柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介課件

1、2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介一、概述1、傳統(tǒng)柴油機的優(yōu)點和存在的問題1）優(yōu)點（1）低油耗。柴油機熱效率高(達30%-45%，而汽油機僅25%-30%)，同功率的汽油車相比，可節(jié)省25-30的燃油。（2）低排放。HC和CO排放低于汽油車，CO2排放量比汽油車低30左右排放少，NOx排放和汽油機基本相當。（3）功率大、轉矩高。（4）故障率低、壽命長。 不僅成為各類中型和重型汽車的主導動力裝置，也日益成為輕型汽車和轎車的重要動力裝置。2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介一、概述2）存在的問題（1）微粒排放較高（2）噪聲較大（3）不能滿足日益嚴格的排放標準（4）動力性（比功率）不斷提升的要求g /

2、 k W . h r * PM scale x10 *Y e a r199019921994199619982000200220042006200820100246810121416-43%-12%-29%-30%-43%-56%-33%-80%-86%NOx-95%PM18 years13 yearsEuro 1Euro 2Euro 3Euro 4Euro 5Euro 0012345678g / k W . h rNOxCOHCPM (x10)Euro IEuro 2Euro 3 - October 2001（1999）Euro 4 - October 2006（2004）Euro 5 -

3、October 2008（2007）2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2）存在的問題g / k W . h r * PM s2.解決方案1）理想噴射特性預噴射、初始噴射速率低，主噴速率高，后噴停止速度快2）缸內(nèi)高壓噴射1300bar2000bar以上3）增壓中冷，廢氣再循環(huán)(EGR)提高升功率、經(jīng)濟性和降低排放4）排氣后處理微粒捕捉器，氧化催化器，NOx催化器2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2.解決方案2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介3、柴油機控制目標 (1)改善柴油機的調(diào)速控制，由電控調(diào)速器取代機械調(diào)速器，消除機械調(diào)速器中的機械滯后和誤差，而且，控制單元

4、可以通過調(diào)整噴油量和噴油定時等，使轉速控制更加精確。 (2)改善柴油機的燃油經(jīng)濟性，控制單元通過傳感器實時監(jiān)測柴油機的工況，及時調(diào)整噴油量、噴油定時、冷卻液溫度、增壓壓力等，使柴油機的燃油經(jīng)濟性得到進一步提高。 (3)改善柴油機的冷起動性，柴油機控制單元通過監(jiān)測冷卻液溫度或機油溫度，判定柴油機起動時的熱狀態(tài)，一方面可以控制冷起動預熱或其他輔助措施(如自動噴人冷起動液等)，另一方面可以自動優(yōu)化噴油量和噴油定時，使冷起動變得較為容易，并減少冷起動時的白煙排放。 2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介3、柴油機控制目標2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介 (4)降低柴油機的微粒和有害氣體排放，柴油機控制單

5、元根據(jù)節(jié)氣門位置、冷卻液或機油溫度和渦輪增壓壓力可以精確地控制噴油定時和噴油量，能夠顯著降低柴油機在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況下的微粒及有害氣體排放。 (5)降低柴油機的運轉噪聲，柴油機控制單元通過優(yōu)化噴油定時和噴油過程，在不犧牲動力性和燃油經(jīng)濟性的前提下，能夠降低燃燒噪聲。 (6)實現(xiàn)功率分級設定，對于型號既定的發(fā)動機，可以通過改變程序中的相關數(shù)據(jù)重新設定柴油機的額定功率。 (7)實現(xiàn)自診斷和安全保護，便于維修，通過自診斷判定故障狀態(tài)，通過故障安全措施保護柴油機，以防故障擴大，并為排除故障提供指導。 (8)防止發(fā)動機非授權起動，起到汽車防盜作用。2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介 (4)降低柴油機2-5

