第七章

柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)7.1柴油機(jī)排放法規(guī)及控制策略7.2電控柴油機(jī)的基本控制內(nèi)容7.3柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)類(lèi)型與特點(diǎn)7.4高壓共軌噴射系統(tǒng)噴油量的控制策略7.5電控泵噴嘴和單體泵1）傳統(tǒng)/現(xiàn)代柴油機(jī)比較：1.燃燒室結(jié)構(gòu)變遷傳統(tǒng)：DIIDI存在的問(wèn)題：需有效控制放熱規(guī)律縮口比的定義：

新DI燃燒室以評(píng)價(jià)混合氣形成噴射系統(tǒng)燃燒室匹配現(xiàn)代DI要求：DI

粗暴，不適應(yīng)nIDI

內(nèi)部損失，效率低節(jié)能—完全及時(shí)排放—完全、Tz限制第一節(jié)

柴油機(jī)排放法規(guī)及控制策略0概述氣流強(qiáng)度保持性放熱規(guī)律控制混合氣形成特性及其控制仿真高壓噴射與氣流特性的匹配θ=8°CAθ=12°CA濃度場(chǎng)改進(jìn)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)試驗(yàn)驗(yàn)證定義氣流強(qiáng)度保持性評(píng)價(jià)燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性：在燃燒室計(jì)算斷面上2.噴射系統(tǒng)類(lèi)型及特點(diǎn)：按結(jié)構(gòu)分：泵—管—嘴

泵噴嘴按控制方式分：

位置-時(shí)間式：VE、TICS等

時(shí)間-壓力式：?jiǎn)误w、CR、泵噴嘴向噴油器電磁閥發(fā)動(dòng)機(jī)挺柱滾輪OFFON2）電控的必要性進(jìn)入21世紀(jì)以后：地球石油能源枯竭環(huán)境污染嚴(yán)重1.汽車(chē)保有量與環(huán)境：

節(jié)能、排放法規(guī)日趨嚴(yán)格美國(guó)日本德國(guó)法國(guó)韓國(guó)20062005200420032002200120000200400600800100012001400中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量/萬(wàn)輛年份世界主要汽車(chē)產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)量中國(guó)歷年汽車(chē)生產(chǎn)量的增長(zhǎng)情況世界汽車(chē)保有量2008年超過(guò)8億輛，2020~2030年達(dá)16億輛2009年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量都超過(guò)1360萬(wàn)輛，居世界第一美國(guó)日本德國(guó)法國(guó)韓國(guó)20062005200420032002200120000200400600800100012001400中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量/萬(wàn)輛年份2006200520042003200220012000年份0400800120016002000汽車(chē)銷(xiāo)量/萬(wàn)輛美國(guó)日本德國(guó)法國(guó)韓國(guó)中國(guó)產(chǎn)量銷(xiāo)量2.汽車(chē)工業(yè)現(xiàn)狀：世界汽車(chē)產(chǎn)量及保有量逐年增加重型柴油機(jī)排放法規(guī)--歐美日中歐洲輕型車(chē)排放限制為有效地控制排放，需要掌握了解有害排放物的產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn)。重型車(chē)輛排放法規(guī)一、柴油機(jī)有害排放物及其產(chǎn)生柴油機(jī)有害排放物：CO、HC、NOx、PM。取決于混合氣形成和燃燒過(guò)程柴油機(jī)是在(A/F)m>14.7下燃燒

CO排放量低；柴油機(jī)在接近壓縮TDC附近開(kāi)始噴油壓燃

燃油停留在燃燒室內(nèi)的時(shí)間短

受缸壁冷激效應(yīng)、狹隙效應(yīng)、油膜吸附、沉積物吸附等作用小

HC排放小∴柴油機(jī)的主要排放物是NOx和PM1．NOx的生成內(nèi)燃機(jī)中的NOx

NO+NO2。燃燒過(guò)程中主要形成NO(95%)；膨脹過(guò)程中部分NO被氧化形成少量的NO2。對(duì)于柴油機(jī)，由于其燃料特性及混合氣形成方式和燃燒過(guò)程不同，NO產(chǎn)生機(jī)理與汽油機(jī)有所不同

根據(jù)NO生成機(jī)理分為：熱力NO(ThemalNO)

快速NO（PromptNO）燃料NO(FuelNO)熱力NO：空氣中N和O在高溫條件下形成，可用擴(kuò)大Zeldovich原理描述；氧原子在熱力NO生成的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中起活化鏈作用。即與燃料中可燃成分的反應(yīng)活化能較小，且反應(yīng)較快。所以熱力NO不會(huì)在火焰面上生成，而是在火焰下游區(qū)生成。氮分子分解，需要較大的活化能

高溫條件熱力NO的控制原則：盡可能降低燃燒溫度；減小氧的濃度；縮短在高溫燃燒帶內(nèi)滯留的時(shí)間?？焖伲≒rompt）NO：

主要在HC燃料過(guò)濃的預(yù)混合火焰區(qū)，由超過(guò)化學(xué)平衡濃度的O、OH等活性中心與碳?xì)浠衔锛癏CN、CN、NH等中間物參反應(yīng)而生成。CH+N2=HCN+NCH2+N2=HCN+NH生成中間產(chǎn)物的反應(yīng)：中間產(chǎn)物HCN、NH、N，再與O、OH等反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成PromptNOx。熱力NO與快速NO的區(qū)別快速NO：在濃混合氣下燃燒時(shí)火焰帶前急速生成對(duì)溫度依賴(lài)性小；與混合氣濃度直接相關(guān)；生成速度比熱力NO快。措施：向噴注供給足夠的氧氣，阻止中間產(chǎn)物的生成

PromNOx反應(yīng)帶后流上的最大NO最高火焰溫度上平衡NO值熱力NO：較稀薄混合氣下燃燒時(shí)在火焰下游生成；對(duì)溫度及O2濃度依賴(lài)性大；措施：溫度和O2濃度的控制當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)φ>1（稀混合氣）時(shí)，主要生成熱力NO，此時(shí)快速NO生成量少；當(dāng)φ<1（濃混合氣）時(shí)，主要生成快速NO；在1>φ>0.7范圍內(nèi)，快速NO和熱力NO共存。在火焰帶內(nèi)，因熱力NO生成相對(duì)遲后，所以在φ>1的稀混合氣范圍內(nèi)，雖快速NO的濃度低，但其作用很大。在擴(kuò)散火焰域內(nèi)，燃料過(guò)濃區(qū)同樣生成快速NO。2.碳煙的生成碳煙：微粒狀物質(zhì)

分類(lèi)為可溶性有機(jī)成分（SOF）和不可溶成分碳煙的成分：主要由燃燒時(shí)生成的含碳粒子（碳煙）及其表面上吸附的多種有機(jī)物組成。碳煙的生成：在高溫環(huán)境下熱分解而形成的低級(jí)碳?xì)浠衔?，沒(méi)有與空氣再接觸，最終變成微粒。碳煙生成過(guò)程三個(gè)過(guò)程：成核過(guò)程：燃料主要成分的低分子HC化合物生成微粒核的過(guò)程表面增長(zhǎng)和凝聚過(guò)程：主要表示所生成的微粒核聚合成微粒的物理生長(zhǎng)過(guò)程；氧化過(guò)程：指在燃燒后期已生成的碳煙在膨脹過(guò)程中氧化。成核過(guò)程成長(zhǎng)、凝聚氧化碳煙生成條件：第一個(gè)條件：濃度場(chǎng)。碳煙在A/F=5.25~5.65（當(dāng)量比2.6~2.8）范圍內(nèi)形成;

預(yù)混合氣接近火焰帶時(shí)，受到火焰面的高溫?zé)彷椛?/p>

形成高溫缺氧；此時(shí)燃料中的烴分子部分氧化和熱分解而生成各種低級(jí)的不飽和烴類(lèi)

