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标题: 柴油机电子控制技术 [打印本页]

作者: cdtongda 时间: 2006-9-26 10:03
标题: 柴油机电子控制技术
1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势

1.1柴油机电子控制技术的发展状况

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。

实际上，柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多，NOX排放量与汽油机相近，只是排气微粒较多，这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧，可燃混合气形成时间很短，而且可燃混合气形成与燃烧过程交错在一起。通过分析柴油机喷油规律得到：喷入燃料的雾化质量、汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。

经过多年的研究和新技术应用，柴油机的现状已与以往大不相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。随着国际上日益严格的排放控制标准(如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施，无论是汽油机还是柴油机都面临着严峻的挑战，解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在，柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。

1.2何谓电喷柴油机

采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)，与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。

1.3柴油机电子控制技术的发展趋势

ffice:smarttags" />1.3.1高的喷射压力

为满足排放法规的要求，柴油喷射压力从10MPa提高到200MPa。如此高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量，缩短着火延迟期，使燃烧更迅速、更彻底，并且控制燃烧温度，从而降低废气排放。

1.3.2独立的喷射压力控制

传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有关。这种特性对于低转速、部分负荷条件下的燃油经济性和排放不利。若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力，就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最佳，使柴油机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优。

1.3.3改善柴油机燃油经济性

用户对柴油机的燃油消耗率非常关注。高喷射压力、独立的喷射压力控制、小喷孔、高平均喷油压力等措施都能降低燃油消耗率，从而提高了柴油机的燃油使用经济性。

1.3.4独立的燃油喷射正时控制

喷射正时直接影响到柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量，决定着汽缸的峰值爆发压力和最高温度。高的汽缸压力和温度可以改善燃油使用经济性，但导致NOX增加。而不依赖于转速和负荷的喷射正时控制能力，是在燃油消耗率和排放之间实现最佳平衡的关键措施。

1.3.5可变的预喷射控制能力

预喷射可以降低颗粒排放，又不增加NOX排放，还可改善柴油机冷启动性能、降低冷态工况下白烟的排放，降低噪声，改善低速扭矩。但是预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔在不同工况下的要求是不一样的。因此具有可变的预喷射控制能力对柴油机的性能和排放十分有利。

1.3.6最小油量的控制能力

供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的小油量控制能力发生矛盾。当供油系统具有预喷射能力后将会使控制小油量的能力进一步降低。由于工程机械用柴油机的工况很复杂，怠速工况经常出现，而电喷柴油机容易实现最小油量控制。

1.3.7快速断油能力

喷射结束时必须快速断油，如果不能快速断油，在低压力下喷射的柴油就会因燃烧不充分而冒黑烟，增加HC排放。电喷柴油机喷油器上采用的高速电磁开关阀很容易实现快速断油。

1.3.8降低驱动扭矩冲击载荷

燃油喷射系统在很高的压力下工作，既增加了驱动系统所需要的平均扭矩，也加大了冲击载荷。燃油喷射系统对驱动系统平稳加载和卸载的能力，是一种衡量喷射系统的标准。而电喷柴油机技术中的高压共轨技术则大大降低了驱动扭矩冲击载荷。

2 柴油机电子控制技术的目的及优点

2.1目的

优化动力性、改善燃油使用经济性、控制排放，使柴油机从怠速至额定转速范围内均能获得最佳工作状况，防止可能发生的危险运行状况，延长零件的使用寿命。

2.2优点

2.2.1具有多功能的自动调节性能

工程机械用柴油机的运转工况是多变的，而且对油耗、排放和可靠性等要求较高。自动控制技术应用于柴油机的调节系统正好可以实现多功能的自动调节，从而保证柴油机动力性、燃料使用经济性、可靠性和操作方便性等性能充分发挥。

2.2.2减轻质量、缩小尺寸、提高柴油机的紧凑性

对于现代高速柴油机而言，由于驱动喷油泵的扭矩较大，要设计一个紧凑和可靠的供油提前自动调节器很复杂，而且在柴油机总体布置上也比较困难。采用自动控制技术解决供油提前角自动调节问题，不仅可以容易地解决上述难题，而且提高了柴油机的紧凑性。

