高压共轨系统PPT课件

第1页，柴油机的共轨控制系统，第1，为什么需要共轨控制系统2，柴油机的3种电子控制系统的比较(1)第一代位置控制式(2)第二代时间控制式(3)第三代高压共轨控制系统3，柴油机的空气控制系统共轨控制系统结构详情五、共轨系统基本问题、第二页、柴油机面临的问题、第三页、第一柴油机面临的问题、汽油发动机相比， HC和CO排放量相对少的CO2少的NOx排放和汽油发动机大致相同，但汽油发动机在三元催化装置的微粒子排放量加上高噪音，能够大幅度地解决NOx和PM的排放量，第4页，柴油机面临的问题，第5页，柴油机面临的问题第6页，柴油机的发展趋势理想的喷射特性预喷射，初期喷射速度低，主喷射速度高，后喷射停止速度快的缸内高压喷射车： 2000bar，卡车： 2600bar以上的增压中冷，废气再循环(EGR )的上升力，经济性和排放量的降低，第7页，柴油机的发展趋势， 废气后处理微粒捕捉器、氧化催化剂NOx催化解决方案：电控：电控燃料喷射电控可变截面涡轮电控废气再循环电动进气阀电控单元实现理想喷射速度是解决柴油机排放的基础，配合空气系统和电控是柴油机发展的根本途径。第8页、2柴油机3种电控燃料喷射系统的对比、1位置控制式2小时控制式3高压共轨系统、第9页、2.1代位置控制式、1分配泵位置控制2串联泵位置控制3代电子控制系统的整体特征、第10页、机械式分配泵、 2.1.1分配泵位置控制，第11页，位置控制分配泵，第12页，另一种位置电控VE泵，第13页，控制特征、 油量控制特征：对解除了调速器油量控制套筒实施位置饲养控制的喷射量的间接控制正时控制的特征：电磁阀控制正时活塞的两端的压力，实现正时的间接控制的第14页，喷射正时的反馈方法， 实际喷射定时的反馈检测喷嘴针升程：利用针阀运动引起的电磁阀中的电磁变化反馈喷射开始点，取消第15页、2.1.2串联泵的位置控制系统、第16页、油量控制元件机械调速器并支架/电气控制拉杆的位置，第17页，搭载柔性动力系统的混合调速器，第18页，搭载柔性动力系统的康明斯引擎，第19页， 2.1.3第一代电气控制系统的特征总结为：间接控制喷射量位置饲养间接控制喷射正时流体系统饲养控制喷射压力的大小控制3354，由于传统机械系统性能的喷射速度控制3354具有传统机械系统性能优点：技术难度小，改变工作量小， 成本低、可实现机械混合运转、安全可靠缺点：间接控制、响应慢、发动机性能改善有限的第20页、第2.2代时间控制方式、1分配泵系统2串联泵系统3电子控制单体泵/泵喷嘴系统4第2代电子控制系统的整体特征、第21页， 第2.2.1分配泵的电子控制系统、第22页、分配泵的电子控制系统框图、第23页、喷射控制功能、第24页、ECU模块、第25页凸轮轴位置传感器、第26页、控制顺序、第27页、第2.2.2串联泵的电子控制系统、第28页、 PPVI流体系统的结构框图，第29页，PPVI系统的工作特征，PPVI系统的特征：传统机架已被取消的插入式排除， 仅起到加压作用的喷射量控制和喷射脉冲宽度由电磁阀完全控制，决定电磁阀关闭的定时或喷射定时的电磁阀的关闭持续时间决定喷射量，第30页，2.2.3泵喷嘴和单体泵系统， 1机械式单体泵系统2喷射量控制3喷射正时控制4喷嘴的构成，第31页，应用时为单体泵：机车/船用，泵喷嘴：轿车/卡车，第32页，控制系统的框图，第33页，系统的配置，第34页，第2.2.4代电子控制系统第二代控制系统结构为电子控制分配泵、串联泵、泵喷嘴、单体泵共同的控制特征：以往的脉动泵的高压产生喷射量控制和喷射脉冲宽度由电磁阀完全控制，决定电磁阀关闭的定时或喷射定时的电磁阀的关闭持续时间， 确定喷射量的第35页，第二代电子控制系统总结，(2)不同于第一代电子控制系统，(3)使用电磁阀实现喷射过程的直接数字控制，不仅能够控制喷射量，还能够控制喷射定时，实现高频和更灵活的控制功能，并能够实现分缸独立控制。 