毕业设计（论文）-柴油机电控技术研究.doc

毕业设计论文摘 要柴油机高压共轨系统是一种全新概念的电控燃油喷射系统，具有高度的控制灵活性，是未来柴油机喷油系统的主要发展方向。系统结构移植方便，适应范围广，尤其是与目前的小型、中型及重型柴油机均能很好匹配，因而市场前景广阔。它集计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身，不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且还能实现预喷射和分段喷射，从而优化喷油特性、减低柴油机噪声和大大减少废气有害成分的排放量。本文主要介绍了高压共轨喷油系统的组成特点，工作原理以及控制方式。电控共轨系统的控制方式包括喷油量控制、喷油率控制、喷油压力和喷油时间控制。电控共轨式燃油喷射系统采用“时间-压力控制”式燃油计量原理。关键词：柴油机；电控技术；喷油系统；高压共轨AbstractHigh Pressure Common Rail Diesel system is a new concept of the electronic fuel injection system, with a high level of control flexibility.It is the main development direction of the diesel engine fuel injection system in the future. System architecture to facilitate transplantation, wide adaptation, especially with the current small, medium and heavy diesel engine could well match, so broad market prospects. It combines computer control technology, modern sensor detection technology and advanced fuel injector in a structure, not only can reach a higher injection pressure, injection pressure and the realization of fuel injection control, but also to implement the budget and sub-jet injection, thereby optimizing the injection characteristics, Diesel reduce noise and significantly reduce emissions of harmful components emissions. This article describes a high-pressure common rail fuel injection system components, principles and characteristics of electronic control and common rail system control. Looking to our future, our relationship with the High Pressure Common Rail Diesel system and our dependency on foreign Blow system, hopefully, will drive us to explore alternatives with a more open mind. Experiments like the electronic fuel injection system to Forever demonstrate what is possible if we are willing to change in a positive directionKeywords：Diesel engine; Electrically controlled technology; Blow system; High pressure common rail前 言21世纪，是绿色柴油机的时代，传统的机械式燃油系统已经不能适应柴油机技术发展的需要，柴油机电控燃油系统是必然之选。