6、 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介4、電控柴油機的分類 1）按產(chǎn)生高壓燃油的機構不同分：直列泵、分配泵、噴油泵噴油器、共軌式。2）按直接控制的噴油量控制方式不同分：（1）位置控制：對傳統(tǒng)供油系統(tǒng)中的齒條或滑套的運動位置由原來的機械調(diào)速器控制改為微機控制。第一代電控系統(tǒng)（2）時間控制：保留原來的噴油泵一高壓油管一噴油器系統(tǒng)，也可以采用高速電磁閥直接控制高壓燃油的噴射。第二代電控系統(tǒng)（3）時間壓力控制：在系統(tǒng)中有一條具有可以獨立控制的燃油壓力共用油軌（相當于蓄壓器）。第三代電控系統(tǒng) 2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介4、電控柴油機的分類 2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介二、位置控制式系統(tǒng)1、直列泵的位

7、置控制式系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介二、位置控制式系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2、分配泵的位置控制式系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2、分配泵的位置控制式2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介第一代電控系統(tǒng)特點：間接控制噴油量位置飼服間接控制噴油定時液力系統(tǒng)飼服控制噴射壓力大小控制取決于原有機械系統(tǒng)的性能噴油速率控制取決于原有機械系統(tǒng)的性能優(yōu)點：技術難度小，改動工作量小，成本低，可以實現(xiàn)機械混合運行，安全可靠；缺點：間接控制，響應慢，對發(fā)

8、動機性能改善有限2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介第一代電控系統(tǒng)特點：2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介三、時間控制式電控噴油系統(tǒng) 第二代控制系統(tǒng)的包括：電控分配泵、直列泵、泵噴嘴、單體泵等多種類型。 2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介三、時間控制式電控噴油2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介1）基于分配泵的電控系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介1）基于分配泵的電控系2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2）基于直列泵的電控系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2）基于直列泵的電控系2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油

9、發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介3）單體泵和泵噴嘴系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介3）單體泵和泵噴嘴系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介電控單體式噴油泵1電磁閥針行程止動座；2發(fā)動機缸體；3泵體；4泵柱塞； 5回位彈簧； 6滾輪挺桿； 7銜鐵；8定子； 9電磁閥閥針；10濾清器； 11進油；12回油；13支撐座； 14安裝孔2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介電控單體式噴油泵2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介時間控制式電控噴油系統(tǒng)控制特點：依靠傳統(tǒng)的脈動泵產(chǎn)生高壓；噴油量控制和噴油脈寬完全由電磁閥

10、控制，使傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的機械裝置發(fā)生了較大變化，噴油控制方式進一步變革 ；電磁閥關閉時刻決定噴射定時；油泵的凸輪轉速仍然受到發(fā)動機轉速的影響 ；2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介時間控制式電控噴油系統(tǒng)2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介與第一代的差別： 采用電磁閥實現(xiàn)對噴射過程的直接數(shù)字控制，不但可以控制噴油量，而且可以控制噴射定時，實現(xiàn)高頻和更加靈活的控制功能；而且可以實現(xiàn)分缸獨立控制。第二代電控系統(tǒng)的缺點：（1）仍然依賴于傳統(tǒng)的脈動高壓系統(tǒng)，使得高壓噴射的區(qū)間受到凸輪型線的限制，無法實現(xiàn)大范圍的噴射定時控制；（2）噴射壓力的大小只和凸輪型線以及發(fā)動機轉速等結構參數(shù)有關，不能根據(jù)發(fā)動機的工況靈活

11、調(diào)節(jié)；（3）無法實現(xiàn)靈活的預噴射和多次噴射。2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介與第一代的差別：2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介四、壓力時間式電控噴油系統(tǒng)-共軌式柴油噴射系統(tǒng)1、電控共軌噴油系統(tǒng)的概念 電控共軌噴油系統(tǒng)是高壓柴油噴射系統(tǒng)的一種，20世紀90年代中期才開始推向市場的第3代電控噴射技術，它摒棄了傳統(tǒng)使用的直列泵系統(tǒng)，而代之以用一供油泵建立一定油壓后將柴油送到各缸共用的高壓油管(簡稱共軌)內(nèi)，再由共軌把柴油送人各缸的噴油器。共軌式柴油噴射系統(tǒng)噴油壓力與噴油量無關，也不受發(fā)動機負荷和轉速的影響，能根據(jù)要求任意改變壓力水平，使NOx和顆粒排放都大大降低。由于采用了獨立的高壓油泵，可提供很

