM高压共轨柴油机DC16电控系统介绍

SOFIM高压共轨柴油机电控系统介绍1、前言为了降低柴油发动机颗粒的排放,需要提高燃油的喷射能力。

其它柴油机系统,仅仅在每个气缸喷射时才由机械泵产生高压燃油。

而在共轨系统,一个专用的高压油泵使公共油管(注:俗称“共轨”)内的燃油一直保持很高的压力,而不取决于发动机的相位。

在电磁喷油器的的入口处,是已经过电控中心计算的高压燃油。

当电磁喷油器的电磁阀在电控中心的作用下开启时,在“共轨”中已处于高压的燃油被喷入相应的气缸中。

BOSCH公司为SOFIM共轨发动机柴油喷射系统设计的是一种被称为“EDC16”的电控系统(注:EDC是Engine Diesel Control的缩写)。

该系统普遍适用于SOFIM-8140.43B/S/S3/N四种共轨发动机,可以在1350bar的高压情况下稳定运行,其精确的控制使发动机的性能得到了优化,并有效地控制了排放和油耗。

所以,EDC16系统的设计意味着更低的噪音、更小的油耗、更少的有害排放物。

图一、共轨燃油系统简图电控中心EDC16具有控制和诊断功能,能对系统中其它零部件实行闭环控制,并对系统执行许多精密的诊断。

表1是对电控中心控制功能的描述,表2是对其诊断功能的描述。

表1——电控中心EDC16的控制功能控制对象 控制功能描述电子加密启动控制 电控中心与电子加密启动装置的控制单元对话以获得启动信息。

电动燃油泵控制 打开启动开关在前进档时,电控中心向电动燃油泵供电;如果发动机在9秒钟内不能启动,则电控中心取消向电动燃油泵供电。

预热启动控制 当发动机水温传感器或燃油温度传感器之一显示温度低于0°C时,电控中心向预热装置供电。

识别相位控制 电控中心通过凸轮轴相位传感器和飞轮转速传感器的信号来识别相位,并向相应气缸的电磁喷射器供电。

燃油喷射控制 根据从各个传感器采集到的发动机的负荷信息,电控中心控制燃油压力调节电磁阀、改变电磁喷油器的预喷方式和主喷方式。

喷射压力的闭环控制 电控中心根据从各个传感器采集到的发动机的负荷信息,控制燃油压力调节电磁阀以获得最佳的燃油压力。

BOSCH—高压共轨泵系统

BOSCH—高压共轨泵系统

柴油机电控系统工作流程(2)
① 如果二者相同,则整个柴油机电子控制系统保 持原状态,发动机继续按先前状态运行; ② 当实际参数偏离目标参数时,单片机控制器则 会根据偏离值的大小和极性(正或负),按一 定的控制策略进行有关信息的处理;
3、指令执行:
ECU按其最佳值或计算后的目标值,把指令输 送到执行器,执行器根据ECU的指令,控制喷 油量和喷油定时。
柴油机电控系统的分类
③、高压共轨电控燃油喷射系统
利用一个高压油泵,以一定的速比连续将高压燃油 输送到共轨管内,高压燃油再由共轨送入各缸喷油 器,ECU直接控制喷油器内的高速电磁阀,实现燃油 定时、定量喷射;
电控系统的组成
控制器 传感器 执行器
线

控制器ECU(1)
• 接收各种传感器信号和各种开关信号,并将它们进行处理、 执行既定的程序,将运行结果作为控制指令输出到执行器。 • 以单片机为核心的控制器是柴油机电子控制系统的大脑;柴 油机动力装置能否可靠、经济地运行,在很大程度上取决于 该控制器; • 由单片微型计算机、接口电路等硬件和软件组成。信息的采 集、处理、传输和时间程序控制是该控制器的主要功能;
6、响应速度快,控制更为精确;
采用了高速电磁阀与电子油门踏板,喷油迅速、断油时 间准确,并解决了机械踏板时间滞后的问题;
BOSCH 高压共轨系统
一、电控发动机定义 二、高压共轨电控系统组成结构 三、燃油系统主要零部件介绍 四、电控系统主要零部件介绍 五、ECU控制策略 六、故障诊断与排除
共轨系统工作原理
硬件
• 单片微型计算机的组成:
系统软件 软件 应用软件
控制器ECU(2)
• 硬件构成了控制器的实体:
中央处理(CPU) 存储器 输入/输出设备 定时器 计数器