本论文正是适应这一时代要求而编写的技术专著。本论文主要内容如下：第一部分主要介绍柴油机电控喷油技术的发展，包括柴油机电控技术的三代发展史：位置控制、时间控制、时间压力控制。电控技术的优点是，具有多功能的自动调节性能、减轻质量、缩小尺寸、提高柴油机的紧凑性部件安装连接方便，提高了维修性扩展了故障诊断、联络等功能使柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配、自由控制喷油时间和自由控制喷油率精确控制每循环喷油量。第二部分主要介绍柴油机喷油规律和燃烧过程对性能的影响以及电喷技术针在这一方面的优点。第三部分主要介绍电控共轨式燃油系统，各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、ECU控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，但基本组成与其他电子控制系统一致，也是由传感器、控制单元（ECU）、执行元件三部分组成。第四部分主要介绍电控系统的喷油控制方式，包括喷油量的控制、喷油率控制、 喷油压力的控制、喷油时间的控制。本文主要针对喷油压力和喷油时间控制作出详细介绍。第四部分是本文的重点。喷油量、喷油率、喷油时间和喷油压力。一台设计良好的柴油机配用性能优越的电控共轨式燃油系统后，柴油机的经济性、动力性和排放指标都可以达到前所未有的水平在机械式燃油系统和电控共轨式燃油系统之间的各种电控燃油系统产品可以称为过渡型电控燃油系统产品。在本论文的编写过程中，得到许多朋友多方面的支持和帮助，对于本论文的完成起了很大作用，在此一并表示衷心的感谢。目 录摘 要IAbstractII前 言II目 录III1 柴油机电控喷油技术的发展51.1 发展概论51.2 柴油机电控喷油技术的优点51.3 电喷技术的未来发展趋势62 柴油机性能的影响因素72.1 柴油机燃烧过程及喷油规律对性能的影响72.2 电控技术对柴油机性能的影响73 电控共轨式燃油系统73.1 电控共轨系统的组成73.2 电控共轨式燃油系统工作原理93.3 电控共轨系统的特点114 电控系统的喷油控制方式114.1 喷油量控制114.2 喷油率控制124.3 喷油压力控制134.4 喷油时间控制16结束语20致 谢21参考文献22附录23211 柴油机电控喷油技术的发展1.1 发展概论 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代，20世纪80年代以来，英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场，以满足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用范围越来越广，数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求，也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近年来，随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展，使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进行电子控制的要求，并且电子控制燃油喷射很容易实现。 柴油机电控技术的发展经历了三个阶段：位置控制、时间控制、时间压力控制。早期的电控燃油喷射系统都采用了“位置控制”,但由于位置伺服机构执行频率响应慢，控制频率低，控制精度不稳定。直到90年代中期，一种新型的电控共轨式燃油喷射系统问世，抛弃了传统的脉冲高压供油原理，采用“时间-压力控制”式燃油计量原理，通过对公共油轨中油压的连续控制和各缸喷油过程的电磁阀控制相结合的方式实现对循环供(喷)油量的控制,才使柴油机的电控燃油喷射技术进入了一个新的发展阶段。