柴油共轨喷射系统论文.docx

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1、本科生毕业论文题目：电子控制柴油共轨喷射系统学生姓名：专业:汽车班级：指导教师：2011年1月摘要随着常规能源的日趋枯竭和排放法规日益严格,迫低污染、低油耗和高比功率的方向开展；而微处理器和电子控制技术的开展,使得采用电控系统的柴油机能够对工况进行实时监测，根据每个工况变化计算出实际需要的油量、压力、燃烧,使柴油机具有良好的动力性、经济性和排放性.作为20世纪末内燃机行业的三大突破进展之一的高压共轨电控柴油机,它能够实现理想的喷油规律,被认为是解决环保和节能双重压力的最有效、最经济的手段之一,作为其开发研究的最重要内容一一电控系统(ECU),已经成为研究的热点本文对柴油机燃油喷射方面，分析了各

2、种燃油喷射系统的优缺点，对电控燃油供给系统的主要局部进行了研究，分析了柴油机高压共轨喷射系统关键词：柴油机电控燃油喷射目录第一章绪论1第二章电控柴油机的工作原理及工作技术22.1柴油机共轨电喷技术的工作原理2第三章柴油共轨喷油系统的主要部件123.1主要部件12结束语19参考文献20致谢21第一章绪论众所周知，尽管20世纪30年代就已经有了柴油乘用车，但早期柴油车的开展源于二战时期苏军T-34坦克的独有命运一一由于T-34坦克采用了柴油机，即使中弹也不容易起火，成为战场上的佼佼这。现在的中国市场如同早期的国际市场，消费者谈到柴油车时，常常会笑道“柴油车最大的好处就是不会起火”。但随着柴油技术日

3、益开展，人们越来越来发现柴油机的无穷魅力：高扭矩、高寿命、低油耗、低排放，柴油机成为解决汽车能源问题最现实和最可靠的手段。如今欧洲没推出一款新车都会配有柴油机的车型，而在中国能够实现这一举措的可能只有一汽-群众公司。但一个不争的事实摆在了我们面前：随着能源危机，温室效应的逐渐增加，人们对动力性要求的提高，尽管电子燃油喷射已经被广泛使用，仅仅靠汽油车的解决方案缺乏以解决这些问题。所以在汽车工业的腹地一德国一刻也没有停止对柴油发动机的研究。采用柴油机也只有10余宝来、奥迪、开迪，江车，福田冲浪、江铃陆上海万丰、辽宁曙光等油车所搭载的2.5升柴油机是引进韩国现代汽车公司D4BH发动机,而一汽-群众的

4、4款柴油乘用车均采用德国群众与博世公司合作的柴油机,这5款柴油乘用车全部是柱塞泵、泵喷嘴技术。柴油机的优点是:省油、环保、动力强、经济、维修方便，只要解决缺点就具有更大的市场前景,而实现电控柴油机的方案现在看来是一个很好的解决措施。实现柴油控制有三条技术线图，分别是单体泵、泵喷嘴和高压共轨。目前主要的国际汽车配件供给商都在进行着柴油共轨喷射系统的开发,如:博世、德尔福、西门子、电装公司VDO和玛格纳-马瑞利公司，它们是全球主要的共轨喷射系统供给商，而目前在国内生产共轨喷射系统的还只有博世一家。第二章电控柴油机的工作原理及工作技术2.1 柴油机共轨电喷技术的工作原理图2-1SERVOJET柴油机

5、蓄压共轨电控燃油喷射系统输油泵向共轨提供中压燃油，利用喷油器中的增压活塞使中压燃油的压力进一步提高。通过调节共轨压力可控制最高喷射压力和喷油量。当电磁阀通电时，回油通道关闭，共轨燃油进入增压活塞上方，活塞下行。油压增压比可达10-15倍，IoMPa的共轨燃油压力在增压柱塞下方可被增压至100-160MPa。高压燃油通过蓄压腔单向阀进入蓄压腔及喷油器储油槽和针阀上部。此时，由于受到针阀尾部的燃油压力和喷油器弹簧的预紧力作用，针阀不会开启喷油。当电磁阀断电而翻开回油通道时，增压活塞上方燃油卸压。增压活塞和增压柱塞上行，使增压柱塞下方和针阀尾部处的油压也降低。蓄压室中高压燃油通过喷油器储油槽作用在针

6、阀上，使针阀开启，实现高压喷射。喷油始点决定于电磁阀断电时刻，喷油终点决定于共轨压力和针阀弹簧预紧力。同时，最高喷射压力、喷油量、喷油速率均受到共轨油压控制。SerVojet系统在天然气/柴油双燃料发动机上已得到应用，以控制柴油喷射。国外较成功的柴油机蓄压共轨电控燃油喷射系统还有美CATERPILLAR公司的T444E系统,该系统以机油作为共轨油，已用于美国NAVISTA公司的T444E柴油机上。共轨式电控喷油系统的特点及其结构原理提高柴油机动力性，实现低污染、低油耗的中心任务就是改善柴油机的燃烧过程。也就是要保证组成燃烧过程的进气、喷油、燃烧三要素中的油、气良好混合和在不同工况下满足不同的燃

