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1、10cd2,主编,第三章柴油机电子控制技术第四章新型能源动力汽车,第三章柴油机电子控制技术,第一节概述第二节汽车用柴油机电控高压共轨喷油系统第三节怠速控制技术第四节进气控制技术第五节增压控制技术第六节排放控制技术第七节起动控制技术,第一节概述,一、柴油机电控系统组成与特点二、柴油机电控技术的发展历程三、现代柴油机电控技术的主要功能四、柴油机电控技术的发展趋势,一、柴油机电控系统组成与特点,二、柴油机电控技术的发展历程,1. 第一代柴油机电控燃油喷射系统：常规压力电控喷油系统2. 第二代柴油机电控燃油喷射系统：高压电控喷油系统3. 第三代柴油机电控燃油喷射系统：共轨电控喷射系统,1. 第一代柴油
2、机电控燃油喷射系统：常规压力电控喷油系统,2. 第二代柴油机电控燃油喷射系统：高压电控喷油系统,3. 第三代柴油机电控燃油喷射系统：共轨电控喷射系统,(1)共轨电控喷射系统的组成高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元和各类传感器。(2)共轨电控喷射系统的主要特点(3)共轨电控喷射系统改善发动机性能原理供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。,(1)共轨电控喷射系统的组成高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元和各类传感器。,(2)共轨电控
3、喷射系统的主要特点, 共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。 通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。 通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时、喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。,(3)共轨电控喷射系统改善发动机性能原理供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。,三、现代柴油机电控技术
4、的主要功能,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.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,四、柴油机电控技术的发展趋势,1.高的燃油喷射压力2.独立的燃油喷射控制3.可变的预喷射控制能力4.最小油量与快速断油控制5.高的柴油机燃油经济性,1.高的燃油喷射压力,2.独立的燃油喷射控制,3.可变的预喷射控制能力,
5、4.最小油量与快速断油控制,5.高的柴油机燃油经济性,第二节汽车用柴油机电控高压共轨喷油系统,一、柴油机喷油系统概述二、共轨喷油系统三、喷油特性四、燃油系统五、组件结构和功能六、电控装置七、一汽大众BORA轿车TDI柴油机电控燃油喷射系统简介,一、柴油机喷油系统概述,.,一、柴油机喷油系统概述,301.tif,一、柴油机喷油系统概述,图3-1Bosch公司生产的柴油机喷油系统的应用、直列式喷油泵，尺寸系列由小到大PF单体泵UP泵管嘴喷油系统I泵喷嘴系统CR共轨喷油系统VE轴向柱塞式分配泵VR径向柱塞式分配泵,一、柴油机喷油系统概述,表3-1Bosch公司柴油机喷油系统的特点和技术参数,.,.,