1.2 柴油机电控喷油技术的优点（1）具有多功能的自动调节性能 （2） 减轻质量、缩小尺寸、提高柴油机的紧凑性（3） 部件安装连接方便，提高了维修性 （4）扩展了故障诊断、联络等功能 （5） 使柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配 1.3 电喷技术的未来发展趋势在汽车柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，实验证明，在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物（HC）的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为共轨的技术。共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。高压共轨系统被认为是20世纪内燃机技术的3大突破之一。特别是工程机械 相关工业的向前发展。但是目前由于技术还不够完善，为了更好的发展电控共轨系统，有待研究的有：（1） 高压共轨系统的恒高压密封问题。 （2）高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀问题。 （3）高压共轨系统三维控制数据的优化问题。 （4）微结构、高频响应电磁开关阀在制造过程中的关键技术问题。2 柴油机性能的影响因素2.1 柴油机燃烧过程及喷油规律对性能的影响 柴油机的喷油始点决定着柴油机燃烧的进程，对柴油机经济性、 工作柔和程度及排放都有重要影响。 若供油提前角过大,则在压缩过程中喷入缸内的燃料过多， 一方面增加了压缩负功， 使输出功率下降， 同时燃油消耗率增大， 另一方面由于着火延迟期增长， 会使发动机的最高燃烧压力和压力升高率升高， 造成柴油机工作粗暴； 供油提前角过小时，喷入缸内的燃料不能在上止点附近迅速燃烧， 造成后燃， 燃油消耗率和排气温度均升高,对涡轮的工作产生不利的影响，因此对于柴油机的每一个工况点都存在一个最佳的供油提前角， 供油提前角的控制原则是在保证发动机工作平稳的前提下， 保证其有良好的排放特性。2.2 电控技术对柴油机性能的影响 对柴油机使用电控技术是为了尽量通过各种传感器和开关检测出发动机的实际运行状态，通过计算机计算和处理后，对喷油量、喷油时间、喷油压力和喷油率等进行最佳控制。以期达到最佳的经济性能、使用性能和环保性能等。根据现在的观点，柴油机对燃油系统的基本要求如下。（1）自由控制喷油压力（2）自由控制喷油时间（3）自由控制喷油率（4）精确控制每循环喷油量3 电控共轨式燃油系统3.1 电控共轨系统的组成各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、ECU控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，但基本组成与其他电子控制系统一致，也是由传感器、控制单元（ECU）、执行元件三部分组成。 传感器-实时检测柴油机、车辆运行状态及使用者的操作思想操作量等信息，并送给控制器。控制器-其核心部分是计算机，它负责处理所有的信息，执行程序，并将运行结果作为控制指令传送给执行器。此外，它还有另外一种功能（通讯功能）与其他的控制功能器进行数据传输和信息的交换，同时考虑到其他系统的实时情况，适当修正燃油系统的执行指令，即适当修正喷油量、喷油提前角等。与此同时，还可以向其他控制系统送出必要的信息。执行器-根据控制器送来的执行指令驱动调节喷油量及喷油正时的相应机构，从而调节柴油机的运行状态.3.1.1 电控喷油器喷油器主要由喷油器体、喷油嘴和调压弹簧等组成。喷油器的基本作用是适时地将油以适当地宏观形态和微观形态的油束喷入燃烧室，并与燃烧室形状和气流运动相配合，形成良好的混合气体，组织完善的燃烧过程。油束的宏观形态是指油束的方向、射程、油束锥角等；微观形态则指油束的粒度和粒度的分布等。喷油器（特别是喷油嘴偶件）承受相当高的机械负荷、液力负荷和热负荷，随着柴油机不断强化，其工作条件愈来愈严酷，因此要求不断地改进喷油器的结构和性能，既要满足使柴油机不断强化所提出的 高工作频率、大供油量、高喷射压力等要求，又要结构紧凑、可靠性好、寿命长。3.1.2 供油泵供油泵的主要作用是将低压燃油加压成高压燃油，储存在共轨内，等待ECU的喷射指令。供油压力可以通过压力限制器进行设定。所以，在共轨系统中可以自由的控制喷油压力。直列泵主要由正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和ECU等组成。