第2章 柴油发动机新技术.ppt

第2章柴油机共轨直喷技术日趋严重的能源危机，成为全世界内燃机行业关注的焦点，也使柴油机越来越受到用户青睐。与汽油机相比柴油机有很多优势：能减少20%25%的CO2废气排放，车速较低时的加速性能更有优势，平均燃油消耗低25%30%，能提供更多的驾驶乐趣。因此，柴油机所占比例将逐步提高。,柴油机控制：喷油时刻、喷油量、压力传统的柴油机机械控制方式：控制信号单一：主要是转速（离心式）控制精度受到限制，因为其控制过程较为复杂（通过离心飞快在转速变化时所引起的离心力变化调节拉杆实现的），控制信号单（转速信号），是开环控制。,柴油机电控技术：控制信号较多：转速、负荷、进气温度、水温、进气压力等等闭环控制，可以实现有两不均匀修正、燃油停供、增压、废气再循环等。,柴油机电控燃油系统的分类：第一代电控喷油系统是位置控制式。仅仅是过渡产品，不改变机械喷油系统的基本结构和工作原理，只是对调速器和供油提前器进行了电化改良，虽然性能有所改善，继承性也较好，但是位置调节不能对喷油压力和喷油率进行调控，同时对于喷油量、喷油正时的调节不是直接的，而要通过不少中间环节，响应较慢。,第二代电控喷油系统是时间控制式。由高压油路中的强力电磁阀控制喷油时刻和喷油量，有点突出。第三代电控喷油系统是时间压力控制式，即电控共轨式喷油系统。（性能最优）,柴油机电控燃油喷射系统的特点（1）柴油机的排放降低，经济性提高。（2）发动机的工作可靠性提高。（3）响应快，控制精确。（4）控制策略灵活多样。,2.2.柴油机电控系统的组成及工作原理组成：(1)传感器及其他信号输入装置加速踏板位置传感器检测发动机的负荷性好，与转速传感器共同决定喷油量及喷油提前角，是柴油机电控系统的主控信号。其他如泵角传感器、溢流环位置传感器、控制杆位置传感器、压燃时刻传感器、水温传感器、进气压力传感器、进气温度传感器等诸多传感器获取柴油发动机工作过程中的相关具体参数，为ECU控制发动机提供依据。,(2)ECU将传感器送来的信号进行分析，找出最优的控制方案，控制执行器动作，实现发动机的正常运转及性能优化。(3)执行器根据ECU的控制，实现ECU对发动机的控制意图。主要有电磁阀、电磁控制喷油器、电动调速器等等。,基本工作原理：传感器将发动机相关信号送入ECU。ECU调取自身存储的各目标参数或图表（经过试验的出的柴油机在各种不同参数下最优运行的结果。）将这些参数与传感器送入的信号进行对比，进行目标控制，以保证和维持发动机在最优工况下运转。,图2.1电控柴油机喷射系统控制原理图,柴油机共轨电控喷油系统：高压共轨(CommonRail)电喷技术是指在高压油泵、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。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力(Pressure)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变化的程度。,目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统，日本电装、德国博世和美国福特。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，共轨系统开辟了降低柴油发动机排放新途径。,电控共轨系统的组成,工作原理：发动机驱动低压油泵将燃油从油箱中经过燃油滤清器吸出送往高压油泵加压。加压后的高压燃油被送往共轨管。共轨管通过压力传感器及高压泵上的压力控制阀控制管内的压力，保持基本恒定。共轨管和通过高压油管分别和喷油器和高压油泵连接，ECU根据传感器采集的信息控制喷油器喷油时刻、喷油量和喷油压力。,在共轨喷射系统中，喷油器上方的高速电磁阀控制喷油量及喷油定时，改变加在电磁阀上的控制脉宽可以改版喷油量，改变脉冲时刻可以改变喷油定时。电磁阀的响应时间一般在0.4ms以下，反应迅速，控制精确。,优点：1）可实现高压喷油，喷油压力可比一般直列泵系统高出一倍，可高达200MPa。（而传统柴油机喷油压力在6070MPa），压力大雾化好燃烧充分，从而提高了动力性，最终达到省油的目的。2）喷油压力独立于发动机转速，可以改善发动机低速、低负荷性能。3）喷油时刻和喷油量可精确控制，有利于燃油经济性提高和排放降低。4）结构简单，可靠性好，适应性强。,华泰圣达菲最大的亮点和自豪之处，莫过于它所装备的2.0LVGT高压共轨柴油直喷发动机，它装备了目前国际最先进的新一代高压共轨柴油直喷系统。百公里油耗仅为6.3升，并且排放率先达到欧标准,奔驰公司的E320最大功率150kW，1000rpm时输出扭矩250Nm，在18002600rpm的广阔区域内实现500Nm的峰值扭矩。0100km/h的加速时间只有7.7秒，最高车速243k