11现代柴油发动机技术发展概述

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,石油物探职业教育学校,机械部,2013,年,1,月,1.1,现代柴油发动机技术发展概述,一、,柴,柴油,机,机电,控,控技,术,术的,发,发展,为了,改,改善,柴,柴油,机,机运,转,转性,能,能和,降,降低,燃,燃油,消,消耗,率,率，,同,同时,也,也为,了,了适,应,应严,格,格的,柴,柴油,机,机排,放,放标,准,准的,需,需要,，,，从,20,世纪,80,年代,初,初期,开,开始,，,，各,种,种电,控,控柴,油,油喷,射,射系,统,统相,继,继问,世,世。,柴油,机,机电,控,控技,术,术发,展,展经,历,历的,三,三个,阶,阶段,：,：,（,1,）位,置,置控,制,制,（,2,）时,间,间控,制,制,（,3,）时,间,间,-,压力,控,控制,第一,代,代柴,油,油机,电,电控,技,技术,位置,控,控制,方,方式,1,、结,构,构特,点,点,位置,控,控制,方,方式,不,不仅保留,了,了传,统,统的,泵,泵,-,管,-,嘴系统，,还,还保留了,原,原喷油泵,中,中的齿条,、,、滑套、,柱,柱塞上的,斜,斜槽等控,制,制油量的,机,机械传动,机,机构，只,是,是对齿条,或,或者滑套,的,的运动位置予以电子,控,控制。,2,、应用,在直列柱,塞,塞泵上实,施,施位置控,制,制的有：,（,1,）日本电,装,装公司的,ECD-P1,、,ECD-P2,、,ECD-P3,系统。,（,2,）德国波,许,许公司的,EDR,系统。,（,3,）美国的,PEEC,系统等。,在分配泵,上,上实施位,置,置控制的,有,有：,（,1,）日本电,装,装公司的,ECD-V1,系统。,（,2,）德国波,许,许的,EDC,系统。,（,3,）美国的,PCF,系统等。,3,ECD-V1,系统的组,成,成,3,、性能特,点,点,优点：结,构,构不需改,动,动，生产,继,继承性好,，,，便于对,现,现有柴油,机,机进行升,级,级换代。,缺点：系,统,统响应慢,、,、控制频,率,率低、控,制,制自由度,小,小、控制,精,精度不够,高,高，喷油,压,压力无法,独,独立控制,。,。,第二代柴,油,油机电控,技,技术,时间控制,方,方式,1,、结构特,点,点,基本保留,了,了传统燃,油,油供给系,统,统的组成,和,和结构，,通,通过高速电磁,阀,阀直接控制,高,高压燃油,的,的适时喷,射,射。,一般情况,下,下，电磁阀关,闭,闭，执行,喷,喷油；电磁阀打,开,开，喷油,结,结束。因此可,实,实现供油,量,量控制，,又,又可实现,供,供油正时,的,的控制。,2,、性能特,点,点,优点：控,制,制自由度,更,更大，供,油,油加压与,供,供油调节,在,在结构上,相,相互独立,，,，使喷油,泵,泵结构得,以,以简化，,强,强度得到,提,提高。高,压,压喷油能,力,力大大加,强,强。,缺点：供,油,油压力无,法,法控制。,3,、应用,在分配泵,上,上实施时,间,间控制的,有,有：,（,1,）日本电,装,装公司的,ECD-V3,、,ECD-V4,系统。,（,2,）美国,Stanadyne,公司的,DS,系统和,RS,系统。,（,3,）日本丰,田,田公司的,ECD-2,系统。,电控泵喷,嘴,嘴系统有,：,：,德国波许,公,公司的,PDE27/PDE28,系统。,第三代柴,油,油机电控,技,技术,时间,-,压力控制,方,方式,1,、结构特,点,点,基本改变,了,了传统燃,油,油供给系,统,统的组成,和,和结构，,主,主要以电控共轨（各缸喷,油,油器共用,一,一个高压,油,油管）式,喷,喷油系统,为,为特征，,直,直接对喷,油,油器的喷油量、,喷,喷油正时,、,、喷油速,率,率和喷油,规,规律、喷,油,油压力等进行时,间,间,-,压力控制,。,。