电控直列泵系统中由调速器执行机构控制调节齿杆的位置，从而控制供油量；由提前器执行机构控制发动机驱动轴间的相位差，从而控制喷油时间。调速器执行机构和提前执行机构是电控直列泵系统中的两个特殊机构。3.1.3 特种传感器（1）共轨压力传感器共轨压力传感器的作用是以足够的精度，在相应较短的时间内，测定共轨中的实时压力，并向ECU提供电信号。 （2）调压阀调压阀的作用是根据发动机的负荷变化状况调整和保持共轨中的压力。当共轨压力过高时，调压阀打开，一部分燃油经集油管流回油箱；当共轨压力过低时，调压阀关闭，高压端对低压端密封。调压阀有两个调压回路：一个是低速电子调节回路，用于调整共轨中可变化的平均压力值；另一个是高速机械液压式调节回路，用以补偿高频压力波动。3.2 电控共轨式燃油系统工作原理3.2.1 电控共轨蓄压式燃油系统蓄压输油泵（压力为1013MPA）将中压燃油送至共轨中消除压力的脉动，再分送至各个喷油器中，当高速电磁开关阀接受到电子控制装置发送的信息指令后，就迅速开启或关闭，从而控制喷油器工作，迅即通过增压柱塞的增压作用，将从共轨中的中压燃油加压到高压（120150MPA）后喷出或停喷。与传统喷射系统不同的是，在共轨系统中压力的产生与喷射互不相连。在一定限度内喷射压力的选择不受柴油机转速和喷油量的影响。3.2.2 电控共轨高压式燃油系统高压共轨式燃油系统是建立在直喷技术、预喷射技术和电控技术基础上的一种全新概念的喷油系统，它主要由高压泵、带调压阀的共轨管、带电磁阀的喷油器、ECU和各种传感器组成。共轨管油压由高压泵、压力传感器和ECU组成的闭环来调控。高压共轨系统不再采用喷油系统的柱塞泵分缸脉动供油原理，而是用一个设置在喷油泵和喷油器之间的具有较大容积的共轨管把高压油泵输出的燃油积蓄起来并平抑压力波动，再通过高压油管输送到各个喷油器上，由喷油器的电磁阀的动作控制喷射的开始和终止；电磁阀起作用的时刻决定喷油定时，其作用的持续时间和共轨压力共同决定喷油量；由于这种系统采用压力时间式燃油计量原理，因此又可称为压力时间控制式电控喷射系统。高压共轨燃油喷射系统由高压油泵、共轨管、电磁喷油器、电子控制单元（ECU）和各类传感器等组成。其工作过程为：首先低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵通过轴带凸轮将低压供油升至高压，然后输送到耐高压公共供油管（亦称高压共轨管），并通过安装在共轨管上的压力调节电磁阀实现油压的精确控制，使管内压力大小与柴油机的转速基本无关，在共轨管上根据发动机汽缸数设置相应个数的供油分支。该组分支分别通达至各个汽缸的电磁喷油器。最后，ECU 根据柴油机的运行状况决定各个电磁喷油器的开启与关闭时刻，从而保证柴油机达到最佳的发火时间和燃烧比及最少的污染排放。通过调压阀控制共轨压力,该压力设定值与发动机转速和负荷相关。发动机喷油量和喷油时刻完全是由喷油器电磁阀的打开时间和开启时刻决定的,与高压泵无关。控制量孔(节流孔) 的作用是抑制初始喷射,改善喷油速率。在这一过程中须完成的基本控制内容有:(1) 高速电磁阀的打开和关闭时刻决定喷油时刻和喷油量。(2) 气缸辨识决定喷油次序。(3) 调压阀控制决定喷射压力。(4) 喷油规律控制,包括预喷量及预喷时刻控制等。由于高压共轨电控燃油喷射系统是一个严格时间控制系统,必须精确控制喷油器电磁阀的工作过程以实现灵活的喷油规律控制这是高压共轨控制的核心也是难点之一。3.3 电控共轨系统的特点柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，集计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身。它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且还能实现预喷射和分段喷射，从而优化喷油特性、减低柴油机噪声和大大减少废气有害成分的排放量。其优点为： (1)采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便,并且可控参数多,利于柴油机燃烧过程的全程优化。 (2)采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油器间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。