第七章柴油机电子控制技术详解.ppt

第七章 柴油机的电控技术 第一节 柴油机的排放和电控系统 一、柴油机有害排放物及其产生 柴油机的有害排放物主要有CO、HC、NOx以及微粒（碳烟）等。其中CO和HC由燃烧过程产生。如前所述，由于柴油机总是在平均空燃比A/F147（过量空气系数大于1）的稀混合气浓度下运行，所以CO排放量相对点燃式发动机（汽油机）低得多；而且柴油机是在接近压缩上止点附近开始喷油压燃，燃油停留在燃烧室中的时间比较短，因而受气缸壁面冷激效应、[JP+1]狭隙效应、油膜吸附、沉积物吸附等作用小，HC排放也比较低。 1 NOx的生成 在发动机有害排放物中的NOx，一般是指NO和NO2。在发动机燃烧过程中主要形成NO（约占总量的95%），而在膨胀过程中的低温条件下部分NO被氧化而形成少量的NO2 2．碳烟的生成条件 微粒状物质（碳烟）可分为可溶性有机成分（SOF）和不可溶成分两种，主要由燃烧时生成的含碳粒子（碳烟）及其表面上吸附的多种有机物组成。在高温环境下，由于热分解而形成的低级碳氢化合物中，没有与空气再接触的部分最终变成微粒。 二、柴油机排放控制策略 从图7-5所示柴油机燃烧过程中NO和碳烟的生成领域可知，控制NO和碳烟的基本原则就是如何控制火焰温度及其火焰领域内的混合气浓度，以避开NO和碳烟的生成领域。 ]三、对柴油机喷射系统的要求 四、柴油机电控系统的特征及分类 （一）特征 1）控制自由度宽，喷油量、喷射时刻、喷射规律等可任意控制。 2）控制精度高，直接检测控制对象进行反馈控制。 3）增设自诊断系统和故障应急机能，以提高维修性和安全性。 4）增设数据通信机能，提高总体系统的功能。 5）通过改变ECU的程序，易开发各种控制机能。 （二）分类 １、位置控制系统（第一代）： 主要有直列泵和分配泵两种； ２、时间控制系统（第二代）： 主要有直列泵、单体泵、分配泵和泵喷嘴等； ３、共轨喷油系统（第三代）： 有高压共轨和中压共轨两种。 第一代 位置控制系统 即将传统的柴油机燃油系统绝大部分保留下来，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微机控制。 日本Denso公司的ECD－V1，德国Bosch公司的EDC和日本Zexel公司的COVEC等都属于位置控制的电控分配泵系统。日本Zexel公司的COPEC，德国Bosch公司的EDR系统和美国Caterpillar公司的PEEC系统等都属于位置控制的电控直列泵系统。 位置控制喷油系统1 位置控制喷油系统2 位置控制系统特点 位置控制系统的特点是不仅保留了传统的喷油泵—高压油管—喷油嘴系统，而且还保留了喷油泵中齿条、齿圈、滑套、柱塞上控油螺旋槽等控制油量的机械传动机构．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电子控制，使控制精度和响应速度得以提高。柴油机的结构几乎无需改动，故生产继承性好，便于对现有机器进行升级改造。其缺点是控制自由度小，控制精度差，喷油率和喷射压力难于控制，而且不能改变传统喷射系统固有的喷射特性，也很难大幅度地根高喷射压力。位置控制式喷油主要是在直列泵和分配泵上进行改进。 第二代 时间控制系统 保留传统柴油机喷油系统，用高速强力电磁阀直接控制高压燃油喷射。一般电磁阀关闭开始喷油，电磁阀打开喷油结束，所以由电磁阀关闭时间决定喷油始点，电磁阀关闭的持续时间决定喷油量。从而对喷油定时和定量的控制更为灵活。日本Zexel公司的Model-1电控分配泵，美国Detroit公司的DDEC电控泵喷嘴、德国Bosch公司的EUP13电控单体泵都属于时间控制系统。 时间控制喷油系统1 电控单体泵系统工作原理 时间控制喷油系统3 时间控制喷油系统特点 时间控制系统既可以实现喷油量控制又可以实现喷油时间控制，所以控制自由度更大。 但是这种喷油系统喷油压力依旧利用脉动柱塞供油，因此其对转速的依赖性很大。在低速、低负荷时，其喷油压力不高，而且难以实现多次喷射，极不利于降低柴油机的噪声和振动。 第三代 共轨电控喷射系统 　　共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，用电磁阀控制喷射过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活控制。 　　高压共轨系统被世界内燃机行业公认为20世纪三大突破之一，已成为21世纪柴油机燃油系统的主流。德国Bosch公司、日本Denso公司和英国Lucas公司都研制出了电控高压共轨系统，并开始向市场供货。 博世高压共轨燃油系统 共轨高压油泵各接口说明 控制器ECU 控制器ECU功能（发动机部分） 高压共轨喷油系统（日本电装公司） 高速电磁阀喷油器 美国Caterpiller公司的HEUI共轨式液压喷