2.2.3部件安装连接方便，提高了维修性

采用自动控制系统，相关部件尺寸减小(特别是燃油供给系统)，安装部位免受空间位置的约束，连接简便，有利于柴油机日常维护及修理。

2.2.4扩展了故障诊断、联络等功能

采用自动控制系统，可方便地与微型计算机相连，很容易实现柴油机性能检测与故障诊断功能，柴油机运行及检测数据的存储与传递等问题也迎刃而解，便于科学管理和使用。

2.2.5使柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配

随着工程机械制造技术高速发展，为了提高自行式工程机械的作业效能，采用了电喷柴油机，电控自动变速器等自动控制装置，使自行式工程机械在作业时，能随着负荷的变化在一定范围内自动调整动力输出、动力传递，柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配，充分发挥工程机械作业效能。

3 柴油机电控技术的特点

柴油机电控技术与汽油机电控技术有许多相似之处，整个系统都是由传感器、电控单元和执行器三部分组成。在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比(汽油与空气的比例)，柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出油量的大小，且柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置(油门、供油拉杆位置)来决定的。柴油机电控技术有两个明显的特点：一是柴油喷射电控执行器复杂，二是柴油电控喷射系统的多样化。

3.1柴油机是一种热效率比较高的动力机械

柴油机燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点。其喷射压力高达200MPa，为汽油机喷射压力的百倍以上。对燃油高压喷射系统实施喷油量的电子控制，困难大得多。而且柴油喷射对喷射正时的精度要求很高，相对于柴油机活塞上止点的角度位置远比汽油机要求准确，这就导致了柴油喷射的电控执行器要复杂得多。

3.2由于柴油机的喷射系统形式多样

传统的柴油机具有直列泵、分配泵、泵喷油器、单缸泵等结构完全不同的系统。实施电控技术的执行机构比较复杂，形成了柴油喷射系统的多样化；同时柴油机需要对油量、定时、喷油压力等多参数进行综合控制，其软件的难度也大于汽油机。

4 电控柴油喷射系统分类

最先出现的是电控喷油泵技术，而后又发展了电控泵喷嘴技术和高压共轨喷射技术，后两种技术是现在最主要的柴油机电控喷射技术。其中，电控泵喷嘴技术的喷油压力非常高，可以达到200MPa，并且泵和喷嘴装在一起，所以只需要很短的高压油引导部分，泵喷嘴系统也可以实现很小的预喷量，其喷油特性是三角形的，并采用了分段式预喷射，这是很符合柴油机的要求(大众公司的TDI发动机就是使用这种技术)。但电控泵喷嘴技术的喷油压力受柴油机转速影响，使用蓄压系统的高压共轨技术可以解决这个问题。它的喷油压力低于泵喷嘴系统，能达到160MPa。有些公司看中了它对任意缸数的发动机喷油压力调节很宽泛的特点，逐步扩大其使用范围(最早使用高压共轨的轿车是阿尔法罗密欧156和奔驰C级别车)。

4.1第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统，它用电子伺服机构代替机械调速器控制供油滑套位置以实现供油量的调整。其特点是保留了传统的喷油泵——高压油管——喷油器系统，只是对齿条或滑套的运动位置由原来的机械调速器控制改为计算机控制。这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的TICS系统。

作者: syw开门造车 时间: 2006-9-26 10:20
标题: Re: 柴油机电子控制技术
楼主网友好！

1.3.7快速断油能力

喷射结束时必须快速断油，如果不能快速断油，在低压力下喷射的柴油就会因燃烧不充分而冒黑烟，增加HC排放。电喷柴油机喷油器上采用的高速电磁开关阀很容易实现快速断油。

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我想知道，

1？：你材料中介绍的这种“高速电磁开关阀”现在市场上是否好买。

2？：“高速电磁开关阀”和普通电磁开关阀在结构上有什么不同？

能否给介绍一二。

此材料下载收藏。

谢谢！

syw 060926---10.20

作者: syw开门造车 时间: 2006-9-26 11:36
标题: Re: 柴油机电子控制技术
电喷侠客网友好！

我刚才在另一个帖中看到了相同的内容，怕你看不见，在此重复贴帖。（见下）

如果，我来着手这个项目的话，我将用旋转原理代替往复。

如果，此话题涉及贵公司知识产权的话，请不要回答，并建议速申请专利。

如果，你亲自参加了这个项目，对你的成功，向你表示祝贺！

syw 060926---11.35

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http://bbs.cmiw.cn/forums/2/56449/ShowPost.aspx

作者: cdtongda 时间: 2006-9-26 15:15
标题: Re: 柴油机电子控制技术
SYW开门造车你好!
如果你有这个需求可以来我们公司谈谈```我可以回答你第一点,但不能回答你第二点,因为这涉及公司机密,所以不能回答.
对于第二个问题,如果你也是电喷界的同行,我们公司的总工程师会给你介绍的.