(3)高速电磁开关阀频率高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便地实现预喷射等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低 废气排放提供了有效手段。 (4)系统结构移植方便，适应范围广，尤其是与目前的小型、中型及重型柴油机均能很好匹配，因而市场前景广阔。4 电控系统的喷油控制方式4.1 喷油量控制众所周知，如果不考虑节流效应，在柴油机进气行程中进入气缸内的空气量与发动机转速和负荷无关，可以视为常量。如果使发动机的转速和喷油时间保持不变，仅只改变每循环供入气缸中的燃油量，则发动机的输出功率和燃油消耗量的变化情况如图4.1所示。这是由于气缸内部混合气的形成过程、燃烧过程等一系列的物理的、化学的变化因素决定的。所以，每循环供油量的多少是有严格的制约的。但是，由图中曲线可见，在一定的范围内，发动机的输出功率大体上和每循环的供油量成正比，所以，按照油门开度大小调节喷油量，就可以控制发动机的输出功率。电控式燃油系统喷油量控制分为以下几个方面：(1)基本喷油量控制(2)怠速运转控制(3)起动油量控制(4)各缸喷油量不均匀性的控制4.2 喷油率控制在电控共轨系统中，喷油率的定义是：在一次喷油循环过程中，从喷油开始到喷油结束之间包括引导喷射、预喷射、主喷射和后喷射、次后喷射等都在内的喷油率。喷油率直接影响着柴油机燃烧过程、排放特性等重要指标。4.2.1 共轨系统的喷油率在电控共轨系统中，由供油泵提供高压燃油，经过高压配管、高压燃油存储在共轨内。电控喷油器内的电磁阀控制偶件的背压，决定喷油器开启和关闭时间。喷油压力与发动机转速无关，始终维持在高压状态目前一般为135MPa。电磁阀直接控制针阀升程进行喷射。因此，在电控共轨系统中，不仅可以完成一般意义上的喷射，而且还可以实现引导喷射、预喷射等多段喷射。在电控共轨系统种，喷油率的控制是相当自由的，不仅可以实现靴形喷油率，而且可以实现预喷射：在主脉冲之前，有一个脉宽相当小的预喷射脉冲。根据发动机的实际需要，预喷射参数可以自由调节。4.2.2 多段喷油多段喷油就是将一个喷油循环细分成若干段相互关联的、各自独立的喷射段引导喷射、预喷射、主喷射、后喷射及次后喷射等在多段喷射过程中，电磁阀必须完成多次开启、关闭动作，因此驱动能量和消耗能量成了问题。在主喷射前后的预喷射、后喷射中，由于喷油的间隔相互靠近，因此，前段喷射会对后段喷射的喷油量带来影响。解决办法是：利用喷油压力和喷油间隔修正后续的喷油量指令。(1)引导喷射(2)预喷射(3)后喷射 (4)次后喷射4.3 喷油压力控制随着对柴油机排放要求的不断提高，进一步改进缸内燃烧过程是降低有害排放物的重要条件。为了改进气缸内燃烧质量，除了改进空气的运动、充量和燃烧室的几何形状外，最主要和最关键的因素是喷油压力。喷油压力控制程序流程如下所示：图4.3 控制程序流程图4.3.1 高压喷射的目的在排放法规实施之前，追求高喷油压力的目的在于改善燃油的雾化特性。排放法规实施以后，追求喷油压力高压化的目的在于降低排烟和减少颗粒排放.先进的排放法规要求柴油机“可视烟度”为零。众所周知，轻柴油的沸点比较高180-360C，因此，很难得到均匀的混合气。在燃油浓度高的区域般是高负荷工况，由于局部区域氧气不足和温度过高，因而会产生“黑烟”。这是汽车柴油机难以解决的课题之一。柴油机燃烧的关键技术课题就是如何使燃油均匀地雾化，而且在气缸内形成均匀的喷雾。也就是说，如何才能做到喷入气缸中的燃油一边不停地雾化，一边使之燃烧。因为这个要求，很自然地就要求燃油喷射装置始终具有足够高的喷油压力。从降低有害排放物的观点看，炭烟排放量与NOx排放量之间具有相互制约的关系，要实现两者同时降低是有困难的。提高喷油压力，适当推迟喷油定时则是能使炭烟和NOx同时降低的重要技术之一。一般认为，对于某种燃烧系统，不同工况下，其最佳的喷射压力值不同。因此，未来的喷射系统的喷油压力应能随着工况的变化实时地控制喷油压力。高压喷油的基本目的是改善雾化质量。但从燃油雾化粒径的经验公式来看，喷油孔直径与雾化油粒直径的关系密切。从这个角度来看，喷油高压化的历史就是喷油孔直径不断小型化的历史。在不同的排化法规下，喷油孔的直径相应地改变，喷油孔直径适当减小对发动机的燃烧过程和排放均有重要影响。