6、.,.,.,.,.,.,.,.,二、共轨喷油系统,1.主要特点2.功能,1.主要特点,(1)宽广的应用领域用于小型乘用车和轻型载重车，每缸功率可达30kW；用于重型载重车、内燃机车和船舶，每缸功率可达200kW左右。(2)喷油压力可达135MPa，甚至更高。(3)喷油起始点可变。(4)可实现预喷射、主喷射和后喷射。(5)喷油压力可随柴油机运转工况而变化。,(1)宽广的应用领域用于小型乘用车和轻型载重车，每缸功率可达30kW；用于重型载重车、内燃机车和船舶，每缸功率可达200kW左右。,(2)喷油压力可达135MPa，甚至更高。,(3)喷油起始点可变。,(4)可实现预喷射、主喷射和后喷射。,(5
7、)喷油压力可随柴油机运转工况而变化。,2.功能,(1)基本功能其基本功能是在正确时刻以精确的数量和合适的压力控制燃油的喷射，从而保证柴油机的平稳运行，并获得低燃油消耗、废气排放和运转噪声。(2)附加功能附加的控制和调节功能用于减少废气排放和燃油消耗，或提高安全性和舒适性。,2.功能,302.tif,2.功能,图3-2一种四缸柴油机的共轨喷油系统1空气流量计2ECU3高压油泵4油轨5喷油器6曲轴位置传感器7冷却液温度传感器8柴油滤清器9加速踏板位置传感器,(1)基本功能其基本功能是在正确时刻以精确的数量和合适的压力控制燃油的喷射，从而保证柴油机的平稳运行，并获得低燃油消耗、废气排放和运转噪声。,
8、(2)附加功能附加的控制和调节功能用于减少废气排放和燃油消耗，或提高安全性和舒适性。,三、喷油特性,1.普通喷油系统的喷油特性2.共轨喷油系统的喷油特性,1.普通喷油系统的喷油特性,1)喷油压力随转速的提高和喷油量的增加而升高。2)喷油过程中喷油压力上升，但到喷油终了时又降低到喷油器关闭压力。1)小喷油量时的喷油压力较低。2)峰值喷油压力是平均喷油压力的两倍以上。3)喷油过程曲线近似于三角形，这有利于燃烧完善。,1)喷油压力随转速的提高和喷油量的增加而升高。,2)喷油过程中喷油压力上升，但到喷油终了时又降低到喷油器关闭压力。,1)小喷油量时的喷油压力较低。,2)峰值喷油压力是平均喷油压力的两倍
9、以上。,3)喷油过程曲线近似于三角形，这有利于燃烧完善。,2.共轨喷油系统的喷油特性,1)对发动机的任何一种工况，喷油压力和喷油量的确定都可以是互为独立的。2)喷油开始初期(即在喷油开始到燃烧开始之间的点火延迟期内)的喷油量应尽可能小。1)电磁阀控制的喷油器，用螺纹安装在气缸盖上。2)压力存储器(油轨)。3)高压泵。4)ECU。5)曲轴转速传感器。6)凸轮轴位置传感器。(1)预喷射预喷射可在上止点前90内进行。,2.共轨喷油系统的喷油特性,(2)主喷射主喷射提供了发动机输出功率所需的能量，从而基本上决定了发动机的转矩。(3)后喷射对于那些转化NOx的转化器而言，后喷射的燃油充当还原剂，用于还原
10、NOx。,1)对发动机的任何一种工况，喷油压力和喷油量的确定都可以是互为独立的。,2)喷油开始初期(即在喷油开始到燃烧开始之间的点火延迟期内)的喷油量应尽可能小。,303.tif,2)喷油开始初期(即在喷油开始到燃烧开始之间的点火延迟期内)的喷油量应尽可能小。,图3-3共轨喷油系统的喷油特性,2)喷油开始初期(即在喷油开始到燃烧开始之间的点火延迟期内)的喷油量应尽可能小。,304.tif,2)喷油开始初期(即在喷油开始到燃烧开始之间的点火延迟期内)的喷油量应尽可能小。,图3-4无预喷射的喷油针阀升程和压力特性曲线,2)喷油开始初期(即在喷油开始到燃烧开始之间的点火延迟期内)的喷油量应尽可能小。
11、,图3-5有预喷射的喷油针阀升程和压力特性曲线,1)电磁阀控制的喷油器，用螺纹安装在气缸盖上。,2)压力存储器(油轨)。,3)高压泵。,4)ECU。,5)曲轴转速传感器。,6)凸轮轴位置传感器。,(1)预喷射预喷射可在上止点前90内进行。,图3-6共轨喷油系统1燃油箱2滤网3电动输油泵4燃油滤清器5低压油管6高压泵7高压油管8油轨9喷油器10回油管11ECU,(2)主喷射主喷射提供了发动机输出功率所需的能量，从而基本上决定了发动机的转矩。,(3)后喷射对于那些转化NOx的转化器而言，后喷射的燃油充当还原剂，用于还原NOx。,四、燃油系统,1.低压供油部分2.高压供油部分,1.低压供油部分,(1