,油压油泵,并,并不直接控制,喷,喷油，而,仅,仅仅向共,轨,轨供油以,维,维持所需,的,的共轨压,力,力，并通,过,过连续调,节,节共轨压,力,力来控制,喷,喷射压力,。,。,2,、性能特,点,点,优点：,可实现高,压,压喷射（,最,最高达,200Mpa,），喷射,压,压力独立,于,于发动机,转,转速，可,实,实现理想,喷,喷油规律,，,，具有良,好,好的喷射,特,特性。,电控高压,共,共轨喷射,系,系统是柴,油,油机燃油,系,系统的一,个,个发展方,向,向，目前,在,在卡车和,轿,轿车柴油,机,机上得到,广,广泛应用,，,，发展速,度,度很快。,3,、应用,国外典型,共,共轨喷射,系,系统：,（,1,）日本电,装,装公司的,ECD-U2,系统。,（,2,）美国,BKM,公司的,servojet,系统。,（,3,）美国,Caterpiller,公司的,HEUI,系统。,BOSCH,电控高压共轨安装示意图,二、柴油,机,机电控燃,油,油喷射系,统,统的优点,（,1,）改善低,温,温起动性,。,。,（,2,）降低氮,氧,氧化物和,烟,烟度的排,放,放。,（,3,）提高发,动,动机运转,稳,稳定性。,（,4,）提高发,动,动机的动,力,力性和经,济,济性。,（,5,）控制涡,轮,轮增压。,（,6,）适应性,广,广。,三、柴油,机,机电控系,统,统的功能,（,1,）燃油喷,射,射控制,（,2,）怠速控,制,制,（,3,）进气控,制,制,（,4,）增压控,制,制,（,5,）排放控,制,制,（,6,）起动控,制,制,（,7,）巡航控,制,制,（,8,）故障自,诊,诊断和失,效,效保护,（,9,）柴油机,与,与自动变,速,速器的综,合,合控制,1,、燃油喷,射,射控制,（,1,）供（喷,）,）油量控,制,制：在起动、,怠,怠速、正,常,常运行等,各,各种工况,下,下，,ECU,根据发动,机,机转速信,号,号、负荷,信,信号和内,存,存控制模,型,型来确定,基,基本供油,量,量，再根,据,据冷却液,温,温度信号,、,、进气温,度,度信号、,起,起动开关,信,信号、空,调,调开关信,号,号、反馈,信,信号等对,供,供油量进,行,行修正。,（,2,）供（喷,）,）油正时,控,控制：,ECU,根据发动,机,机转速信,号,号、负荷,信,信号和内,存,存的控制,模,模型来确,定,定基本供,油,油量，再,根,根据反馈,信,信号进行,修,修正。,（,3,）供（喷,）,）油速率,和,和供（喷,）,）油规律,的,的控制：,ECU,以柴油机,转,转速信号,、,、负荷信,号,号作为主,控,控制信号,，,，按预设,的,的程序确,定,定最佳的,供,供油速率,和,和供油规,律,律。,（,4,）喷油压,力,力的控制,：,：,ECU,以柴油机,转,转速信号,、,、负荷信,号,号作为主,控,控制信号,，,，按预设,的,的程序确,定,定最佳的,喷,喷油压力,，,，并对喷,油,油压力进,行,行闭环控,制,制。,（,5,）柴油机,低,低油压保,护,护：柴油机机,油,油压力过,低,低时，,ECU,根据机油,压,压力传感,器,器信号减,少,少供油量,，,，降低转,速,速并报警,；,；当机油,压,压力降到,一,一定值一,下,下时，则,切,切断燃油,供,供给，强,制,制使发动,机,机熄火。,（,6,）增压器,工,工作保护,：,：,ECU,根据增压,压,压力信号,适,适当调节,供,供油量，,并,并在增压,压,压力过高,或,或过低时,报,报警。,2,、怠速控,制,制：主要包括,怠,怠速转速,的,的控制和,怠,怠速时各,缸,缸均匀性,的,的控制。,3,、进气控,制,制：主要包括,进,进气节流,控,控制、可,变,变进气涡,流,流控制和,可,可变配气,正,正时控制,。,。,4,、增压控,制,制：柴油机的,增,增压控制,主,主要是由,ECU,根据柴油,机,机转速信,号,号、负荷,信,信号、增,压,压压力信,号,号等，通,过,过控制废,气,气旁通阀,的,的开度或,废,废气喷射,器,器的喷射,角,角度、增,压,压器涡轮,废,废气进口,截,截面大小,等,等措施，,实,实现对废,气,气涡轮增,压,压器工作,状,状态和增,压,压压力的,控,控制，以,改,改善柴油,机,机的扭矩,特,特性，提,高,高加速性,能,能，降低,排,排放和噪,声,声。