在凸轮驱动的机械式燃油系统中，减小喷油孔直径是实现高压喷射的重要手段之一，当然也是改善雾化质量的必要条件。4.3.2 最高喷油压力提高喷油压力一直是柴油机燃油系统追求的基本目标之一。最近的试验表明：喷油压力与发动机的PM、NOx排放量关系很大。提高喷油压力是改善柴油机排放的有效措施之一。柴油机燃烧过程与燃油雾化质量紧密相关。燃油喷人气缸中，气缸内气体流动，促进燃油雾化，和缸内气体混合，形成均匀的混合气。通过改进进气系统，可以在气缸内形成具有更高能量的空气流动，使燃油一边运动，一边雾化，一边燃烧。因此，要求燃油系统必须具有足够高的喷射能量。对于高压喷射系统，喷油嘴端的喷油压力达到120140MPa时，平均喷雾粒径几乎已达极限，即喷油压力继续升高，喷雾粒径减小得很少。但是，在这种情况下，为什么还需要更高的喷油压力呢?理由为： (1)柴油机在低速和中速工况下，为了使燃油雾化良好，所以减少喷油孔直径。这样，在动力输出工况下，喷油延续期显然过长，因此，为了动力输出，必须要有高的喷油压力，缩短喷油延续期。 (2)试验观察结果表明：喷油压力越高，在喷雾束中局部区域的油气当量比变低。由于高压喷射，在能量高的局部区域内，空气能比较活跃地引人雾束内部。因此局部过浓的混合气比例降低，所以，排气中黑烟明显降低。4.3.3 电控共轨系统中喷油压力调节电控共轨系统中是采用特种传感器来控制喷油压力的。 ECDU2系统中装有供油泵控制阀(PCV Control Valve)和压力限制器，其作用是调整和控制共轨内的燃油压力。PCV的基本作用是调整供油泵供人共轨内的燃油量。所以，ECU向控制阀发出的通电和断电的时刻就决定了供油泵供人共轨内的供油量，也就决定了供油压力。共轨系统的特点是对共轨压力进行闭环控制。共轨系统的所有传感器和执行器，除了共轨压力传感器外都可以从现有的柴油喷射系统中得到。燃油压力由共轨压力传感器测量。在共轨压力控制功能中有三项任务：共轨压力设定；共轨压力控制和共轨压力监控。柴油机转速、喷油量、大气压力、进气温度和冷却液温度都对共轨压力设定值有影响。 共轨压力设定值是共轨压力控制中最基本的输人参数。 共轨压力监控单元将当前共轨压力与共轨压力设定值进行比较。发动机转速、发动机起动、冷却液温度以及共轨压力值等作为控制的相关参数，也都要直接传送到共轨压力监控单元中。通过各种参数一预喷射和主喷射始点、预喷射和主喷射喷油量、相对于主喷射的预喷射时间、共轨压力以及废气再循环率一决定柴油机特性。其中，共轨压力是最重要的参数之一。 大量参数是相互依赖的，所以优化处理非常费时。排放(Nq和颗粒)和噪声之间的协调就是一例，两者均受共轨压力的影响。4.4 喷油时间控制4.4.1 喷油时间概述为了实现良好的燃烧，燃油喷射时间应随柴油机转速和负荷的变化而变化。喷油时间对柴油机性能、排放的影响如图4.7所示 图4.7 喷油时间与发动机性能 在传统的泵管嘴系统中，由于喷油延迟等因素的作用较大，一般总要采用专门设计的机构和装置如喷油角度自动提前器，随着发动机的转速和负荷自动改变喷油始点。随着电控技术的发展，喷油时间的控制精度越来越高，控制机构越来越简单，控制手段逐步由硬件转向软件。一般认为：决定合适的喷油时间主要应考虑下述因素：（1)排放法规（2）着火始点（3）着火延迟从概念上来说，喷油延迟是由以下几个方面组成的：(1)从供油始点开始到出油阀升起到减压环完全走出阀座所需时间t1。(2)压力波从出油阀接头腔传递到喷油嘴腔所需要的时间t2。(3)从压力波抵达喷油嘴腔到针阀开始升起所需要的时间t3。喷油延迟期等于t1+t2+t3。其中所占比例最大的是压力波在高压油路中的传播时间： t2=L/a s式中：L高压油路长度；a压力波在燃油中的音速(约1400ms)。压力波传播时间是绝对数据，与转速无关(实际上随着转速增高，泵端压力升高，燃油密度变大，音速稍有增加，但由于高压油管长度短，对压力波传播时间的影响可以忽略不计)。但若以曲轴转角来表示，则同样传播时间t2内所需要的曲轴转角也随转速而变，如以a表示喷油延迟角(并略去t1和t3)则： a6L/a n(CA)式中：n柴油机转速(rmin)。喷油延迟角a会随着发动机转速升高而增大；当然，高压油管长度增加，则压力波传递时间亦会随之增加，喷油延迟角也会增加。所以，在多缸柴油机中，高压油管的长度不宜过长，而且，各缸的高压油管长度应尽可能保持一致。由上式可见，柴油机转速对喷油延迟角的影响颇大。