很大。在低速低负荷时,其喷油压力不高,而且难以实现多次喷射,极不利于降低柴油机的噪声和振动。
第三代电子控制系统是时间-压力控制式,是以基本改变了传统喷油系统基本组成和结构为特征的。通过设置传感器、控制器和高速电磁阀或电/液控制执行器等组成的电子控制系统,对循环喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间-压力控制”或“压力控制”。在电子控制共轨式喷油系统中,对循环喷油量采用最多的是“时间-压力控制”。如图1-2所示。
在该系统中用高压泵代替传统使用的泵-管-嘴脉动供油形式 ,在柴油机的驱动下,以一定速比将连续高压燃油输送到共轨内,再由共轨送入各缸喷油器。在这里,高压油泵并不直接控制喷油,而是向共轨供油以维持所需的共轨压力,通过连续调
特许经销商高级技术培训系列教程柴油发动机技术培训节共轨压力来控制喷射压力,采用压力-时间式计量原理,用高速电磁阀控制喷射过程。喷油压力喷油量及喷油定时由ECU灵活控制。如图1-3所示。
图1-2(高压电子控制喷油系统)
Service ●Training2003 Version1 3
高压供油泵高速电磁阀喷油器共轨(Common-rail)燃油压力传感器图1-3 电/液控制柴油机电子控制系统
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2 柴油机电子控制技术介绍
随着柴油机技术不断发展,人们越来越发现柴油机的独特优势:能量利用率高,耗油量低,废气排量小,工作可靠性好。由于社会不断进步,人们对柴油发动机的安全性、动力性、经济性、排放性和舒适性提出了更高的要求,而满足上述要求最有效手段是对柴油机进行电子控制。
柴油机电子控制技术,是一种用计算机来实现对柴油机工作过程优化控制的技术。它使用计算机控制技术代替了传统柴油机中通过机械、液力和电气手段对喷油定时、喷油量、转速、起动特性、限速特性、超速保护等参数和工况的控制,为的是获得更好的控制效果。柴油机电子控制技术主要包括:电控泵喷嘴技术,电控单体泵技术,高压共轨技术。 2.1电控泵喷嘴技术
柴油机作为热效率最高的热动力机械,对于节能减排有着重要意义,可是也存在振动噪声大,氮氧化物颗粒物质排放高的问题,而电控泵喷嘴系统就能解决上述问题,其结构图如图2-1所示。
图2-1泵喷嘴结构图及示意图
电控泵喷嘴系统是将泵油柱塞和喷油器组合安装在一个壳体内的柴油机燃料喷射系统。由于无高压油管,所以可消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响,
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高压容积大大减少,因此喷射压力可达220MPa,成为目前各类喷油系统之首,对改善柴油机各项性能都有重大意义。常用的电控泵喷嘴有以下两种:商用车电控泵喷嘴和轿车用电控泵喷嘴。 2.1.1商用车电控泵喷嘴
商用车电控泵喷嘴的关键技术是由常开式两位两通的高速电磁阀直接控制喷油过程,从而控制电磁阀的通电时刻,即可以实现对喷油定时的控制,而控制高速电磁阀的通电时间,皆可实现对喷油量的控制,但是,喷油压力和喷油速率是不可控制的,这是因为驱动泵油柱塞的凸轮轴的凸轮形线设计加工后是不能改变的,当然发动机转速的变化也会影响喷射压力和喷油速率。 2.1.2轿车用电控泵喷嘴
轿车用量大,又常用在人口密集的城市,对其排放和噪声的要求比商用车更为严格。为降低噪声、改善排放,常带有预喷功能,所以装有一个由机械、液压控制的预喷控制阀,电磁阀安装位置也有区别,其他零件与商用车泵喷嘴基本相似。预喷和主喷是两次喷出,之间约有0.2~0.6ms的短暂停喷,是由于喷射控制阀的位移是发动机的转速决定的,但是在一个工作循环内完成,通常高速电磁阀通电,电磁阀阀芯密封面关闭的时刻,即预喷的始点,关闭时间的长短决定了喷油量的多少。 2.2电控单体泵技术
图2-2单体泵的外形图
电控单体泵是一种模块式结构的高压喷射系统,并且每个气缸都装配一个电控单体泵,燃油喷射由各自的喷射单元完成。它的燃油喷射一般由ECU通过电磁阀控制,在ECU的指令下,电磁阀可精确控制喷油器的喷射时刻和喷射持续时间,喷油
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量则由电磁阀通电时间长短来确定。电控单体泵如图2-3所示。
图2-3电控单体泵
2.2.1电控单体泵的优点
(1)能承受很高的泵端压力,有利于高压喷射,最高压力可达250MPa。 (2)功率覆盖面大,最小单缸功率为1kW,最大单缸功率可达1000kW,远远超过了合成泵所能达到的单缸功率。 (3)可靠性、耐久性好,成本低。
(4)喷射规律为先缓后急的三角形,与燃烧系统配合较好,有利于降低NOX的排放。
(5)喷油时刻与凸轮型面关联,可实现预喷。
(6)达到欧Ⅲ排放,加上电控喷油器可以达到欧Ⅵ。 2.2.2电控单体泵的不足
单体泵在结构上虽弥补了高压共轨系统的高压油管长而带来的高压密封等问题的隐患,但在控制特性上,由于采用短高压油管,通过喷油泵的供油特性间接控制喷油规律,所以高速响应特性及动态控制特性等方面不及泵喷嘴系统和高压共轨系统。
2.3高压共轨技术
共轨技术不仅是指用一个公共油轨,还包括用高压(或中压)输油泵压力传感器和ECU组成的闭环系统独立控制喷油压力的供油方式。高压共轨系统采用一个设
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