12、高的噴油壓力，最高可達200-220MPa，即使連接各噴油器的高壓油管很短也不會出現(xiàn)不可控制的異常噴射情況。2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介四、壓力時間式電控噴2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介 2、電控共軌噴油系統(tǒng)的原理 系統(tǒng)采用的是壓力時間計量原理，ECU根據(jù)工況、油溫、空氣溫度等信號，由油壓傳感器測出壓力值并輸送給ECU，并使所測得的壓力與發(fā)動機工況所給定的油壓脈譜圖(所設的最佳壓力值)比較，ECU給出信號：控制電磁式柴油泵控制閥(PCV)的啟閉，來調(diào)整高壓油泵的供油量，以改變共軌油道中的油壓，使油壓為最佳值。因此，油壓與發(fā)動機的轉速和負荷無關。2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介 2、

13、電控2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介系統(tǒng)組成供油泵建立高壓ECU控制電磁噴油器控制噴油正時、噴油速率、循環(huán)噴油量；每循環(huán)最多達6次噴射；全面改善柴油機性能；系統(tǒng)組成供油泵建立高壓 3、電磁噴油器帶二位二通電磁閥的共軌噴油器1-高壓供油泵；2-供油壓力調(diào)節(jié)器；3-ECU；4-共軌壓力傳感器；5-共軌；6-二位二通電磁閥；7-量孔A；8-控制室；9-液壓活塞；10-噴嘴；11-量孔B 電磁閥通電時，量孔A打開，液壓活塞上方卸壓，噴油 電磁閥斷電時，量孔A關閉，液壓活塞上方加壓，噴油停止 3、電磁

14、噴油器帶二位二通電磁閥的共軌噴油器 電磁閥通2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介4、壓電式噴油器 壓電效應當離子構成的晶體（電氣石、石英、酒石酸鉀鈉）發(fā)生變形時，在它的某些相應的晶面上會產(chǎn)生異號電荷（產(chǎn)生一個電勢）正壓電效應。若在這類晶體施加上電場時，不僅會產(chǎn)生極化還會產(chǎn)生應變或應力逆壓電效應（也稱電致伸縮效應），此時晶體會被拉長。壓電效應開關閥中一般采用石英晶體，結構采用多層技術，由20200um陶瓷層燒結而成，層與層之間有電極。壓電晶體式噴油器主要由帶彈簧的多孔油嘴、控制活塞、進出油節(jié)流孔、二位二通閥、壓電晶體部件等組成。

15、2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介4、壓電式噴油器2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介 高壓燃油從共軌中進入噴油器后，一路由通道進入噴油器盛油槽，作用于針閥錐面上；一路通過節(jié)流孔進入活塞頂部油腔1。a.當壓電晶體不通電時，單向閥1關閉，油閥中的燃油通過推動活塞桿，關閉噴油嘴，噴油器不噴油。 b.當壓電晶體通電后，壓電晶體伸長，推動大活塞壓縮油腔2中的燃油，再推動小活塞，將單向閥1中的鋼球推離錐面，從而使油腔1中的燃油經(jīng)過通道1、單向閥1及通道2回流到油箱?；钊麠U上部卸壓，針閥在盛油槽中的燃油壓力作用下，克服復位彈簧的作用力，向上運動，從而開啟噴油嘴，開始噴油。由于大、小活塞的面積比大于1，因此小活塞位移被放大了。 c.若壓電晶體斷電，單向閥落座，活塞桿向下運動，關閉噴油嘴。2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介 2-5 柴油發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)簡介 5、電控共軌噴油系統(tǒng)的特點 1）噴油壓力柔性可調(diào)。對不同工況可采用最佳噴射壓力，從而可以優(yōu)化柴油機的綜合性能，由于噴油壓力不隨轉速改變，解決了傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)(包括泵一噴嘴系統(tǒng))因低速時噴油壓力下降而導致的低速轉矩差和低速煙度大的缺陷。 2）噴射壓力高。由于系統(tǒng)緊湊、剛度大，可實現(xiàn)較高的噴射壓力(120170MPa)，比普通的柱塞泵高出一倍。加上可獨立柔性控制噴