博世公司商用车新型增压式高压共轨喷射系统介绍

博世公司商用车新型增压式高压共轨喷射系统介绍

图1 最新型商用车用增压式高压共轨喷油系统图2 商用车共轨喷射系统的发展历程图3 发动机特性曲线场中的最佳喷油特性曲线不断完善的废气排放法规迫使柴油机制造商不断采取各种机内净化措施和废气后处理方法来降低柴油机的排放,各种废气后处理装置应运而生。

但是,柴油机的低排放与经济性是相互矛盾的,以往不断加严的排放限值已导致燃油耗的不断增加,而即使在采用机外净化措施的情况下,原始排放的高低对确定废气后处理部件的尺寸起着决定性的作用,直接影响到购置费用和运行成本,因此为了降低原始排放和燃油耗,并降低制造成本和运行费用,必须进一步采用机内净化措施来降低柴油机的原始排放和燃油耗,而其中燃油喷射系统依然起着至关重要的作用。

欧美各国随着未来排放法规US10/欧Ⅵ在重型商用车柴油机上的实施,采用高压共轨喷射系统替换目前还在许多场合使用的单体泵或泵喷油嘴系统的趋势将进一步加快,而废气再循环(EGR)在所有燃烧过程中的应用是其具有决定性意义的推动者,由此而产生的发动机对部分负荷时更高喷油压力的需求只能由带有蓄压器的喷射系统采用液力方式才能有效地实现。

开发重型商用车柴油机燃烧过程成功的关键在于把握好高负荷运转工况,为此博世公司开发了一种喷油规律曲线形状可变的增压式高压共轨喷射系统(图1),其喷油器中除了控制喷油的电磁阀之外,还具有第2个电磁阀,它能激活集成在喷油器中的一个压力放大器,并通过优化电磁阀喷油嘴针阀控制时间的偏差,可使喷油开始时的喷油速率减半,从而限制氮氧化物的形成,使得柴油机制造商有可能在达到废气排放法规限值的同时进一步降低燃油耗。

博世公司的产品系列以高压共轨喷射系统(CRS)的两种变型来支持高负荷运转工况的燃烧过程设计。

其中,CRSN3.3高压共轨喷射系统提供了可选择的柔性多次喷射的自由度,它可用于采用高增压压力和高EGR 率的燃烧过程。

目前,喷油压力为2 200~2 500bar(1bar=105Pa)的高压共轨喷射系统产品等级(图2)可满足特殊柴油机的使用要求,而CRSN4.2增压式高压共轨喷射系统不但能以较低的共轨压力获得比一般共轨喷射系统高得多的喷油压力,而且除能进行多次预喷射和后喷射之外,还能提供可选择主喷射开始时喷油速率的柔性功能,即喷油规律(针阀升程和喷油压力)曲线形状可选择从矩形变化到斜坡形直至靴形,在宽广的发动机特性曲线范围内与柴油机的运转工况达到最佳的匹配,特别是能够降低对NOx 敏感的发动机特性曲线场范围内的氮氧化物的形成,其应用实例示于图3。

解读柴油机高压共轨电控喷射系统

解读柴油机高压共轨电控喷射系统

柴油机高压共轨电控喷射系统一、柴油机基本知识柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构,都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。

但前者用压燃柴油作功,后者用点燃汽油作功,一个"压燃"一个"点燃",就是两者的根本区别点。

汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸,然后被火花塞点燃作功;柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸,在压缩空气中被压燃作功。

这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。

柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。

柴油机燃料输送的简单过程是:输油泵将柴油送到滤清器,过滤后进入喷油泵(为了保证充足的燃料并保持一定的压力,要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多,多余的柴油就经低压管回到油箱,其它部分柴油被喷油泵压缩至高压)经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。

(示意图是柴油机燃料供给系统,4是高压输油管、1、2、3是低压输油管、5、6、7、8是回油管)。

二、高压共轨电控柴油喷射系统现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平,而且相比汽油机更环保。

目前国外轻型汽车用柴油机日益普遍,奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。

在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是,汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比,柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小,而柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置(油门拉杆位置)来决定的。

因此,基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号,首先计算出基本喷油量,然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正,再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正,确定最佳喷油量的。