通常随着柴油机转速增加，热损失减少，即使压缩比一定，但压缩后的压力和温度都会升高，空气涡流也会加强，使柴油与空气的混合速度加块。因此，如以时间秒来计量，着火延迟t4。会有少量的缩短，不过着火延迟如以曲轴转角a计量：a=6nt4，则a角会随转速升高而加大。所以增速的结果，使a增加。柴油机着火燃烧点对性能影响较大，通常直喷式燃烧室的最佳燃烧始点要比涡流室式燃烧室提前，一般在活塞上止点前57CA，而慧星型涡流室则在上止点前12CA。这两种最佳燃烧始点的角度与转速关系不大。由于转速对凸轮转角影响较大，喷油延迟和着火延迟所占凸轮转角角度随转速升高而增加。为了保证燃烧始点总能发生在上止点附近的最佳位置，就要求转速升高时喷油始点亦相应提前。调整最佳提前角如按低转速时为基准，则柴油机转速增高时燃烧始点必然会出现在最佳燃烧始点之后；反之，如以高转速为调整点，则在低速工作时也使燃烧始点出现在最佳值之前。过早或过晚都会对柴油机性能造成不良影响。为了解决这个问题，所以要采用供油提前角自动调节器，它的主要功能是使喷油泵供油提前角随油泵转速增高而自动加大，使柴油机在不同的转速下工作都能获得较好的性能。4.4.2 电控燃油系统的喷油时间控制电子控制燃油喷射系统中喷油时间的控制方法是，根据各个传感器的信息，在ECU的演算单元中计算出目标喷油时间；喷油装置中的电磁阀从ECU接受到驱动信号，控制流入或流出提前器的工作油。由于工作油对提前机构的作用，改变了燃油压进凸轮的相位角，或提前，或延迟，从而控制喷油时间。同样地，如果将ECU中目标喷油时间值用数据表示成三维图形，则可得到自由的喷油时间特性。为了实现发动机中的最佳燃烧，必须根据运行工况和环境条件经常地调节喷油时间。该项功能就是最佳喷油时间控制功能，控制框图如图4.11所示。根据发动机的转速决定基本喷油时间，同时，还要根据发动机的负荷、冷却水温度、进气压力等对基本进气时间进行修正，决定目标喷油时间。 燃油喷射时间因主喷射和预喷射的关系，其特性是不同的。喷油时间可以按曲轴转角传感器的信号为基准，也可以按汽缸判别信号传感器的信号为基准进行控制。但是，通常是按曲轴转角传感器为基准的。（1） 主喷油时间 基本喷油时间是按最终喷油量、发动机转速和水温计算出来的。但是发动机起动时只是按水温和发动机转速计算出来的。（2）预喷油时间预喷油时间是按主喷油时间加上预喷油时间间隔进行控制的。预喷油时间间隔是最终喷油量、发动机转速和水温计算出来的。但是发动机起动时只按水温和发动机转速进行计算。结束语近年来，人们对环境、经济可持续发展愈发重视，这就向柴油机的排放及噪音等性能提出了新的要求，因此，柴油机电控电喷技术的普及发展及普及势在必行。20世纪90年代中期以来，电控共轨系统已经达到实用化程度。共轨系统中，在130160Mpa的高压下可使燃油很好地雾化，通过多段喷射可以细致地控制燃烧，对降低燃油消耗、降低噪声、降低振动及排放等方面都起到了巨大作用。在柴油机领域中，为了降低各种排放，以满足逐年严格的有关环境保护的排放法规要求及包括油耗在内的各种用户要求，因此对喷油系统提出了更高的期望。喷油系统应用电控技术，通过控制喷油量、喷油正时、喷射速率和喷射压力，能够有效地实现柴油机全工况范围的性能最优化，因此成为世界范围内柴油机领域的研究热点。随着各大柴油机制造商和喷油系统制造商的不断努力，进入90年代中期，带有电控喷射的柴油机已有成品上市。虽然到目前为止在柴油机市场上装有电控喷射系统的柴油机还不是主流产品，但在车用小型柴油机方面，尤其是在轿车领域，新型柴油机无一例外地都使用了电控喷油技术。现代柴油机燃油喷射系统的发展方向是提高喷射速率、缩短喷油持续期和提高喷射压力如果应用电控技术组成电控喷油系统，就可以有效地消除二次喷射等喷射不稳定的情况。 我国对现代柴油机电控技术的研究和开发尚处于起步阶段，对柴油机电控喷射系统的研发将使我国柴油机技术实现跨越式发展，对环境、社会、经济可持续发展意义巨大。参考文献1 徐家龙. 柴油机电控喷油技术. 人民交通出版社. 2004.2 李慧 张德江 林志琦 闫一功. 柴油机电控喷油系统的设计与研究. 吉林工学院学报. 2001. 22. 43-45.3 王桂华 陆家祥 顾宏中 王钧效. 柴油机电控燃油喷射系统工作过程仿真计算. 上海交通大学学报. 2000. 34. 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