不斷脫氫、聚合成以碳為主的碳煙核心。第二個(gè)條件：溫度場(chǎng)。預(yù)混合火焰，當(dāng)溫度

2100~2400K時(shí)碳煙生成量最大，火焰溫度進(jìn)一步升高時(shí)，碳煙氧化，所以生成量減少。柴油機(jī)燃燒過(guò)程的特點(diǎn):

邊噴邊燃燒：濃度域

缸內(nèi)混合氣極不均勻?？傮w上富氧燃燒，但局部高溫缺氧是導(dǎo)致產(chǎn)生碳煙的主要原因溫度域：1800~2200K。柴油機(jī)排放物隨曲軸轉(zhuǎn)角位置的變化規(guī)律：柴油機(jī)NOx和微粒生成領(lǐng)域：柴油機(jī)NOx和碳煙的生成均與混合氣形成和燃燒過(guò)程密切相關(guān)。噴射系統(tǒng)和燃燒室直接影響混合氣形成對(duì)噴射系統(tǒng)的控制要求

。二、柴油機(jī)排放控制策略控制NO和碳煙的原則

控制火焰溫度及火焰領(lǐng)域內(nèi)混合氣濃度，避開(kāi)NO和碳煙的生成領(lǐng)域?；旌蠚獾男纬蛇^(guò)程

改善噴霧質(zhì)量和控制噴油規(guī)律

控制放熱規(guī)律

——噴射系統(tǒng)的要求低溫完全燃燒

傳統(tǒng)的:理想的:

三、對(duì)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的要求噴油器、管、油泵、調(diào)速器連成一體

各自性能互相制約，控制自由度受限止

發(fā)動(dòng)機(jī)性能不能達(dá)最佳匹配噴油器、泵以及控制單元相互獨(dú)立，構(gòu)成合理的噴射系統(tǒng)，控制自由度

，噴射系統(tǒng)各參數(shù)的最佳配合適應(yīng)高功率、低油耗、低公害、低噪聲的“一高三低”要求，對(duì)噴射系統(tǒng)要求：①?lài)娚淞?、噴射時(shí)期的自由控制——性能，②高壓噴射化——噴霧質(zhì)量，③噴射率的最佳控制——目標(biāo)放熱規(guī)律。柴油機(jī)電控系統(tǒng)種類(lèi)及發(fā)展趨勢(shì)：

基于機(jī)械式噴油泵的電控VE型分配泵噴射系統(tǒng)和TICS直列泵電控噴射系統(tǒng)

單體泵、泵噴嘴、高壓共軌。位置式時(shí)間式時(shí)間-壓力式控制自由度寬，噴油量、噴射時(shí)刻、噴射規(guī)律等任意控制

適應(yīng)不同階段的節(jié)能與排放法規(guī)控制精度高，直接檢測(cè)控制對(duì)象進(jìn)行反饋控制增設(shè)自診斷系統(tǒng)和故障應(yīng)急機(jī)能，以提高維修性和安全性增設(shè)數(shù)據(jù)通訊機(jī)能提高總體系統(tǒng)的功能通過(guò)改變ECU的程序，易開(kāi)發(fā)各種控制機(jī)能四、柴油機(jī)電控系統(tǒng)的特征及分類(lèi)1）特征2）柴油機(jī)電控系統(tǒng)分類(lèi)1.VE型電控分配泵：

電控調(diào)速器、位置式/時(shí)間式2.TICS電控直列泵：(TimingandInjectionrateControlSystem)

電控調(diào)速器+定時(shí)；3.電控單體泵噴射系統(tǒng)：

泵-管-噴嘴；控制泵，由泵油規(guī)律間接控制噴油規(guī)律；

缺點(diǎn)：噴油規(guī)律控制精度有限適應(yīng)不同年代社會(huì)環(huán)境要求分5大類(lèi)：4.電控高壓共軌噴射系統(tǒng)：

泵、噴嘴控制獨(dú)立；噴油規(guī)律控制精度高；

缺點(diǎn)：泵-管-噴嘴型，高壓密封困難5.電控泵噴嘴噴射系統(tǒng)：噴油泵和噴油器作成一體，取消高壓油管；易高壓化

噴油泵響應(yīng)特性快，噴射規(guī)律基本上取決于泵油規(guī)律。

缺點(diǎn)：噴油規(guī)律、噴射壓力控制精度有限；第二節(jié)

電控柴油機(jī)的基本控制內(nèi)容

一、

噴射方式的控制（1）噴射量的控制

柴油機(jī)噴射量的控制內(nèi)容：包括常用工況噴射量控制；怠速?lài)娚淞浚ㄞD(zhuǎn)速）控制；起動(dòng)噴射量控制；各缸不均勻量控制；定車(chē)速控制等。

1）常用工況噴射量控制：包括基本噴射量+修正基本噴射量：指標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)工況所必要的噴射量?；跔恳刂平嵌龋捍_定n-Acc-Ttq后，經(jīng)(

m-n-tw)MAP，轉(zhuǎn)換n-Acc-Ti，再確定不同工況對(duì)應(yīng)的最佳噴射量。基本噴射量（目標(biāo)脈寬）的設(shè)定實(shí)際噴射量及其控制：實(shí)際噴射量=基本噴射量+修正值確定控制脈寬。位置式電控(VE或TICS)系統(tǒng)噴射量控制框圖：2）起動(dòng)噴射量控制起動(dòng)工況：Tw、n最低，混合氣形成條件最差起動(dòng)噴射量=基本起動(dòng)噴射量qv+修正量

qv

。起動(dòng)工況判定當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足：油門(mén)開(kāi)度>A1(%)；20r/min<n<n1；起動(dòng)開(kāi)關(guān)ON

qv

f(n,Acc)

qv=f(tw)3）怠速控制控制目的：提高怠速穩(wěn)定性，降低油耗，快怠速控制內(nèi)容：最佳怠速?lài)娚淞康∷俎D(zhuǎn)速穩(wěn)定

影響怠速穩(wěn)定性因素：噴油泵、E/G內(nèi)部參數(shù)、冷卻水溫變化怠速判定條件：&

va<1km/h;

或n<n1Acc<A2(5%)噴油量MAP對(duì)怠速特性影響噴油量控制MAP怠速轉(zhuǎn)速波動(dòng)∵

b線斜率>a線4）全負(fù)荷噴射量的控制首先，根據(jù)n算出對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件的最大基本噴射量qVFL;標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件：tw=t0;

pin=p0然后，根據(jù)pin、n及tw進(jìn)行修正;pin修正系數(shù)脈譜切換標(biāo)志參數(shù)XM=0：用低溫進(jìn)氣壓力修正脈譜3D(Mpin2-n-pin)修正;XM=1：用高溫進(jìn)氣壓力修正脈譜3D(Mpin1-n-pin)修正。需冒煙限制、M-Acc-n

min5）各缸不均勻量補(bǔ)償控制指各缸噴射量一致性的控制方法：檢測(cè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速是各缸爆發(fā)是轉(zhuǎn)速波動(dòng)一致。目的：保證各缸爆發(fā)壓力相等轉(zhuǎn)速波動(dòng)；振動(dòng)噪聲（2）多次噴射控制指總噴射量分幾次在不同曲軸轉(zhuǎn)角位置上噴射的方式；根據(jù)各噴射時(shí)刻相對(duì)主噴射時(shí)刻的位置不同，分別定義為先導(dǎo)噴射、預(yù)噴射、后噴射和遲后噴射。先導(dǎo)噴射：在壓縮行程初期噴射的方式，用于因低溫低速造成混合氣形成條件差的怠速等工況。預(yù)噴射：主噴之前噴射的方式，單次預(yù)噴或多次預(yù)噴；作用：縮短主噴射持續(xù)期間而且提高主噴射之前缸內(nèi)溫度，改善主噴燃料的燃燒條件，縮短主噴射燃燒過(guò)程的著火落后期，從而有效抑制NOx的生成。后噴射：在主噴射后膨脹過(guò)程中噴射的方式；作用：提高后燃溫度，改善廢氣的氧化環(huán)境，降低微粒（PM）排放，同時(shí)改善后處理裝置的工作溫度。遲后噴射：在排氣過(guò)程中噴射的方式。作用：廢氣溫度低，氧含量不足，不完全燃燒