作者: 贝贝 时间: 2006-9-26 15:52
标题: Re: 柴油机电子控制技术
然油泵是该进口了吧

作者: cdtongda 时间: 2006-9-26 16:40
标题: Re: 柴油机电子控制技术
燃油泵不是进口的，ECU有的是进口的或者和国外合作的！！
国外一般做共轨

作者: syw开门造车 时间: 2006-9-26 17:23
标题: Re: 柴油机电子控制技术
电喷侠客网友好！

你的资料，使我学到了不少东西。

因涉及贵公司的机秘，所以不想继续探讨，只知有“高速电磁阀”之事。

将来需要时，等公开以后买一个就是了。

谢谢！

syw 060926---17.22

作者: cdtongda 时间: 2006-9-27 09:04
标题: Re: 柴油机电子控制技术
我搜集了满多关于电喷方面的资料，如果你有需要我可以发给你看看！

作者: 老鹰 时间: 2006-9-27 09:06
标题: Re: 柴油机电子控制技术
请选些精品发到社区，大家共享，多好。谢大侠.

作者: cdtongda 时间: 2006-9-27 09:16
标题: Re: 柴油机电子控制技术
我觉得那些资料都很有用,大家可以多看看!!!!
谢谢大家的关照!

作者: huakaihuahuo 时间: 2006-9-27 10:13
标题: Re: 柴油机电子控制技术
我接触的只有M11的电喷发动机。不是太懂。

作者: cdtongda 时间: 2006-9-27 11:24
标题: Re: 柴油机电子控制技术
大家可以看看电喷柴油机的一些技术，可以给点意见．
发电用柴油机是车辆、船舶及工程机械用柴油机的变型产品，因而电控技术的发展必然受到主要产品的影响。进入20世纪后期，由于柴油车废气污染物排放法规和汽油车一样日趋严格，同时改善柴油机经济性的要求也进一步提高，因此在汽油机电控技术飞速发展的基础上，一些发达国家开始对柴油机电控技术——电子喷射进行了开发和研究，并初步投入使用。电子喷射技术与电子调速技术既有相同点(即控制柴油机的喷油量)，又具有根本的区别，即电子喷射还具有用电信号控制喷油时刻、喷射压力，完全取消了燃油系统中的机械结构。
在20世纪90年代发展起来的电控柴油喷射系统主要有以下两种形式：
一是Bosch公司共轨式电控柴油喷射系统。其特点是系统中有一公共高压油轨，用高压(或中：压)输油泵向公共油轨中泵油，用电磁阀对油轨中的压力进行调节。高压(或中压)的柴油由公共油轨分别通向各缸喷油器，由装在喷油器内的电磁阀控制喷油量和喷油正时，喷油压力或直接决定；于共轨中的压力，或由喷油器中的增压活塞对从：公共油轨来的燃油进行增压。共轨式电控喷油系统可以同时控制喷油量、喷油正时、喷油压力、喷、油速率，且能实现高压喷射满足排放要求。同时，在原采用传统高压油泵一高压油管一喷油器的喷油系统柴油机上使用时，结构变化很小。
二是Perkins公司共轨式电控柴油喷射系统，它是在Bosch公司电喷系统基础上的改进。该系统无高压油泵，电喷系统主要由电子控制模块(ECM)、高压润滑油供应泵、喷注压力调节阀、喷油器等组成。其传感器包括：曲轴位置传感器(CMP)、增压压力感应器(MAP)、喷油压力控制传感器(1CP)、润滑油湿度传感器(EOT)、水温传感器(CET)、油压传感器(EOP)。系统中燃油流程如图1所示，燃油经滤清器、油泵(低压)、燃油集合管至喷油器。燃油系统中，高压燃油流动，取消了高压油管，这样可防止柴油的可压缩性和油管的弹性在油管内形成压力波动，可能造成已关闭的针阀重新打开，产生二次喷射的不正常燃烧，使燃烧不完全。
喷油压力控制系统如图2所示，系统由高压油泵、稳压阀、喷油压力控制感应器、调节阀等组成。该系统内流动的为高压机油。高压机油供应泵是由曲轴带动七个活塞的油泵，在正常运行条件下，油泵输出的压力经过一个路轨式压力控制阀(RPCV)控制，过多的机油经过旁通回流到回油系统，柴油机的运行情况取决于液压压力，而控制压力是取决于ECM，良好的液压控制使柴油机具有良好的运行条件。
喷油器如图3所示：由电磁阀、提动阀、酸化增强活塞、喷油咀总成等组成。喷油器的喷射动力来自液压能量，喷油器内的活塞及柱塞是用液压压力及速度来控制的。同时，喷油量是ECM发出脉冲的时间来控制喷油器中电磁阀开关时间的长短，当电磁阀通电时，提动阀打开其阀座，高压机油将会推动活塞及柱塞下行直至最低。当ECM输出信号断开喷油器的电磁阀电源，喷油程序停止，提动阀关上。由于提动阀关上，高压机油输送管道关上，停止供油至酸化增强活塞，在酸化增强活塞内的高压机油排人转动空槽内。柱塞弹簧把酸化增强活塞和柱塞推回原位，当柱塞向上移动时，把燃油阀打开，低压燃油开始注柱塞瓣内。ECM通过其喷油器使其喷射速度、喷油时间及高压喷射压力得到有效控制。喷射速度的控制：喷油器由液压系统执行，它的速度比传统的机械式快，同时其喷射速度及喷射压力与柴油机速度无关。
喷油时间的控制：从开始至结束的喷油时间全电子化控制，与一般的电子调速器不同，一般的电子调速器其执行器是统一拉动(转动)柱塞，而不可能各个气缸独立控制，而电喷系统的喷油器的柱塞是用电磁阀分别控制，且柱塞的运动与柴油机的运转速度或曲轴位置传感器信号的持续时间无关。
喷射压力的控制：喷油器酸化增强活塞能产生倍增的液压力量推动柱塞，即使输入的高压机油压力不稳定，但喷射压力仍能维持在3000至21000Psi内，这样的液压压力亦适用于高转速的柴油机。