电控柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。

2----博世第三代压电控制共轨喷油系统详解

2----博世第三代压电控制共轨喷油系统详解

博世第三代压电控制共轨喷油系统一、概论从上世纪80年代起.特别是第一代共轨喷油系统引入汽车柴油机喷油系统领域以来。

直喷式柴油机燃烧过程开发的理念就发生了划时代的变化:为了较大幅度地降低废气排放和燃油消耗,应尽可能采用越来越高的喷油压力。

这就涉及到如何充分利用高喷油压力的潜力,其中包括提高柴油机的功率、有害物排放量和燃油经济性。

而不损害其运转的稳定性和柔和性。

随着柴油机平均有效压力的提高,活塞侧压力的急剧升高使得柴油机的运转噪声明显增大,此时采用位于主喷射之前的预喷射不愧为最合适的应对措施,它可以平缓汽缸压力升高率,从而降低躁声排放。

特别是随着轿车舒适性的不断提高,为了进步降低柴油机的燃烧噪声,需要不止一次的预喷射,而且预喷射的油量越来越小,当然对喷油系统的计量精度和重复性的要求就更高了。

在喷油压力继续提高和更严格的排放法规(欧洲2005年实施欧Ⅳ排放标准,北京2006年实施国Ⅲ排放标准)形势下,在主喷射前后补充附加喷射是进一步优化直喷式柴油机燃烧过程的有效途径。

一方面,喷油压力进一步升高时,必须采用多次喷射使得燃烧过程始终具有柔和的压力升高率,以便进一步降低燃烧噪声另一方面,机内净化炭烟颗粒始终是直喷式柴油机燃烧过程开发的重要目标,为使缸内燃烧过程中形成的碳烟颗粒能更好地燃烧,还应附加台适的后喷射。

这特别适合于发动机中低转速范围,在这些运转工况范围内喷油控制的灵活性显得尤为重要。

随着废气排放法规进一步严格,为满足欧Ⅳ及以上的排放法规的要求,轿车柴油机越来越多地装用吸附式N0X和颗粒捕集器,这又对喷油系统提出了另一个要求:为在柴油机运转期间实现这两种装置的再生,以持续地保持它们的净化功能,须在主喷射主后再补充一部分燃油,以便为吸附式NO X催化器还原净化NO X,提供所需的还原剂(CO、HC)图1 发动机不同转速和扭矩工况所学的喷射次数示意图为颗粒捕集器再生提供定期烧掉累积起来的碳烟颗粒所需热量,并提高催化器和颗粒捕集器中的温度,这在中低转速区域更显得特别重要,否则就不能确保它们在该区域中每个运转工况下都能达到进行循环再生所必需的温度。

BOSCH共轨柴油电控喷射系统原理及测试

BOSCH共轨柴油电控喷射系统原理及测试

AUTOMOBILEMAINTENANCE汽车诊所BOSCH共轨柴油电控喷射系统原理及测试□河北/贾志新张全逾吕云飞BOSCH共轨柴油电控喷射系统是一个由微机控制的汽车柴油机燃油高压喷射系统,应用于阿尔法・罗密欧156车型上,是目前较为先进的电控柴油喷射系统之一。

电控单元在控制喷射的同时,还控制并检查燃油压力,控制EGR再循环阀,控制低压电动燃油泵继电3.喷射提前角控制喷射提前角是由燃油喷射量(喷射时间和压力)决定的,然后再根据发动机转速和温度等工作参数来修正。

器,控制预热塞电控单元,控制仪表板上的故障指示灯。

共轨柴油电控喷射系统示意图如图1所示。

4.喷射压力控制对于相同的喷射时间,喷油压力将会影响喷油量、燃油的雾化度和喷射形状等,这些参数将影响发动机的动力、噪声、尾气排放和油耗。

电子控制单元会根据发动机和燃油的温度等工作参数,通过高压油泵上的油压控制电磁阀来调节喷射压力。

一、基本工作原理在共轨柴油电控喷射系统中,电控单元根据加速踏板位置、进气量、发动机转速和大气压力等参数,确定柴油喷射量(控制燃油压力和喷射时间)和喷射时刻(喷油提前角)。

加速踏板位置是由安装在加速踏板上的电位计测量得到的(注意:该系统中没有节流阀体),空气流量是由安装在空气滤清器和涡轮增压器之间的进气管上的热线式空气流量计测得的,发动机转速则是由安装在飞轮壳上的转速传感器测得的。