提高廢氣中HC含量

作為NOx還原裝置的催化劑，

還原效率。（3）噴射時(shí)刻控制1）曲軸轉(zhuǎn)角位置定義為了精確控制噴射時(shí)刻，采用60-2齒信號(hào)論+電磁式曲軸轉(zhuǎn)交傳感器+凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器，定義活塞在氣缸內(nèi)不同位置的曲軸轉(zhuǎn)角位置=齒號(hào)。曲軸角速度：

=d

/dt=6n每個(gè)齒

=6（

/s）2）噴射時(shí)刻的控制正?？刂颇Ｊ剑褐赴l(fā)動(dòng)機(jī)的常用工況、起動(dòng)、怠速工況的噴射時(shí)刻控制。控制方法：ECU通過(guò)傳感器信息判定實(shí)際工況后，根據(jù)實(shí)際噴射時(shí)刻與目標(biāo)噴射時(shí)刻的誤差，進(jìn)行PI反饋控制。目標(biāo)噴射時(shí)刻：由基本噴射時(shí)刻和大氣溫度修正量、加速修正量來(lái)確定，即

map：基本噴射時(shí)刻，臺(tái)架標(biāo)定，3D（

map-pin-n）脈譜形式；

cat：大氣溫度修正量，由大氣溫度及Acc位置進(jìn)行修正；

cac：加速修正量，由Acc、n、

n來(lái)修正?？刂七壿嬁驁D：目標(biāo)噴射時(shí)刻不同冷卻液溫度下目標(biāo)噴射時(shí)刻的確定方法目的：改善冷態(tài)下冒白煙且燃燒噪聲大的現(xiàn)象。方法：起動(dòng)工況：由

tgr-n一維脈譜作為目標(biāo)值進(jìn)行控制;其他工況：tw

60C：由

pc2-tw一維脈譜確定；

tw>60C:

BSE-n-qvFIN二維脈譜確定，并

tgr=max(

BSE,

pc2)

冷態(tài)下的

pc2確定

pcBSE：臺(tái)架標(biāo)定來(lái)確定，即無(wú)負(fù)荷狀態(tài)下無(wú)白煙排出時(shí)所對(duì)應(yīng)的

噴射時(shí)刻，

3DMAP(

pcBSE-n-tw)；M

cq：試驗(yàn)確定的單位噴射量（1mm3/st）的進(jìn)角修正系數(shù)，1維MAP(M

cq-tw)；qvFIN：燃料噴射量∵冷態(tài)下白煙和噪聲隨負(fù)荷的增加而增加，∴根據(jù)負(fù)荷變化對(duì)噴射時(shí)刻進(jìn)行修正。二、可變進(jìn)氣系統(tǒng)控制（1）可變?cè)鰤海╒GS/VNT）控制渦殼和葉片的結(jié)構(gòu)主要影響增壓器的效率曲線，直接影響與發(fā)動(dòng)機(jī)性能匹配效果的是渦輪面徑比。面徑比及其對(duì)性能的影響:

定義：A/R1）增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響增壓比

b對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響：壓比的而選擇

i:增壓前后各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響因子;XiA、XiB:分別表示增壓前后i項(xiàng)的性能指標(biāo);i:性能指標(biāo),包括Pe、和NOx、CO、HC、煙度等排放指標(biāo)。2）VGS開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)及控制MAPVGS：在渦輪入口處設(shè)置可動(dòng)葉片，通過(guò)三個(gè)柱塞式控制閥(VGSA/VGSB/VGSC)控制其開(kāi)度；可動(dòng)葉片開(kāi)度范圍從最小開(kāi)度到最大開(kāi)度劃分成8個(gè)段數(shù)，相當(dāng)于8個(gè)不同面徑比的增壓器。VGS段數(shù)12345678VGSCONONONONOFFOFFOFFOFFVGSBONONOFFOFFONONOFFOFFVGSAONOFFONOFFONOFFONOFF3）VGS/VNT的閉環(huán)控制基于VNT實(shí)際開(kāi)度的反饋控制；需噴嘴環(huán)位置傳感器VNT目標(biāo)開(kāi)度：臺(tái)架標(biāo)定來(lái)確定問(wèn)題：只提高可變噴嘴環(huán)開(kāi)度的控制精度?；谶M(jìn)氣壓力修正的VNT控制模型增壓器的性能除可變噴的開(kāi)度外，還與排氣壓力和溫度等有關(guān)。故需根據(jù)進(jìn)氣壓力修正?？刂品椒ǎ篤NT目標(biāo)開(kāi)度=初始值+進(jìn)氣壓力修正值VNT開(kāi)度初值=基礎(chǔ)開(kāi)度+修正值VNT基礎(chǔ)開(kāi)度=MAP(n,噴油量)修正值=MAP(tw,p0)根據(jù)當(dāng)前的n和噴油量及冷卻液溫度、大氣壓力等參數(shù)求目標(biāo)進(jìn)氣壓力=進(jìn)氣壓力基礎(chǔ)MAP+修正MAP；與進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)的進(jìn)氣壓力實(shí)際值進(jìn)行比較求出偏差量；

通過(guò)PID控制器根據(jù)進(jìn)氣壓力偏差計(jì)算進(jìn)氣壓力的修正值及對(duì)應(yīng)的VNT開(kāi)度；與VNT初始開(kāi)度值疊加，確定VNT開(kāi)度的目標(biāo)值①（2）可變進(jìn)氣渦流（VSS）控制1）進(jìn)氣渦流對(duì)柴油機(jī)性能的影響低速時(shí)：要求較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流強(qiáng)度；高速時(shí)：要求高的充氣效果。螺旋氣道式VSS通過(guò)副進(jìn)氣道控制閥，將氣渦流強(qiáng)度“強(qiáng)”“弱”兩擋控制。2）可變進(jìn)氣渦流的控制方法在n和負(fù)荷領(lǐng)域，劃分進(jìn)氣渦流強(qiáng)度控制領(lǐng)域脈譜圖；“L”低進(jìn)氣渦流控制區(qū)，即打開(kāi)副進(jìn)氣道控制閥；“H”高進(jìn)氣渦流控制區(qū)，即關(guān)閉副進(jìn)氣道控制閥。通過(guò)臺(tái)架標(biāo)定不同轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的“L”和“H”兩擋的噴油量脈譜圖，即qvL-n和qvH-n脈譜。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，ECU通過(guò)n和qvL-n和qvH-n脈譜，對(duì)應(yīng)不同工況控制副進(jìn)氣道控制閥的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣渦流強(qiáng)度的控制。VSS系統(tǒng)優(yōu)先L擋控制?！咂饎?dòng)怠速時(shí)需進(jìn)氣渦流強(qiáng)度要低，此時(shí)進(jìn)氣渦流控制閥不接通電源，以保證盡可能節(jié)約用電。∴先用qvH-n脈譜圖將n和負(fù)荷平面劃分成H和L兩大區(qū)域；再用qvL-n譜在H區(qū)劃分L區(qū)。在任意n下，當(dāng)qvL+qv1<qvf<qvH時(shí)，按H擋控制；否則，當(dāng)qvf<qvL或qvf>qvH+qv1時(shí)，按L擋控制。三、EGR的控制（1）EGR對(duì)柴油機(jī)性能的影響1）EGR率的定義定義一：

ma:無(wú)EGR時(shí)進(jìn)入氣缸的空氣量；maEGR:有EGR時(shí)進(jìn)入氣缸的空氣量。定義二：CO2,mix:與EGR氣混合后的CO2濃度；CO2,EGR:流經(jīng)EGR管中氣體的CO2濃度；CO2,O:大氣中CO2的濃度。2）EGR抑制NOx生成機(jī)理柴油機(jī)EGR降低NOx的主要原因：高比熱容的EGR惰性作用，使活性中心無(wú)效碰撞，降低化學(xué)反應(yīng)速率，降低燃燒溫度；通過(guò)EGR減小進(jìn)入氣缸的氧和氮的含量。3）EGR對(duì)放熱規(guī)律的影響實(shí)施EGR時(shí)：惰性氣體