12、) 燃油箱燃油箱必须抗腐蚀,且至少能承受2倍的实际工作油压,并在不低于0.03MPa压力的情况下仍保持密封。(2) 低压油管低压供油部分,除采用钢管外还可使用阻燃的包有钢丝编织层的柔性管。(3)输油泵输油泵是一种带有滤网的电动泵或齿轮泵,它将燃油从燃油箱中吸出,将所需的燃油连续供给高压泵。(4) 滤清器燃油滤清器将进入高压泵前的燃油滤清净化,从而防止高压泵、出油阀和喷油器等精密件过早磨损和损坏。,(1) 燃油箱燃油箱必须抗腐蚀,且至少能承受2倍的实际工作油压,并在不低于0.03MPa压力的情况下仍保持密封。,(2) 低压油管低压供油部分,除采用钢管外还可使用阻燃的包有钢丝编织层的柔性管。,(3
13、)输油泵输油泵是一种带有滤网的电动泵或齿轮泵,它将燃油从燃油箱中吸出,将所需的燃油连续供给高压泵。,(4) 滤清器燃油滤清器将进入高压泵前的燃油滤清净化,从而防止高压泵、出油阀和喷油器等精密件过早磨损和损坏。,2.高压供油部分,(1)高压泵高压泵将燃油压送到油轨的压力为135MPa,高压燃油经高压油管进入类似管状的油轨中。(2)油轨在油轨中燃油仍保持其压力,即使喷油器喷油时,由于燃油的弹性而产生蓄压作用,燃油压力基本保持不变。(3)喷油器当高压燃油在喷油器中被电子控制的电磁阀释放时，喷油嘴开启，将燃油直接喷入发动机燃烧室。(4)高压油管高压燃油油管必须能够承受喷油系统的最大压力和喷油间歇时的局
14、部高频压力波动。,(1)高压泵高压泵将燃油压送到油轨的压力为135MPa,高压燃油经高压油管进入类似管状的油轨中。,图3-7低压部分燃油箱2滤网3电动输油泵4燃油滤清器5低压油管6高压泵低压部分7回油管8ECU,(2)油轨在油轨中燃油仍保持其压力,即使喷油器喷油时,由于燃油的弹性而产生蓄压作用,燃油压力基本保持不变。,(3)喷油器当高压燃油在喷油器中被电子控制的电磁阀释放时，喷油嘴开启，将燃油直接喷入发动机燃烧室。,(4)高压油管高压燃油油管必须能够承受喷油系统的最大压力和喷油间歇时的局部高频压力波动。,五、组件结构和功能,1.低压部分2.高压部分,1.低压部分,(1)输油泵输油泵的任务是在任
15、何工况下,为燃油提供所需的压力,并在整个使用寿命期内,向高压泵提供足够的燃油。(2)燃油滤清器燃油中的杂质可能使泵油元件、出油阀和喷油嘴损坏,因此使用满足喷油系统要求的燃油滤清器是保证发动机正常工作和延长使用寿命的前提条件。,(1)输油泵输油泵的任务是在任何工况下,为燃油提供所需的压力,并在整个使用寿命期内,向高压泵提供足够的燃油。,1)电动输油泵。,308.tif,(1)输油泵输油泵的任务是在任何工况下,为燃油提供所需的压力,并在整个使用寿命期内,向高压泵提供足够的燃油。,图3-8电动输油泵示意图压油端2电动机电枢3滚子叶片泵4限压阀5吸油端A泵油元件B电动机C连接盖,(1)输油泵输油泵的任
16、务是在任何工况下,为燃油提供所需的压力,并在整个使用寿命期内,向高压泵提供足够的燃油。,309.tif,(1)输油泵输油泵的任务是在任何工况下,为燃油提供所需的压力,并在整个使用寿命期内,向高压泵提供足够的燃油。,图3-9电动输油泵的滚子叶片泵示意图吸油端2圆盘形转子3滚子4油泵外壳5压油端,(1)输油泵输油泵的任务是在任何工况下,为燃油提供所需的压力,并在整个使用寿命期内,向高压泵提供足够的燃油。,图3-10齿轮式输油泵示意图1吸油端2驱动齿轮3压油端,(1)输油泵输油泵的任务是在任何工况下,为燃油提供所需的压力,并在整个使用寿命期内,向高压泵提供足够的燃油。,2)齿轮式输油泵齿轮式输油泵(图3-10)用于乘用车和轻型商用车的共轨喷油系统中,向高压泵输送燃油。,(2)燃油滤清器燃油中的杂质可能使泵油元件、出油阀和喷油嘴损坏,因此使用满足喷油系统要求的燃油滤清器是保证发动机正常工作和延长使用寿命的前提条件。,2.高压部分,(1)高压泵(2)调压阀(3