第36页，第二代电子控制系统总结，(3)第二代电子控制系统的缺点： (1)依赖于以往的脉动高压系统，高压喷射的区间受凸轮线限制，无法实现大范围的喷射正时控制，(2)喷射压力的大小与凸轮线和发动机转速等结构参数有关37页、2.3第三代高压共轨系统、1共轨压力的反馈控制2喷射量控制3喷射定时控制4预喷射控制、38页、2.3.1共轨控制系统的类型、 1中压共轨HEUI系统2高压共轨线圈电磁阀喷射器3高压共轨压电晶体注入4共轨系统的控制特点，第39页，2.3.2流体活塞增压喷射系统heui，第40页heui HEUI系统构成、第42页、HEUI预喷射功能、第43页、HEUI的主喷射、第44页、HEUI的油压力控制、第45页、HEUI的燃料供给泵、第46页、HEUI的控制系统、第47页、HEUI的控制特征， 油压和增压活塞合作完成喷射压力控制，需要在低共轨压力下实现高压喷射的活塞增压，增压过程的响应慢的30ms可以实现预喷射，但预喷射不能灵活调整的电磁阀采用高压驱动，实现电磁阀的快速关闭控制。 整个控制系统的复杂性很高。 48页，2.3.3BOSCH高压共轨系统，49页，高压共轨系统在宝马轿车柴油，50页，BOSCH高压共轨系统，51页，系统框图，52页，共轨系统在轿车上的应用，以及燃油泵，55页，燃油高压泵，56页，燃油高压泵，57页，PCV阀，58页PCV阀，59页，喷射器，60页，喷射器，61页，共轨系统的构成，62页，2.3.4共轨系统的喷射量、喷射正时、喷射压力和喷射速度综合控制燃烧噪声、排放、动力性和经济性综合优化控制最复杂，制造成本最高，技术水平最高，63页，附：五铃共轨系统，64页，附：五铃共轨系统，65页， 附：五十铃共轨系统，第66页，2.3.5压电晶体喷射器-共轨系统，第67页，压电晶体对线圈驱动器的优点(1)，第68页，压电晶体对线圈驱动器的优点(2)，第69页，从压力控制模式第70页，体积控制模式和压力控制模式电力损失，第71页，空气和燃料综合模块，第72页，柴油机的理想喷射速度，第73页，共轨系统的预喷射，主喷射和后喷射，第74页，喷射量和共轨压力，喷射脉冲宽度的对应关系，第77页关于3种典型喷射系统的喷射压力比较，第76页、第6页、共轨系统的基本问题，问题1 :共轨电力范围乘用车、轻卡、重卡、机车、船舶均达到30Kw200Kw/缸的动力范围问题2 :最高压力能达到多少？ 五十铃： 1350Bar，Bosch:1400Bar； 压力受安全阀的限制。 第77页，6共轨系统的基本问题(续)，问题3 :共轨发动机有多少个子系统？(1)共轨压力控制系统(2)喷射量/喷射正时控制系统(3)增压控制系统(VNT)(4)EGR控制系统以14mm3、35%总油量，角度达到TDC前90 . 第78页，6共轨系统的基本问题(续)，问题5 :后吹角色和角度？ 形成富空燃比，实现降低NOx的功能。 可在TDC后200220喷射，喷射的油量在缸内未正常燃烧，一部分通过EGR再次进入缸内，其他油量通过排气管到达NOx催化剂，达到降低NOx的目的。 通过EGR循环的燃料相当于大提前角预喷射作用。 后喷会影响经济性(3%5% )，同时也会影响机油消耗。 第79页，6轨系统的基本问题(续)，问题6 :轨系统中哪些重要参数是新的？ 