，且O2濃度

，著火落后期延遲，燃燒速率降低，放熱率峰值隨

，燃燒持續(xù)期延長(zhǎng)。（2）柴油機(jī)EGR系統(tǒng)1）氣門(mén)式EGR閥控制系統(tǒng)組成：EGR閥：閥門(mén)及其彈簧構(gòu)成；三向電磁閥：主要控制流向EGR閥的真空度2）外部EGR系統(tǒng)低壓EGR系統(tǒng)高壓EGR系統(tǒng)廢氣污染壓氣機(jī)高增壓時(shí)倒流3）內(nèi)部EGR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

在排氣相位凸輪之后專(zhuān)門(mén)設(shè)置了EGR凸輪。

通過(guò)控制排氣門(mén)相位實(shí)現(xiàn)EGR;

簡(jiǎn)單。配氣相位可變技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)HCCI/PCCI燃燒過(guò)程的有效措施四、可變?cè)鰤浩髋cEGR閥的協(xié)調(diào)控制必要性：增壓和電控EGR成為節(jié)能減排不可或缺的技術(shù)。但在一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上同時(shí)應(yīng)用增壓技術(shù)和EGR技術(shù)時(shí)，兩者之間存在耦合作用，使進(jìn)氣壓力和EGR率波動(dòng)，直接影響進(jìn)氣壓力和EGR率的控制精度。（1）基于進(jìn)氣流量修正的EGR閥控制方法1）EGR閥開(kāi)度的閉環(huán)控制帶有位傳感器的直流電機(jī)控制式EGR閥開(kāi)度的閉環(huán)控制模式：EGR閥開(kāi)度的基礎(chǔ)MAP(n,噴油量)-臺(tái)架標(biāo)定由tw/大氣壓力/pin/進(jìn)氣溫度修正EGR閥開(kāi)度；確定EGR閥的目標(biāo)開(kāi)度=①+②比較實(shí)際開(kāi)度和目標(biāo)開(kāi)度，確定偏差量=控制量

用PID控制器控制EGR閥，使偏差量趨于零。2）基于進(jìn)氣流量的EGR閥開(kāi)度修正控制必要性：EGR率不僅取決于EGR閥的開(kāi)度，還與排氣背壓及進(jìn)氣狀態(tài)參數(shù)有關(guān)，所以增壓柴油機(jī)只靠EGR閥開(kāi)度的閉環(huán)控制，很難精確控制EGR率。包括：確定EGR閥開(kāi)度控制量的模塊和EGR閥開(kāi)度閉環(huán)控制模塊?；诳諝饬髁啃拚鼸GR閥開(kāi)度的控制模型控制方法：由確定EGR閥開(kāi)度控制量的模塊：確定當(dāng)前工況下的目標(biāo)EGR率所對(duì)應(yīng)的EGR閥的目標(biāo)開(kāi)度值；由EGR閥開(kāi)度閉環(huán)控制模塊：保證實(shí)際開(kāi)度與目標(biāo)開(kāi)度一致。EGR閥目標(biāo)開(kāi)度值的確定EGR閥目標(biāo)開(kāi)度的反饋控制：首先確定EGR閥的基礎(chǔ)開(kāi)度=MAP

(n,負(fù)荷)根據(jù)大氣溫度和壓力、進(jìn)氣溫度和壓力以及冷卻液溫度進(jìn)行修正；確定目標(biāo)進(jìn)氣量MAP(n,負(fù)荷)-事先臺(tái)架標(biāo)定的；目標(biāo)流量與實(shí)際進(jìn)氣流量(流量計(jì))比較，求得偏差量——確定控制量；用PID控制器對(duì)EGR閥開(kāi)度值進(jìn)行修正控制，使偏差趨于零。五、極限速度的控制意義：指在車(chē)輛行駛過(guò)程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，通過(guò)噴油量脈譜的設(shè)定，限制發(fā)動(dòng)機(jī)超速；或當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速時(shí)，隨轉(zhuǎn)速的降低適當(dāng)增加噴油量，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)低速短期超載時(shí)熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)定最高轉(zhuǎn)速n2和最低使用轉(zhuǎn)速n1；極速狀態(tài)：n>n2，或n<n1；n>n2或n<n1時(shí)，分別用3DMAP(n-Acc–qv)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性第三節(jié)

分配泵電控噴射系統(tǒng)一、概述VE型分配泵組成：由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑片式輸油泵、供油提前器等組成。滑片式輸油泵：由凸輪盤(pán)、滾輪機(jī)構(gòu)以及柱塞、柱塞套筒、油量控制滑套等構(gòu)成供油量：通過(guò)調(diào)速器調(diào)節(jié)油量控制滑套位置來(lái)控制；供油時(shí)刻：通過(guò)供油提前器來(lái)控制。只能滿(mǎn)足簡(jiǎn)單供油特性和供油時(shí)刻變化特性。漸被淘汰VE型電空泵特點(diǎn)：

二、位置式電控分配泵原機(jī)械式VE泵的基礎(chǔ)上去除了原機(jī)械式調(diào)速機(jī)構(gòu)；增設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器、控制油量滑套機(jī)構(gòu)、滑套位置傳感器、噴射時(shí)刻控制電磁閥、噴射定時(shí)器位置傳感器等

