柴油机电喷技术.ppt

2009、12,小组成员：张振靳进鹏张士展赵冬冬姜鹏,2009、12,柴油机电控燃油喷射系统的组成,柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求。（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6MPa）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、控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基本组成与其他电子控制系统一致，也由传感器ECU执行元件三部分组成。,2009、12,1.传感器(1)加速踏板位置传感器(2)反馈信号传感器(3)燃油温度传感器(4)其他传感器和信号开关,2009、12,2.柴油机控制ECU根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执行令信号。3.执行元件执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。,2009、12,柴油机供（喷）油量控制,一、位置控制方式二、时间控制方式三、时间压力控制方式四、压力控制方式,2009、12,一、位置控制方式,第一代位置控制系统位置控制系统不仅保留了传统的泵管嘴系统，还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。,2009、12,ECU控制电动助推器上下移动，通过联杆机构变为控制杆水平移动，实现喷油量的增减控制。,2009、12,时间控制器结构组成：缸筒、活塞、大小凸轮、法兰园盘受电磁阀控制的油压大小、活塞位置发生改变通过活塞上的销带动凸轮偏转带动法兰偏转一定角度实现喷油提前调节。,2009、12,二、时间控制方式,供油量的“位置控制”特点是用模拟量来控制执行元件工作，通过对喷油泵油量控制机构的定位来得到所需的供油量。无论采用何种类型的电子调速器，总是需要由部分机械装置来完成对喷油泵供油量的调节，也会降低控制精度和响应速度。所以继供油量“位置控制”之后出现了“时间控制”。时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃油，一般情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开，喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，对喷射定时和喷射油量控制的自由度更大。,2009、12,三、时间压力控制方式,第二代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在电控共轨式燃油喷射系统中，对喷油量的控制采用“时间压力控制”或“压力控制”，用的最多的是“时间压力控制”方式。在该系统中，控制供油压力调节阀使喷油器的喷油压差保持不变，再通过控制三通电磁阀工作实现喷油量和喷油正时的控制。电磁阀通电开始时刻决定了喷油的开始时刻，其通电时间决定喷油量。,2009、12,四、压力控制方式,在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统中，为降低对供油压力的要求，喷油量的控制采用控制喷油压力的方法实现，即喷油量的“压力控制”方式。喷油器喷孔尺寸一定，喷油时间一定，控制喷油压力即可控制喷油量；而在增压活塞和柱塞尺寸一定时，喷油压力（即增压压力）取决于共轨中的油压，共轨中的油压是由根据各种传感器信号通过燃油压力调节阀来控制的，所以将此种喷油量控制方式称为“压力控制”方式。在系统中，根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。,2009、12,预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOX排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。,电控喷油器的预喷射,2009、12,2009、12,2009、12,电控泵喷嘴,2009、12,1=油泵柱塞2=具有线圈和阀针的电磁阀3=间隔柱塞4=燃油回流5=燃油供给6=作用在喷油嘴处的压力7=喷油嘴8=喷油嘴轴针,2009、12,1=滚轮摇臂2=喷射凸轮3=油泵柱塞4=柱塞弹簧5=电磁阀轴针6=电磁阀7=回油8=燃油供给9=高压腔,燃油进入高压腔,喷射过程1,在进油过程中，在柱赛回位弹簧的作用下柱塞上行高压腔的容积增大。单元喷射系统的电磁阀此时未动作，电磁阀处于未工作位置，预供油管路至高压腔的通路是连通的，在进油管路中的油压作用下燃油流进高压腔。,2009、12,1=滚轮摇臂2=喷射凸轮3=油泵柱塞4=电磁阀座5=电磁阀轴针6=供油管路7=喷油嘴轴针8=高压腔,预喷射开始,喷射过程2,喷射凸轮通过摇臂使油泵柱塞下行使得燃油由高压腔挤回到供油管路。通过发动机控制单元供油开始，为此,它使单元喷射系统的电磁阀动作，电磁阀随后压进阀座，这样切断了供油管路至高压油腔的通路。这样高压腔并建立起一定的压力，在180巴时，压力超过油嘴弹簧的压力，针阀升起预喷射开始。,2009、12,油嘴轴针阻尼,1=未受缓冲行4=泄流间隙2=弹簧腔5=液压缓冲3=喷油器体6=阻尼活塞,预喷射开始,喷射过程2.1,油嘴轴针阻尼在预喷射过程中，油嘴轴针行程通过一液压装置减幅。这样可以有一个准确的喷油剂量。在全行程的前三分之一行程油嘴轴针的开启无任何阻尼，在该点预喷射油量喷射到燃烧室内部。当阻尼活塞进入喷油器体上的孔后,轴针上方的燃油仅能通过泄流间隙进入弹簧腔。这将产生一液压缓冲在预喷射过程中限制轴针行程。,2009、12,1=油泵柱塞2=电磁阀3=阻尼活塞4=针阀弹簧5=轴针6=高压腔,预喷射结束升高的压力引起阻尼活塞下行，瞬间压力降低.,喷射过程3,当轴针开启后预喷射直接结束。升高的压力引起阻尼活塞下行这样使得高压腔的容积加大，在此瞬间压力降低使轴针关闭，预喷射结束。由于阻尼活塞向下运动使得弹簧的预紧力加大，这样使得接下来的主喷射的轴针的开启压力远大于预喷射的开启压力。,2009、12,1=油泵柱塞2=电磁阀3=针阀弹簧4=轴针5=高压腔,主喷射开始,喷射过程4,当轴针关闭以后，高压腔的压力再次升高，UIS的电磁阀保持关闭，油泵柱塞继续下行。.在燃油压力大约300bar时燃油压力超过轴针弹簧的预紧力，轴针再次开启主喷射开始。由于进入高压腔的燃油远超过从喷射孔喷出的燃油时的压力可能达到2050bar。最高压力往往发生在发动最大负荷供况，例如发动机在处于很高转速同时供给较多喷油量。,2009、12,1=油泵柱塞2=电磁阀针阀3=电磁阀4=阻尼活塞5=燃油进油管6=轴针7=电磁阀弹簧,主喷射结束,喷射过程5,当发动机控制单元断开UIS电磁阀时喷射过程结束。这使得电磁阀弹簧开启电磁阀针阀，通过油泵柱塞的运动时的燃油能回到进油管道，高压腔压力降低，油嘴轴针关闭，在油嘴轴针弹簧的作用下，阻尼活塞被压回到原来的位置。主喷射结束。,20