,5,、排放控,制,制：柴油机的,排,排放控制,主,主要是废,气,气再循环,（,（,EGR,）控制。,ECU,主要根据,柴,柴油机转,速,速和负荷,信,信号，按,内,内存程序,控,控制,EGR,阀开度，,以,以调节,EGR,率。,6,、起动控,制,制：柴油机起,动,动控制主,要,要包括供,（,（喷）油,量,量控制、,供,供（喷）,油,油正时控,制,制和预热,装,装置控制,，,，其中供,（,（喷）油,量,量控制和,供,供（喷）,油,油正时控,制,制与其他,工,工况相同,。,。,7,、巡航,控,控制,：,：带有巡,航,航控制,功,功能的,柴,柴油机,电,电控系,统,统，当,通,通过巡,航,航控制,开,开关选,定,定巡航,控,控制模,式,式后，,ECU,即可根,据,据车速,信,信号等,自,自动维,持,持汽车,以,以一定,车,车速行,驶,驶。,8,、故障,自,自诊断,和,和失效,保,保护,：,：柴油机,电,电控系,统,统中也,包,包含故,障,障自诊,断,断和失,效,效保护,两,两个子,系,系统。,柴,柴油机,电,电控系,统,统出现,故,故障时,，,，自诊,断,断系统,将,将点亮,仪,仪表盘,上,上的,“,“故,障,障指示,灯,灯”,，,，提,醒,醒驾驶,员,员注意,，,，并储,存,存故障,码,码，检,修,修时可,通,通过一,定,定的操,作,作程序,调,调取故,障,障码等,信,信息；,同,同时失,效,效保护,系,系统启,动,动相应,保,保护程,序,序，使,柴,柴油能,够,够继续,保,保持运,转,转或强,制,制熄火,。,。,9,、柴油,机,机与自,动,动变速,器,器的综,合,合控制,：,：在装用,电,电控自,动,动变速,器,器的柴,油,油车上,，,，将柴,油,油机控,制,制,ECU,和自动,变,变速器,控,控制,ECU,合为一,体,体，实,现,现柴油,机,机与自,动,动变速,器,器的综,合,合控制,，,，以改,善,善汽车,的,的变速,性,性能。,四、柴,油,油机电,控,控燃油,喷,喷射系,统,统的组,成,成,柴油机,电,电控燃,油,油喷射,系,系统主,要,要由传,感,感器、,ECU,、执行,元,元件三,部,部分组,成,成。,各种柴,油,油电控,系,系统的,区,区别在,于,于控制,功,功能、,传,传感器,的,的数量,和,和类型,、,、执行,元,元件的,类,类型、,ECU,控制软,件,件、主,要,要电控,元,元件的,结,结构原,理,理和安,装,装位置,的,的不同,。,。,1,、传感,器,器,用来检,测,测柴油,机,机与汽,车,车的运,行,行状况,，,，并将,检,检测结,果,果转换,成,成电信,号,号输送,给,给,ECU,。,（,1,）加速,踏,踏板位,置,置传感,器,器：用来,检,检测加,速,速踏板,所,所处位,置,置，,ECU,根据此,传,传感器,信,信号间,接,接判断,柴,柴油机,的,的负荷,，,，作为,控,控制柴,油,油机喷,油,油量和,喷,喷油正,时,时的主,控,控制信,号,号。有,电,电位计,式,式和差,动,动电感,式,式两种,类,类型。,（,2,）反馈,信,信号传,感,感器：闭环,控,控制系,统,统中用,来,来检测,控,控制系,统,统执行,元,元件实,际,际位置,的,的传感,器,器。主,要,要包括,负,负荷传,感,感器和,正,正时传,感,感器两,大,大类。,（,3,）燃油温度传,感,感器：,ECU,根据此传感器,信,信号对喷油量,进,进行修正。一,般,般采用热敏电,阻,阻式，其结构,原,原理与进气温,度,度传感器基本,相,相同。,（,4,）其他传感器,和,和信号开关：包括发动机,转,转速传感器、,车,车速传感器、,冷,冷却液温度传,感,感器、制动开,关,关、空调开关,、,、点火开关等,。,