控制供油規(guī)律，間接控制噴油規(guī)律，噴射壓力受限

控制油量滑套機(jī)構(gòu)：采用旋轉(zhuǎn)式線性比例電磁閥控制原理：ECU控制兩個(gè)線圈反向信號(hào)的ON/OFF比（即占空比）來(lái)控制流經(jīng)線圈電流的大小，由此控制磁場(chǎng)強(qiáng)弱；柱塞套柱塞滑套定子線圈驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)子鐵芯回位彈簧滑套位子傳感器轉(zhuǎn)子鐵心在磁場(chǎng)力和回位彈簧力的平衡點(diǎn)上保持其軸向位置；改變占空比，轉(zhuǎn)子鐵心帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到新的平衡點(diǎn)位置；驅(qū)動(dòng)軸前端偏心銷(xiāo)帶動(dòng)滑套移動(dòng)—完成泵油量控制。（1）噴油量的控制ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件，確定適應(yīng)該工況的目標(biāo)滑套位置；與來(lái)自滑套位置傳感器的實(shí)際滑套位置進(jìn)行比較，確定控制量；由驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)ECU的指令反饋控制流經(jīng)線性比例電磁閥線圈的占空比，使滑套位置控制在目標(biāo)值上，確定最佳噴油量。（2）噴射時(shí)刻的控制控制系統(tǒng)組成：由定時(shí)柱塞、定時(shí)器位置傳感器、回位彈簧、噴射定時(shí)控制閥、轉(zhuǎn)子以及ECU等組成。定時(shí)器柱塞將柱塞室分為吸油室和壓力室；噴射定時(shí)控制閥設(shè)在壓力室入口處，控制壓力室內(nèi)的油壓大小。壓力室內(nèi)油壓變化時(shí)，柱塞位置變化，通過(guò)傳動(dòng)桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)，由此調(diào)節(jié)噴射時(shí)刻。吸油室壓力室轉(zhuǎn)子三、時(shí)間式電控分配泵（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由高速電磁閥、泵角傳感器、曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器以及ECU等組成；取消VE泵原有油量控制滑套機(jī)構(gòu)。電磁閥關(guān)閉時(shí)刻決定噴射始點(diǎn)；電磁閥關(guān)閉持續(xù)時(shí)間決定噴射量。結(jié)構(gòu)緊湊、控制電路簡(jiǎn)單。（2）噴油量的控制驅(qū)動(dòng)軸泵角傳感器電磁閥線圈當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)油泵凸輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞右移開(kāi)始?jí)河停籈CU通過(guò)泵角傳感器檢測(cè)同步旋轉(zhuǎn)的缺齒型脈沖發(fā)生器齒的位置。結(jié)構(gòu)上，柱塞壓油開(kāi)始時(shí)刻，與缺齒部位相對(duì)應(yīng)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸從缺齒位置開(kāi)始旋轉(zhuǎn)到相當(dāng)于目標(biāo)噴射量的溢出角位置時(shí)，ECU控制電磁溢流閥打開(kāi)，結(jié)束泵油過(guò)程。電磁溢出閥采用導(dǎo)向閥式的兩級(jí)電磁閥；由主閥、導(dǎo)向閥、線圈等組成。特點(diǎn)：小直徑導(dǎo)向閥3具有高速響應(yīng)性，且可提高其耐壓特性；大直徑主閥4保證大流量特性，同時(shí)將柱塞頂部的壓油室分為柱塞室和主閥室。導(dǎo)向閥主閥1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2）工作原理壓油過(guò)程中柱塞室油壓經(jīng)小孔傳到主閥室，使主閥室內(nèi)壓力升高。當(dāng)ECU接通電源時(shí)，導(dǎo)向閥關(guān)閉，主閥室內(nèi)壓力>柱塞室側(cè)壓力；主閥關(guān)閉，泵油；電源OFF，導(dǎo)向閥開(kāi)，主閥開(kāi)啟，泵油結(jié)束。必要性：噴射量∝電磁溢出閥關(guān)閉持續(xù)時(shí)間，故需控制導(dǎo)向閥的開(kāi)啟時(shí)刻——泵角傳感器來(lái)檢測(cè)。泵角傳感器泵角傳感器安裝在滾輪環(huán)上，隨滾輪環(huán)同步偏轉(zhuǎn)。缺齒型泵角脈沖信號(hào)發(fā)生器固定在驅(qū)動(dòng)軸上，與驅(qū)動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)1-缺齒部；2-脈沖發(fā)生器；3-驅(qū)動(dòng)軸4-泵角傳感器；5-滾輪環(huán)（3）噴射時(shí)刻的控制噴射時(shí)刻的反饋信號(hào)：來(lái)自設(shè)泵角傳感器的缺齒段信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器的曲軸位置信號(hào)的相位差。ECU通過(guò)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)和泵角信號(hào)檢測(cè)實(shí)際噴射時(shí)刻；與目標(biāo)噴射時(shí)刻（標(biāo)定）進(jìn)行比較，求出偏差，確定控制量；反饋控制噴射時(shí)刻，使偏差量趨于零。第四節(jié)直列式噴油泵的電控技術(shù)一、直列式電控噴油泵的組成TICS(Timinginjectioncontrolsystem)P型泵基礎(chǔ)上改進(jìn)。由控制單元、電控調(diào)速器、滑閥式噴射時(shí)刻控制系統(tǒng)(定時(shí)器)以及噴油泵等組成傳感器執(zhí)行器ECU

組成：REDIII型電子調(diào)速器、連桿、油量調(diào)節(jié)齒桿及其位置傳感器、線束。REDIII型電子調(diào)速器結(jié)構(gòu)：1-扁平電纜；2-印刷電路板3-柔性端頭銷(xiāo)；4-齒桿位置傳感器5-杠桿；6-永久磁鐵7-移動(dòng)式線圈；8-內(nèi)芯9-外芯；10-潤(rùn)滑油回路11-杠桿軸；12-調(diào)節(jié)齒桿13-外線束二、噴射量的控制系統(tǒng)1）TICS泵油量控制原理：齒桿位置反饋控制電控調(diào)速器——通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制拉桿位置電控調(diào)速器直流步進(jìn)電動(dòng)機(jī)線圈驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路占空比磁場(chǎng)與電流方向

控制套筒移動(dòng)齒桿位置傳感器作用：檢測(cè)實(shí)際齒桿位置，用于反饋控制結(jié)構(gòu)：由“E”字形鐵心、檢測(cè)線圈4和可動(dòng)銅片、溫度修正線圈6和固定銅片等組成。原理：可動(dòng)銅片固定在齒桿末端上并滑套在“E”字形鐵心上隨齒桿移動(dòng)；檢測(cè)線圈中流通電流時(shí)，隨銅片位置變化，被抵消的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化，導(dǎo)致檢測(cè)線圈中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)也變化；溫度變化時(shí)，銅片產(chǎn)生膨脹變形；∴通過(guò)溫度修正線圈修

正。作用：控制供油時(shí)刻：通過(guò)柱塞套位移控制供油時(shí)刻；三、滑套式可變預(yù)行程控制機(jī)構(gòu)組成：滑套控制機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部以及滑套位置傳感器等驅(qū)動(dòng)軸角位移傳感器

線圈鐵心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可動(dòng)滑套用控制桿調(diào)節(jié)臂調(diào)節(jié)，控制桿一端為U形連接器由驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)控制滑套?；孜恢玫姆答伩刂苹孜恢脗鞲衅鳎河蒛形鐵心、可動(dòng)短路銅環(huán)片和檢測(cè)線圈、固定短路銅環(huán)片和溫度修正線圈組成；測(cè)量原理：

可動(dòng)銅環(huán)片隨驅(qū)動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，U形鐵心上產(chǎn)生磁場(chǎng)變化-線圈中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)變化；

固定銅環(huán)片，用來(lái)溫度修正作用：用于滑套位置檢測(cè)-反饋控制可動(dòng)銅環(huán)片固定銅環(huán)片四、可變預(yù)行程噴油泵的工作原理特點(diǎn)：

控制供油時(shí)刻的同時(shí)供油規(guī)律可變（1）泵油原理4個(gè)過(guò)程構(gòu)成；

泵油量∝壓油形成（2）噴射時(shí)刻的控制通過(guò)滑套相對(duì)柱塞位置的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)噴射時(shí)刻的控制滑套下移，供油提前；滑套上移，供油延遲。qm/A<qm/B五、TICS泵的控制內(nèi)容（1）電控調(diào)速器的控制調(diào)速器控制模式：通?？刂颇Ｊ?、解除調(diào)速器控制模式、帶故障行駛控制模式3種。解除調(diào)速器控制模式：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，或當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器出現(xiàn)故障或超速等現(xiàn)象時(shí)，為了安全接觸調(diào)速器，強(qiáng)制供油量為零。帶故障行駛控制模式：發(fā)生故障時(shí)，將車(chē)安全行駛到就近服務(wù)站為止。通?？刂颇Ｊ剑喊ㄈ?fù)荷噴油量控制、噴射量修正控制、燃溫修正控制、起動(dòng)噴射量控制、極限速度控制、快怠速或怠速轉(zhuǎn)速控制等。1）全負(fù)荷噴油量qVf標(biāo)定基本噴油量qV0的標(biāo)定：標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下進(jìn)行通過(guò)qV0~n的脈譜的調(diào)整，使全負(fù)荷速度特性上的轉(zhuǎn)矩特性曲線與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩特性曲線一致。實(shí)際全負(fù)荷速度特性的噴油量qVf：修正方法：?qVp：進(jìn)氣壓力修正量；?qVT：進(jìn)氣溫度修正量；?qVr：燃油溫度修正量；Kf0：其他修正系數(shù)。?qVp部分負(fù)荷：標(biāo)定(Acc-n-qV)3DMAP，由此直接控制電控調(diào)速器，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量的控制。2）起動(dòng)噴油量控制冷起動(dòng)時(shí)環(huán)境溫度不同，燃料蒸發(fā)量不同，直接影響氣缸內(nèi)混合氣濃度。起動(dòng)過(guò)程分為拖動(dòng)過(guò)程和起動(dòng)完爆過(guò)程兩部分起動(dòng)完爆后起動(dòng)完爆后，噴油量隨n增加而減小，并逐漸過(guò)渡到怠速工況冷起動(dòng)狀態(tài)判定條件：andn<n1(200r/min);Acc>A1(50%)；起動(dòng)開(kāi)關(guān)ON；tw<tw1(-10℃)。此時(shí)，噴射量根據(jù)tw來(lái)確定。（2）滑套位置的控制滑套控制模式：一般控制模式學(xué)習(xí)控制模式停止控制模式：