此外,在凸轮轴齿轮的后面安装有霍尔式发动机相位传感器,通过该传感器的信号可以设置喷射顺序。

喷射时间的长短和喷射时刻还会根据其它信号(如发动机温度、燃油温度、增压压力、A/C启动、EGR装置等)来修正。

高压燃油压力传感器(K83)二、电控喷射系统的控制1.低压电动燃油泵控制在燃油供给系统中,有一个浸在油箱中的低压电动燃油泵。

这个油泵会启动整个油路,并向高压燃油泵输送低压燃油。

电控单元通过一个继电器来控制这个油泵。

5.发动机温度和柴油温度控制安装在定时导管上的温度传感器用于测量柴油的温度。

基于博世CR柴油机高压共轨电控系统

基于博世CR柴油机高压共轨电控系统

摘要摘要本设计基于博世CR柴油机高压共轨电控系统,在深入分析柴油机高压共轨电控系统控制原理的前提下,主要针对电控燃油喷射系统进行了总体控制设计,即高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统、燃油供给系统设计;高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器控制设计;高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计。

另外对整个电控系统的控制逻辑进行了划分,总结出五个基本的控制任务,包括状态识别、油量控制、共轨压力控制、喷射控制和驱动,形成了完整的控制方法和实现方法。

关键词:柴油机,高压共轨,电控单元,控制方法发动机控制技术课程设计任务书发动机控制技术课程设计任务书一、设计题目发动机电控系统设计以某一具体类型的发动机(如:凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机)为对象,结合发动机电控系统设计的要求,选择合适的传感器和执行器等硬件设备,对发动机的主要控制系统或某一控制系统进行硬件设计和软件设计。

控制内容:发动机控制系统包括电子控制汽油喷射(EFI)、电子控制点火提前(ESA)、怠速控制(ISC)、废气再循环控制(EGR)、蒸发污染控制(ECS)、谐波进气增压系统控制(ACIS)、故障诊断(DIAGN)、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节(CO排放控制)等内容。

二、设计内容1.原理简介主要内容:对发动机的构成与工作原理进行简要介绍2.对象特性描述主要内容:对所选择的控制对象的特性进行分析和描述3.控制系统设计发动机的电子控制系统设计。

1)电子控制单元的设计;2)传感器和控制开关;3)各类执行器;4)控制系统的工作过程。

主要内容:控制方案的选择与论证;被控参数与控制参数的选择;输入输出系统的设计;画出原理图、方框图和仪表流程图、系统接线图、梯形图;进行程序设计。

三、设计要求1.课程设计说明书的格式应严格按照学校课程设计格式要求。

2.论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切,并提出自己的见解和观点。

3.课程设计说明书。

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摘要摘要本设计基于博世CR柴油机高压共轨电控系统,在深入分析柴油机高压共轨电控系统控制原理的前提下,主要针对电控燃油喷射系统进行了总体控制设计,即高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统、燃油供给系统设计;高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器控制设计;高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计。

另外对整个电控系统的控制逻辑进行了划分,总结出五个基本的控制任务,包括状态识别、油量控制、共轨压力控制、喷射控制和驱动,形成了完整的控制方法和实现方法。

关键词:柴油机,高压共轨,电控单元,控制方法发动机控制技术课程设计任务书发动机控制技术课程设计任务书一、设计题目发动机电控系统设计以某一具体类型的发动机(如:凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机)为对象,结合发动机电控系统设计的要求,选择合适的传感器和执行器等硬件设备,对发动机的主要控制系统或某一控制系统进行硬件设计和软件设计。

控制内容:发动机控制系统包括电子控制汽油喷射(EFI)、电子控制点火提前(ESA)、怠速控制(ISC)、废气再循环控制(EGR)、蒸发污染控制(ECS)、谐波进气增压系统控制(ACIS)、故障诊断(DIAGN)、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节(CO排放控制)等内容。

二、设计内容1.原理简介主要内容:对发动机的构成与工作原理进行简要介绍2.对象特性描述主要内容:对所选择的控制对象的特性进行分析和描述3.控制系统设计发动机的电子控制系统设计。