作者: syw开门造车 时间: 2006-9-27 23:33
标题: Re: 柴油机电子控制技术
电喷侠客网友好！

资料收藏。

谢谢！

syw 060927---23.33

作者: syw开门造车 时间: 2006-9-28 05:07
标题: Re: 柴油机电子控制技术

电喷侠客网友好！

如下是 “风筝无线” 网友提供的“汽油机和柴油机的电子控制系统.doc” 内容非常好，

在该书上第21页处，是柴油机的电子控制系统。我将该文件上传，给你做一下锦上添花。

syw 060928---05.45

作者: cdtongda 时间: 2006-9-28 09:01
标题: Re: 柴油机电子控制技术
在此谢过各位大侠！！谢谢啦！！资源共享嘛！！！：）

其实中国在柴油机行列排名前14位的柴油机油泵油嘴厂家大多都在从事柴油机电喷研发，不过在ECU部分很多都是和国外的厂家合作，在执行器方面我们公司算走到前面的了：）

可能半年最多一年柴油机电喷技术应该就比较成熟了！大家到时候就会真正的了解到电喷了！

作者: cdtongda 时间: 2006-10-10 09:59
标题: Re: 柴油机电子控制技术
不用谢哈``大家互相交流.

作者: bobobangbang 时间: 2006-10-18 02:02
标题: Re: 柴油机电子控制技术
镇江有一家海归在做车用ECU

我所在的公司正和江苏某个厂家合作开发高速电磁阀。已经某种电控泵。其他资料不便告知。

作者: cdtongda 时间: 2006-10-23 14:28
标题: Re: 柴油机电子控制技术

原帖由 一个好人啊 发表+ Y& \& v9 M$ p. I 镇江有一家海归在做车用ECU

我所在的公司正和江苏某个厂家合作开发高速电磁阀。已经某种电控泵。其他资料不便告知。

一个好人啊，你好．

　　　　我们公司也是做高速电磁阀的，我们的第四代产品在前几天才做完比对，和国外的ＥＣＵ匹配效果很好．

作者: fwl8118 时间: 2007-2-4 10:58
标题: Re: 柴油机电子控制技术
我猜电喷侠客是成都威特的吧？

作者: BROKEN55555 时间: 2007-3-12 23:56
标题: Re: 柴油机电子控制技术
电喷侠客:
你好谢谢你的资料我学内燃机专业的对电喷很感兴趣你可以共享的资料可以发给我一份吗? 我的邮箱是 broken55555@126.com 希望能和你多学习交流
谢谢先

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