滑套位置傳感器學(xué)習(xí)前或?qū)W習(xí)中、滑套位置控制軟件開(kāi)關(guān)OFF，或有錯(cuò)誤信息，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，停止滑套的控制。1）滑套位置(PS)的一般控制控制方法：基于于n-qVf-PS脈譜圖，通過(guò)4點(diǎn)插值法確定基本滑套位置；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大氣溫度、進(jìn)氣壓力及加速狀態(tài)等修正。進(jìn)氣溫度修正量PSta：A：實(shí)際加速踏板開(kāi)度；A0：設(shè)定加速踏板開(kāi)度值（70%）；tr：參考溫度，取10℃；tatm：大氣溫度；K：由n確定的修正系數(shù)，2DM(n-K)形式給出。實(shí)施進(jìn)氣溫度修正條件：A>70%,tatm<10℃進(jìn)氣壓力修正PSpb：修正條件：A>A1(設(shè)定為80%)，pin<pb1(設(shè)定值20kPa)修正方法：2DM(n-PSpb)修正。加速修正PScac：修正條件：n1<n<n2，and，

Acc>

A1(2%/s),and,

nt>

n1(11rpm/s)修正方法：2DM(

nt-X)；0≤X≤13DM(實(shí)Acc-n-Y)；0≤Y≤1冷態(tài)工況PS的控制：冷態(tài)工況

判定條件：冷卻溫度和進(jìn)氣壓力分別

tW<t1(50℃)和pb<p1(72.9kPa)PSsol=3DM(n-tw-PS)。控制方法：2）滑套位置的學(xué)習(xí)控制目的：提高滑套位置控制精度學(xué)習(xí)控制條件：控制電壓在正常范圍（0.7~3.3V）；

學(xué)習(xí)軟件開(kāi)關(guān)ON狀態(tài)；

學(xué)習(xí)狀態(tài)沒(méi)結(jié)束；

學(xué)習(xí)無(wú)錯(cuò)誤and學(xué)習(xí)處理方法：在A/D變換周期(20ms)，將滑套位置傳感器輸出電壓Ups進(jìn)行N1(10)次平均Upsm；若Ups2(0.94V)<Upsm<Ups1(1.51V)

計(jì)算學(xué)習(xí)值后結(jié)束學(xué)習(xí)；否則從Upsm的求解開(kāi)始重新學(xué)習(xí)；若N2(6次)次平均處理后仍不能結(jié)束學(xué)習(xí)時(shí)，認(rèn)為學(xué)習(xí)錯(cuò)誤。PS學(xué)習(xí)修正范圍實(shí)際學(xué)習(xí)控制過(guò)程中，將Upsm值變換成與滑套位置成比例的值，然后與目標(biāo)滑套位置的差值作為學(xué)習(xí)值，并記憶進(jìn)行學(xué)習(xí)修正。（3）噴射定時(shí)器的控制1)結(jié)構(gòu)原理：由供油電磁閥、回油電磁閥、液壓柱塞、大小偏心輪、滑塊、滑動(dòng)銷(xiāo)以及噴油泵驅(qū)動(dòng)軸、泵凸輪軸等組成?；瑒?dòng)銷(xiāo)套裝在2個(gè)半圓形滑塊上；2個(gè)滑塊用彈簧連接

始終向軸心靠攏?；赜?供油電磁閥來(lái)控制液壓室內(nèi)油壓；油壓推動(dòng)柱塞向左移動(dòng)時(shí)滑塊向外運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)滑塊銷(xiāo)使雙偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)軸與凸輪軸之間相位發(fā)生變化，改變供油時(shí)刻1-滑塊；2-滑動(dòng)銷(xiāo)；3-偏心凸輪；4-液壓柱塞；5-液壓室；6-凸輪軸；7-電磁閥2)控制模式：正?？刂颇Ｊ?、怠速控制模式和起動(dòng)控制模。正?？刂颇Ｊ剑嚎刂品椒ǎ嚎刂屏?

sol-

ist(實(shí)際值)，進(jìn)行PI演算

控制電磁閥的占空比，控制供油時(shí)刻目標(biāo)供油提前角

sol的確定：

r：臺(tái)架標(biāo)定的基本供油提前角，3DM(n-qVf-

r)；

cat：大氣溫度修正值A(chǔ)：實(shí)際Acc開(kāi)度；A0:Acc設(shè)定值(70%)；tA：設(shè)定溫度(20℃)；tatm：大氣溫度；K：n修正系數(shù)2DM(n-K)

cac：加速修正值，根據(jù)Acc開(kāi)度、n及

n來(lái)修正目標(biāo)供油時(shí)刻。加速修正條件：n1<n<n2使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，and

當(dāng)

Acc?A1(2%/s)&

n

?n1(11rpm/s)。修正值的確定：

n1：預(yù)先設(shè)定的初值；X：由2DM(

nt-X)標(biāo)定，0≤X≤1；Z：由3DM(實(shí)Acc-n-Z)設(shè)定，0≤Z≤1怠速控制模式：實(shí)施條件：n<n1(1500rpm)&tW<tW1(50℃)&Acc<A1(50%)控制方法：直接由

sol-

ist(實(shí)際值)，進(jìn)行PI控制。起動(dòng)控制模式：

實(shí)施條件：調(diào)速器為起動(dòng)狀態(tài)時(shí)控制方法：直接由

sol-

ist(實(shí)際值)，進(jìn)行PI控制。定時(shí)器控制邏輯框圖極限位置回位控制：

20r/min<n<n1&起動(dòng)開(kāi)關(guān)ON時(shí)；回位電磁閥以80%的占空比開(kāi)啟第五節(jié)

高壓共軌電控噴射系統(tǒng)一、概述1）高壓共軌噴射系統(tǒng)發(fā)展的必要性節(jié)能減排日趨嚴(yán)格；NOx和PM排放控制技術(shù)相互矛盾；燃燒過(guò)程的控制——放熱規(guī)律——噴油規(guī)律噴射壓力對(duì)煙度及噴霧特性的影響2）∴對(duì)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的基本要求：噴霧在時(shí)間空間上的最佳化。產(chǎn)生足夠的噴射壓力。實(shí)現(xiàn)噴射量及噴射時(shí)刻的最佳控制3）噴射系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)：

能滿(mǎn)足上述基本要求的新型噴射系統(tǒng)，有高壓共軌電控噴射系統(tǒng)和電控泵噴嘴系統(tǒng)等

發(fā)展趨勢(shì)：高壓化

300MPa

高響應(yīng)特性壓電式CR噴油器。二、高壓共軌電控噴射系統(tǒng)特點(diǎn)及類(lèi)型(1)高壓共軌噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)1）噴油壓力可柔性調(diào)節(jié)：40MPa~300MPa2）可獨(dú)立控制噴油正時(shí)。3）噴油速率的柔性控制，可實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律4）噴油控制精度高，各缸不均勻性得到改善。(2)高壓共軌噴射系統(tǒng)的類(lèi)型ECD-U2系統(tǒng)：日本電裝BOSCH-CR系統(tǒng)：德國(guó)HEUI系統(tǒng)：美國(guó)CaterpillarUnijet系統(tǒng)：意大利Fiat集團(tuán)。三、ECD-U2型高壓共軌噴射系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成