1)电子控制单元的设计;2)传感器和控制开关;3)各类执行器;4)控制系统的工作过程。

主要内容:控制方案的选择与论证;被控参数与控制参数的选择;输入输出系统的设计;画出原理图、方框图和仪表流程图、系统接线图、梯形图;进行程序设计。

三、设计要求1.课程设计说明书的格式应严格按照学校课程设计格式要求。

2.论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切,并提出自己的见解和观点。

3.课程设计说明书。

前置部分:封面、摘要、设计任务书、目录;主体部分:引言(设计目的、任务与要求等)、正文、结论、参考文献;附录部分:系统方框图和电路原理图、程序清单等。

4.课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。

5.如有程序,必须提供清单。

目录第一章引言 (1)1.1 柴油机电控燃油喷射技术的发展概述 (1)1.1.1位置式电控燃油喷射系统 (1)1.1.2时间式电控燃油喷射系统 (1)1.1.3压力—时间式电控燃油喷射系统 (2)1.1.4未来柴油机电控燃油喷射系统的发展 (2)1.2高压共轨柴油机电控燃油喷射系统的发展 (3)1.2.1高压共轨电控燃油喷射系统的兴起 (3)1.2.2国外高压共轨电控燃油喷射系统的研究概况 (4)1.2.3国内高压共轨电控燃油喷射系统的研究概况 (6)1.3本课程设计的主要内容 (7)第二章高压共轨电控燃油喷射系统的总体设计 (7)2.1 高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统设计 (7)2.1.1空气供给系统的组成 (7)2.1.2 空气供给系统的工作流程 (7)2.2 高压共轨电控燃油喷射系统的燃油供给系统设计 (8)2.2.1燃油喷射系统的组成 (8)2.2.2 燃油喷射系统的工作流程 (8)第三章高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器设计 (9)3.1 传感器控制设计 (9)1.翼片式空气流量计控制设计 (9)2.节气门位置传感器控制设计 (10)3.进气温度传感器控制设计 (10)4.曲轴位置传感器控制设计 (11)5.冷却液温度传感器控制设计 (11)6. 氧传感器控制设计 (12)3.2 执行器控制设计 (13)1. 燃油泵控制设计 (13)2. 燃油分配器控制设计 (14)3. 燃油压力调节器控制设计 (14)4.喷油器控制设计 (15)第四章高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计 (16)4.1.电控单元的基本结构 (16)4.2 电子单元工作过程 (16)4.3电控系统控制逻辑 (16)4.4共轨压力控制原理 (17)4.4.1共轨压力控制 (18)4.4.2高压共轨柴油机电控系统喷油定时控制 (19)4.5高压共轨柴油机电控系统喷油量控制 (20)4.6高压共轨柴油机电控系统基于工况的控制研究 (20)4.6.1发动机状态识别 (21)4.6.2起动工况控制 (21)4.6.3怠速工况控制 (23)4.6.5部分负荷工况控制 (24)4.6.6限速工况控制 (25)第五章全文总结 (27)参考文献 (28)第一章引言1.1 柴油机电控燃油喷射技术的发展概述柴油机电控技术的发展从20世纪70年代至今已经经历了三个发展阶段:20世纪70年代为电控柴油机开发阶段;20世纪80年代为电控柴油机实用阶段;20世纪90年代为电控柴油机发展阶段。

燃油喷射系统是影响缸内燃烧过程的关键因素,对柴油机的动力性、经济性和排放性能都有重要影响。

要改善柴油机缸内燃烧,燃油喷射系统一方面要有理想的喷射速率特性,另一方面要提高喷射压力。

传统的喷射系统由于受到结构和原理等限制,不能同时达到这两个要求,因此,柴油机电控喷射系统逐渐发展起来。

进入80年代,随着工业技术的进步,柴油机电控技术有了很大的发展。

国外以德国博世(Bosch)、日本电装(Nippondenso)及美国卡特彼勒(Caterpillar)公司为代表的许多公司和研究机构开始推出各有特色的产品,并全面引发了这一领域的技术进步。

在传统的喷射系统基础上首先发展起来的电控燃油喷射系统是位置式电控燃油喷射系统,称之为第一代电控燃油喷射系统,而基于电磁阀的时间式电控燃油喷射系统则称为第二代电控燃油喷射系统,第三代电控燃油喷射系统是基于压力—时间的共轨系统。

1.1.1位置式电控燃油喷射系统20世纪70年代,位置式电控燃油喷射系统多出现在直列泵和分配泵上,其特点是完全保留了传统燃油喷射系统的泵—管—嘴的基本结构和脉冲高压供油原理,只是将原有的机械控制机构用由传感器、执行器和ECU所组成的控制系统取代。

在原机械控制循环喷油量和喷油定时的基础上,改进机构功能,使用直线比例式或旋转式电磁执行机构控制油量,调节齿杆位移和提前器运动装置的位移,从而实现对循环喷油量和喷油定时的控制,提高燃油喷射系统的控制精度、响应速度及适应性。

在直列泵上采用位置式控制的燃油喷射系统主要有:日本Zexel公司的COPEC系统,德国博世公司的EDR(Electronic Diesel Control)系统以及美国Caterpillar公司的PEEC系统等。

在分配泵上采用位置式控制的燃油喷射系统有:日本电装公司的ECD-V1(Electronically Controlled Diesel)系统,日本Zexel公司的COVEC 系统以及德国博世公司的EDC系统等。