与以往的时间控制式燃料喷射系统相比，增加了共轨压力传感器，实现了共轨压力的闭环控制，大幅度提高了喷射控制的灵活性，增加了喷射压力控制、预喷射量控制、预喷射正时控制、后喷射量控制、后喷射正时控制。 随着这些新功能的增加，共轨发动机的标定技术变得非常重要。 变量增加后，为性能优化提供了更广阔的空间，同时也意味着试验匹配的功量增加了。规定了“最佳状态始终是追求的目标，但不是最佳，而是可以接受”的规则。 第80页，6轨系统的基本问题(续)，问题7 :轨压控制是如何实现的？ 通过PCV (压力控制阀)开关实现。 提高共轨压力：增大PCV的关闭时间，降低共轨压力： PCV打开(共轨压力油不出现)，另一方面，通过从各缸喷嘴向缸内喷射，降低共轨压力。 发动机不工作时，即使PCV阀全开，共轨压力也不会下降。 尽量避免发动机在高速或大负荷的压力条件下突然停止。 除了发动机本身有损伤外，由于共轨压力较高，如果下降赶不上，则停止，发动机重新启动变得困难。 启动时的必要共轨压力较低(约330350Bar )。 第81页，6共轨系统的基本问题(续)，问题8 :共轨安全阀(压力限制阀)的压力大约是1500Bar。 安全阀打开一次后，共轨压力下降到低水平(200Bar左右)，实现了安全的停机时间。 问题9 :高压油管的要求：能够持续承受高静态压力和动态压力变动。 气缸内径2.4mm时的外径为6mm。 问题10 :高压泵的驱动功率是多少？ 高压泵有3套柱塞系统，每120次加油，所需的峰值转矩较小，2升轿车发动机的高压泵在额定转速和1350bar压力的条件下，需要3.8Kw的驱动力。 第82页、6共轨系统的基本问题(续)、问题11 :高压泵实现的省电运行首先，PCV泄漏的燃料被加压，油温升高，能量损失增大。 通过高压泵的单一柱塞关闭阀门，可以进一步降低高压泵的能量损失。 问题12 :你认为pcv的回位弹簧力如何？ PCV阀的动作方式： PCV阀打开(关闭)时，燃料低压泄漏，PCV阀关闭(通电)时，燃料进入共轨。 停电时，由于弹簧的作用力决定共轨系统的最小压力值，因此该值一般为100bar左右。 第83页，6共轨系统的基本问题(续)，问题13:PCV阀的响应？ 五十铃共轨系统为1ms左右，关闭电磁阀后，通过电流的脉宽调制保持关闭PCV阀的状态，其调制频率在1KHz以上。 与各汽缸的喷油电磁阀相比，PCV阀的响应底部稍微没有关系，利用DC-DC变换可以将驱动电压提高到120V150V左右，可以缩短对电磁阀的充电时间。 问题14 :共轨压力波动峰值一般在共轨平均压力的百分之几以内，例如怠速时共轨平均压力一般在350巴左右，其压力在第84页，有关6共轨系统的基本问题(续)从数巴波动到十几巴左右在大负荷供给的情况下，变动幅度在100巴以内。 问题15 :为什么共轨到各汽缸之间需要流体器，主要是为了保证发动机的安全，从共轨到喷嘴的流量受到限制，保护发动机过载的是保证某汽缸电磁阀故障后，发动机不会机械损坏的装置。 问题16 :喷射器的响应时间：一般实现1mm34mm3的喷射量，电磁阀的响应必须在0.2ms0.3ms之间才能实现。 例如，五十铃的电磁阀以125V的电压驱动，响应约为0.22ms。 第85页，6共轨系统的基本问题(续)，问题17 :共轨引擎在国内开发或生产，应如何突破？ 首先，共轨系统的主要难度是机械部分：高压泵、PCV阀、限流器、安全阀、喷油器和共轨压力传感器很重要，其他传感器如曲轴的位置传感器、流量、压力、温度量的测量与传统控制系统相同，不太困难。 其次，共轨系统的喷射控制算法包括主喷射、预喷射和后喷射，虽然有