由多山凸輪高壓泵、共軌、電磁閥式噴油器、ECU以及傳感器等組成。PCVECU：根據(jù)軌壓傳感器信息，通過(guò)高壓泵上的PCV閥，反饋控制控制共軌壓力；同時(shí)控制噴油器。電磁閥式噴油器：由針閥偶件、液壓活塞、節(jié)流閥以及二位三通的三向電磁閥（TWV）等組成。噴油量和噴射時(shí)刻的控制：三向電磁閥的通電時(shí)刻決定噴射時(shí)刻，通電持續(xù)時(shí)間（脈寬）決定噴油量。共軌（蓄壓室）：儲(chǔ)存高壓燃油，同時(shí)衰減高壓泵供油或噴油器噴油時(shí)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)，并向各缸噴油器分配高壓燃油。高壓泵：直列雙缸3凸輪結(jié)構(gòu)形式；高壓泵旋轉(zhuǎn)一周時(shí)每缸供油三次。壓力控制閥PCV：控制高壓泵泵油量。壓力傳感器：檢測(cè)共軌壓力。三向電磁閥(TWV)結(jié)構(gòu)：包括內(nèi)閥、外閥和閥體;內(nèi)閥：自由活塞；外閥：與電磁線圈的銜鐵做成一體，由線圈通電方式控制其上下運(yùn)動(dòng)。閥體：支承外閥。當(dāng)TWV接通時(shí)，線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)力，外閥上移，密封面A被關(guān)閉，密封面B打開(kāi)，液壓柱塞頂部控制室內(nèi)的高壓油泄油，針閥升起，噴油開(kāi)始。當(dāng)TWV-OFF，磁場(chǎng)消失，外閥下移，密封面A打開(kāi)，密封面B關(guān)閉，液壓柱塞頂部控制室內(nèi)進(jìn)高壓油，針閥落座，噴油停止。（2）電控噴油器及CR系統(tǒng)工作原理為了控制初期噴油速率，在液壓活塞上方專(zhuān)門(mén)設(shè)置一個(gè)單向閥和一個(gè)小孔節(jié)流閥。單向閥的作用：阻止液壓活塞上方的燃油通過(guò)，只允許高壓共軌燃油流入控制室；節(jié)流閥：控制室內(nèi)的燃油的泄油速率，以控制液壓活塞上方控制室內(nèi)的壓力下降速度，實(shí)現(xiàn)初期噴射規(guī)律控制泄油孔和控制室容積決定噴油器針閥的開(kāi)啟速度；噴油器針閥的關(guān)閉速度取決于單向閥的流量特性和控制室容積。TWV的開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間為0.35ms，關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間為0.4ms，在全負(fù)荷狀態(tài)下的能量消耗約為50W左右。（3）高壓輸油泵的供油原理吸油過(guò)程：柱塞下行，PCV打開(kāi)，燃油經(jīng)PCV電磁閥進(jìn)入泵室；回流過(guò)程：柱塞上行，PCV未通電，PCV開(kāi)啟狀態(tài)，被吸入的燃油經(jīng)PCV閥回流；泵油過(guò)程：柱塞上行，PCV接通而被關(guān)閉，泵室內(nèi)燃油受壓，推開(kāi)出油閥將燃油壓送到共軌。吸油回油泵油泵油量取決于PCV關(guān)閉后的柱塞有效升程（4）共軌（蓄壓室）的作用作用：將高壓泵提供的高壓燃油儲(chǔ)存（蓄壓）后分配到各缸噴油器，以保證噴射壓力穩(wěn)定。對(duì)容積要求：穩(wěn)壓

壓力脈動(dòng)<5MPa，容積不能過(guò)；保證響應(yīng)特性，快速建立目標(biāo)軌壓

容積不能太大。例：高壓泵最大供油量為600mm3時(shí)，共軌容積約為94000mm3。液流緩沖器：保證噴油器泄漏時(shí)切斷向噴油器的供油，同時(shí)減小壓力波動(dòng)；壓力限制器：保證共軌在出現(xiàn)壓力異常時(shí)，迅速泄壓。1-液流緩沖器2-壓力傳感器3-壓力限制器（5）ECD-U2的特點(diǎn)軌壓波動(dòng)小，且可柔性控制噴射量、噴射時(shí)刻、噴射壓力噴油規(guī)律的控制：可實(shí)現(xiàn)d形噴射規(guī)律及預(yù)噴。最小預(yù)噴量為1mm3/cyc左右，預(yù)噴和主噴之間最小間隔為0.1ms。噴射量取決于軌壓和噴油器通電脈寬。ECD-U2系統(tǒng)啟動(dòng)響應(yīng)快，E/G起動(dòng)后可迅速建立軌壓達(dá)80MPa；當(dāng)n>1000r/min時(shí)，可產(chǎn)生120MPa以上軌壓。但高壓泵驅(qū)動(dòng)損失較大。四、德國(guó)BOSCH公司的CR型高壓共軌噴射系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成1-高壓泵2-濾清器3-油箱4-ECU5-傳感器

6-噴油器7-共軌8-壓力傳感器9-溢出閥由ECU、“Y”形高壓泵、共軌、二位二通電磁閥式噴油器以及各種傳感器等組成。第一代于1997年7月批量投放市場(chǎng)，最高噴射壓力135MPa。第二代(2000年)改為計(jì)量閥式泵油量控制+提升噴油器的響應(yīng)。CR-I型（2）工作原理泵油過(guò)程：當(dāng)E/G工作時(shí)，低壓泵將燃油濾清后

高壓泵；當(dāng)ECU控制閥接通時(shí)，關(guān)閉回油孔，隨高壓泵凸輪軸的旋轉(zhuǎn)完成泵油過(guò)程，燃油送入共軌，建立軌壓；同時(shí)將燃油傳送到噴油器。噴油過(guò)程：噴油器內(nèi)高壓油分別進(jìn)入液壓柱塞室和針閥的承壓錐面環(huán)形腔中；噴油器電磁閥OFF時(shí)，柱塞頂壓力+彈力>承壓錐面升力，針閥落座當(dāng)電磁閥ON時(shí)，回油孔開(kāi)啟，柱塞頂油壓泄壓，針閥開(kāi)啟。噴射量

噴射脈寬和噴射壓力；噴射時(shí)刻噴油器通電時(shí)刻噴油器的區(qū)別：高壓化：145

180MPa提高密封性、耐壓性提高運(yùn)動(dòng)副的耐磨性GR-II噴油器的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多次噴射-5次：0.70.4ms

降低噴射間隔時(shí)間

提高噴油器的響應(yīng)特性：高響應(yīng)電磁閥液壓柱塞輕量化CR-I和CR-II的區(qū)別：柱塞輕量化降低高度高相應(yīng)電磁閥閥噴射脈沖：0.4ms(第1代：0.7ms)CP3.XCR-II/III泵油量調(diào)節(jié)(軌壓控制)方式不同CP1：泵出口端設(shè)置溢流閥控制軌壓機(jī)械損失；145MPaCP3.X：泵的入口處設(shè)置計(jì)量閥，調(diào)節(jié)泵油量，

m；180MPaCR-III的特點(diǎn)：2003~2006年特點(diǎn)：

壓電式噴油器+CP3.X型泵油量可調(diào)式高壓泵噴射間隔時(shí)間縮短至100

m；實(shí)現(xiàn)7次噴射

噴射壓力160MPa(2003)下，可排放降低20%，

重型柴油機(jī)無(wú)后處理裝置下(180MPa@2006)達(dá)到歐IV/油耗降低3%/噪聲降低3dB(A)