1.1.2时间式电控燃油喷射系统时间式电控燃油喷射系统利用柱塞泵可承载高压的特性为喷射系统建立供油压力,通过控制高速电磁阀的开闭来实现对喷油量和喷油定时的控制。

泵油机构和油量控制机构完全分开,燃油的计量是由喷油器的开启时间长短和喷油压力的大小来确定的。

电磁阀作用时间的长短控制供油量的多少,而电磁阀起作用的时刻控制喷油定时。

时间式电控燃油喷射系统可以直接对柴油机的燃油喷射过程进行控制,而将传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前器等全部取消,对喷油量和喷油定时控制的自由度更大。

这种控制方式使得燃油的计量成为时间的函数,与燃油机电控燃油喷射系统有一定的相似之处。

这种电控燃油喷射系统比纯机械式或第一代系统具有许多优越性,但其燃油喷射压力仍然与发动机转速有关,喷射后残余压力不恒定。

另外电磁阀的响应直接影响喷射特性,特别是在转速较高或瞬态转速变化很大的情况下尤为严重。

而且电磁阀必须承受高压,因此对电磁阀提出了很高的要求。

它通常包括电控分配泵、电控单体泵及共轨系统等。

典型的分配泵时间控制式喷射系统有:日本Zexel公司的Model-1系统,美国tanadyne公司的DS系统以及德国博世公司的VP44系统。

电控单体泵系统有:美国Detroit公司的DDEC系统,DELPHI公司的EUI系统,德国MTU公司的ECS系统,还有德国Bosch公司的PDE系统和EUP系统。

1.1.3压力—时间式电控燃油喷射系统共轨式电控燃油喷射系统不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理,采用的是压力—时间式燃油计量原理,所以也被称为“压力—时间式电控燃油喷射系统”。

由于该系统具有公共控制油道(共轨管),油泵不再直接产生高压,只是向共轨管中供油以保持所需的共轨压力,通过连续调节共轨压力来控制喷射压力,并用电磁阀控制喷射过程。

压力—时间式电控燃油喷射系统对传统燃油系统的主要基本零部件都进行了革新,其特点是该系统根据柴油机运行工况的不同,不仅可以实时地控制喷油量与喷油定时,使其达到与工况相适应的最优数值;而且由于喷油压力的产生过程与燃油的喷射过程无关,还使得喷油压力和喷油速率的控制成为可能;另外,采用高速强力电磁阀对喷射量和喷油定时进行独立控制,大幅提高了系统控制的自由度以及精度。

有代表性的系统有:日本电装公司的ECU-U2高压共轨喷射系统,美国BKM公司的Servojet蓄压共轨喷射系统以及Caterpillar公司的HEUI的液压式中压共轨系统等。

1.1.4未来柴油机电控燃油喷射系统的发展随着柴油机电控喷油技术的不断发展和完善,电控燃油喷射系统的形式种类也越来越多。

由于排放法规的要求越来越严格,各种不同的电控系统也都有其各自的优缺点,究竟哪一种类型的电控燃油喷射系统是最具潜力的、综合性能指标相对优越的,则需要对各种型式的喷油系统进行比较。

1993年,Daimler-Benz公司为了选择最有潜力适用于未来一代轿车柴油机的喷油系统,对各种柴油机喷油系统进行了一次比较。

为了在电磁阀控制的泵喷嘴电磁阀控制分配泵和共轨喷射系统之间做出选择,对泵喷嘴进行了长达8年的分析研究,发现改善噪声和满足未来排放限制的关键在于预喷射,而且在使用电磁阀控制泵喷嘴时,仅在很有限的范围内才可能出现预喷射油量的稳定。

供油泵凸轮既限制了对喷油始点进行调整,也限制了可调的预喷射小油量。

为了达到小的预喷油量,使用电磁阀控制分配泵,在有限的转速范围内实现预喷射是可能的,但在柴油机整个负荷和转速范围内不可能满足要求,其困难在于凸轮轴转角的振动(供油时由传动扭矩产生)影响供油速度。

为此,Daimler-Benz公司十分详尽地对共轨系统进行了分析,该系统具有以下优点:1、没有限制燃油喷射的供油凸轮,这样可以在最大程度上自由选择预喷射和主喷射的始点;2、驱动扭矩峰值降低;3、可自由选择喷射压力;4、喷嘴一旦打开,开启压力和共轨压力都在起作用,在针阀关闭时也是如此。

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