CR-IV的特點(diǎn)：壓電式+同軸可變噴嘴及壓力放大技術(shù)

噴射壓力>200MPa（3）壓電式噴油器燃燒過(guò)程控制=是放熱規(guī)律控制的關(guān)鍵就是噴油規(guī)律的精確控制噴油器的響應(yīng)特性。壓電式CR系統(tǒng)：將噴油器由電磁式改為壓電式，其他部分相同。壓電式噴油器結(jié)構(gòu)：壓電晶體單元、液壓放大器及針閥等組成。壓電晶體單元變形量非常小

壓電晶體薄層技術(shù)

將多層壓電晶體燒結(jié)成一定長(zhǎng)度的立方體

液力放大器進(jìn)行放大后

針閥升程特點(diǎn)：在厚度方向上伸縮變形的積層型壓電晶體，在力學(xué)上串聯(lián)、電學(xué)上并聯(lián)；其輸出的位移為各壓電片位移之和；壓電晶體變形速度<0.1ms，壓電式噴油器響應(yīng)速度快；但壓電晶體片在電學(xué)上是純電容負(fù)載，級(jí)聯(lián)后電容將成倍增加，故級(jí)聯(lián)過(guò)多，充放電時(shí)間增加，產(chǎn)生較大遲滯現(xiàn)象。因此，壓電晶體片的積層量要適當(dāng)。壓電式噴油器性能和電磁閥式噴油器性能的對(duì)比結(jié)果相同軌壓下，對(duì)一定噴射脈寬，壓電式噴油器的噴射能力明顯高于電磁閥式噴油器；噴射速率更快，峰值更高，持續(xù)時(shí)間更短；響應(yīng)特性更快。（4）三缸徑向高壓輸油泵組成：泵體、泵蓋、氣門(mén)組件、柱塞挺柱、柱塞彈簧、凸輪軸等。主要作用：將低壓燃油加壓成高壓燃油，并輸送到共軌中保證其設(shè)定的軌壓。結(jié)構(gòu)原理：三缸“Y”形分布，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓泵旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心輪帶動(dòng)三角平面凸輪做平面運(yùn)動(dòng)；偏心輪旋轉(zhuǎn)一圈，三缸柱塞泵各完成一次泵油過(guò)程。五、美國(guó)Caterpillar公司的HEUI型中壓共軌系統(tǒng)1）系統(tǒng)概述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用電控液壓式噴油器，共軌中直接用機(jī)油驅(qū)動(dòng)噴嘴，∴設(shè)有潤(rùn)滑油和燃油兩套油路。

潤(rùn)滑油驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)油箱、低壓機(jī)油泵、機(jī)油冷卻器、濾清器、高壓機(jī)油泵、高壓機(jī)油共軌、壓力傳感器以及壓力控制閥7等低壓油路：機(jī)油壓力為300kPa，保證正常潤(rùn)滑。高壓油路：部分低壓機(jī)油經(jīng)高壓機(jī)油泵再次升壓后，送到共軌中控制噴油器的開(kāi)和閉。2）液壓式電控噴油器組成：控制閥2、增壓柱塞4、柱塞套3及針閥偶件?？刂崎y：控制噴油開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻當(dāng)電磁閥ON時(shí)，提升閥2上移，關(guān)閉上座切斷回油孔：下座打開(kāi)，共軌中高壓油進(jìn)入增壓柱塞上方，推動(dòng)柱塞下移，壓縮柱塞下方燃油增壓針閥升起。噴油器進(jìn)油道處單向閥的作用：控制進(jìn)入噴油器的燃油只能從噴油器噴射出去，不能回流。增壓柱塞：柱塞頂面積相對(duì)底部面積大幾倍，由此實(shí)現(xiàn)高壓(150MPa)噴射。HEUI系統(tǒng)響應(yīng)特性驅(qū)動(dòng)電流峰值越大，提升閥響應(yīng)速度就越快。電磁閥驅(qū)動(dòng)電壓110V，功率消耗45W。為減小系統(tǒng)的功率消耗量，驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到峰值后使之降低到維持電流。HEUI系統(tǒng)的預(yù)噴射功能在增壓柱塞和柱塞套上設(shè)置精密的回油孔，實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射第六節(jié)

高壓共軌噴射系統(tǒng)噴油量的控制策略一、控制軟件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1）車(chē)用ECU控制軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)底層軟件：包括傳感器信息采集、處理、演算和判定軟件；驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器信號(hào)的處理軟件等；直接與應(yīng)用層軟件對(duì)接通信層軟件：包括ECU的CAN總線及通信模塊，使ECU直接與上位機(jī)通信，以監(jiān)控控制變量及各種脈譜的臺(tái)架標(biāo)定應(yīng)用層軟件：指根據(jù)所確定的控制策略由用戶(hù)開(kāi)發(fā)的控制軟件。

根據(jù)底層軟件對(duì)輸入信號(hào)的處理演算結(jié)果，按不同工況設(shè)計(jì)的控制方法及通過(guò)通信層軟件標(biāo)定的控制脈譜，確定相應(yīng)的控制指令，并通過(guò)底層軟件發(fā)送到各執(zhí)行器完成控制任務(wù)。2）控制軟件應(yīng)具備以下功能：合理的邏輯控制算法，正確采樣輸入信號(hào)并快速準(zhǔn)確地演算處理，以判定具體工況和運(yùn)行條件。確定發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行模式，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)該運(yùn)行模式的控制軟件：調(diào)用控制脈譜，確定各種修正量

確定最終控制量

輸出控制指令執(zhí)行ECU自檢程序。根據(jù)需要轉(zhuǎn)向失效策略，執(zhí)行各種中斷、執(zhí)行故障診斷等其他策略。二、基于牽引力的噴油量控制方法牽引力控制：根據(jù)汽車(chē)行駛條件，確定該行駛狀態(tài)車(chē)輪無(wú)打滑純滾動(dòng)所需驅(qū)動(dòng)力的控制方法?；跔恳Φ膰娪土靠刂品椒ǎ喊òl(fā)動(dòng)機(jī)需輸出轉(zhuǎn)矩的確定、指示轉(zhuǎn)矩的標(biāo)定以及噴油量標(biāo)定等三大部分。Acc-TtqTtq

Ti-qcyc1）發(fā)動(dòng)機(jī)需求轉(zhuǎn)矩的確定由汽車(chē)?yán)碚搶?shí)際汽車(chē)駕駛過(guò)程中，通過(guò)變速器擋位和Acc來(lái)控制牽引力——汽車(chē)行駛條件。3DMAP(Ttq-Acc-n)∴

即使是相同牽引力要求，變速器擋位不同，所需求的

Ttq不一樣。2）指示轉(zhuǎn)矩的標(biāo)定質(zhì)調(diào)式：Ti

qcyc;∴Ti=3DMAP(Ttq-Acc-n)+3DMAP(Tm-n-tw)+TtqTm=f(n,tw)Ti=f(n,Acc)3）噴油量的確定Ti=Kiqcycqcyc=f(Ti,n)噴射量控制流程圖全負(fù)荷速度特性脈譜標(biāo)定-——確定最大轉(zhuǎn)矩限定MAP三、噴射時(shí)刻和共軌壓力標(biāo)定1）噴射時(shí)刻的標(biāo)定噴油量脈譜是確定其他控制參數(shù)的基礎(chǔ)MAP形式：3DMAP(

p-qcyc-n)標(biāo)定原則：

外特性上：中高速區(qū)：考慮be、pz及Tb（排溫）；低速區(qū)：考慮PM&煙度中小負(fù)荷區(qū)：主要考慮be和排放性

起動(dòng)/怠