7、烧和放热要求。其中喷油是最重要的因素。因此喷油系统的控制成为柴油机电控的核心。（一）共轨式喷油系统的特点共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最正确喷射压力，从而优化柴油机综合性能。可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力，可同时控制nox和微粒在较小的数值内，以满足排放要求。柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和屡次喷射，既可降低柴油机nox,又能保证优良的动力性和经济性。（二）共轨式喷油系统的结构原理由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的

8、振动和降低排放。共轨式喷油系统，是柴油机电控技术开展过程中的一个大的飞跃，它改变了传统的喷油系统的组成结构，最大特点就是将燃油压力产生和燃油喷射别离开来,通过对共轨管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速根本无关。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器,共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制，根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。按照喷油高压形成的不同，共轨式电控燃油喷射系统有两种根本型式，即高压共轨式和中压共轨式。1、高压共轨系统高压输

9、油泵直接产生高压燃油后，输送至共轨中消除压力的脉动，再分送到各喷油器；当电子控制装置按需要发出指令信号后，高速电磁阀迅速翻开或关闭，进而控制喷油器工作，即按设定的要求喷出或停喷高压燃油。2、中压共轨系统中压输油泵将中压燃油输送到共轨中消除压力的脉动，再分送至带有增压柱塞的喷油器中；当高速电磁阀开关阀接收到电子控制装置发送的指令信号后，就迅速开启或关闭，从而控制燃油器工作，随即通过高压柱塞的增压作用，将从共轨中来的中压燃油加压至高压后喷出或停喷。中压共轨系统又包括共轨蓄压式和共轨液压式，共轨蓄压式的控制油和喷射油均来自共轨管；而共轨液压式的控制油来自共轨管，喷射油来自燃油输油泵，所以该系统的控制

10、油和喷射油可以采用不同物质。其典型代表有日本电装公司的高压共轨式喷油系统ecdu2,英国Iucasvarity公司的Idcr型高压共轨喷油系统，德国benz公司的o611柴油机上的电控高压共轨喷油系统，美国bkm公司的servojet共轨蓄压式电控喷射系统，美国caterpillar公司的heui共轨液压式喷射系统。（三）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、ecu控制软件、主要电控元件的结构原理和安装

11、位置，根本组成与其他电子控制系统一致，也由传感器-ecu-执行元件3局部组成。1、传感器加速踏板位置传感器；反响信号传感器；燃油温度传感器；其他传感器和信号开关。2、柴油机控制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。2.2柴油机共轨电喷系统的关键技术现代轿车柴油机电控系统（含时间控制的柴油电喷、共轨式电喷、涡轮增压中冷、废气再循环等）的新技术；同时指出其中共轨式电喷的新技术是今后现代车用柴油机开展的必然趋势。车用柴油机电控系统的开展与现代汽车汽油机电控技术的开展背景一样，即面对无法回避的局部和全球性的环境和能源问题，现代汽车柴油机不得

12、不采用和开展电子控制系统，以便保持汽车柴油机的可持续开展，更充分发挥柴油机固有的优点（低油耗和低C02排放）。在保持柴油机卓越的燃油经济性的同时，要想满足越来越严格的排放法规，除了降低润滑油消耗、优化涡轮增压技术和使用先进的废气后处理系统外，最主要还需进一步改善柴油机的燃烧过程。而喷油系统性能是影响柴油机燃烧过程的关键环节，利用微机电控技术改良燃烧过程应用了很多新技术，有的新技术虽然与电控技术没有直接的关联，但由于改善了整机性能，仍然与电控技术有间接的联系。柴油机电控技术的开展过程与汽油机电控系统相似。自80年代开始进入市场的现代汽车柴油机电控系统也是随着控制工程的不断增多,控制任务从简单到复

13、杂，直至全方位控制。例如,早期的电控燃油喷射系统都采用了“位置控制”,保持了传统的脉冲高压供油原理,只是通过以微机为核心的控制单元对位置伺服机构进行控制，改变油量调节齿条（直列泵）或油量调节滑套（VE型分配泵）等的位置，用以调节喷油泵的循环供（喷）油量。但由于位置伺服机构执行频率响应慢，控制频率低，控制精度不稳定，经过了近十年的开展，到90年代初，“时间控制”式电控燃油喷射系统开发成功,采用了新型高速强力电磁阀代替传统的油量调节齿条（直列泵）或油量调节滑套（VE型分配泵）等,直接对高压燃油进行数字式的高频调节，由电磁阀的关闭时刻和闭合持续时间决定循环供（喷）油量和供（喷）油正时。尽管如此,这种

14、“时间控制”式电控燃油喷射系统仍保持了传统的脉冲高压供油原理。直到90年代中期，一种新型的电控共轨式燃油喷射系统问世，抛弃了传统的脉冲高压供油原理，采用“时间-压力控制”式燃油计量原理，通过对公共油轨中油压的连续控制和各缸喷油过程的电磁阀控制相结合的方式实现对循环供（喷）油量的控制,才使柴油机的电控燃油喷射技术进入了一个新的开展阶段。柴油机电控技术还面临着许多课题需要解决,特别是当采用高压电控喷油时.，柴油机电控系统的本钱几乎占发动机本钱的一半。尽管如此,只有在汽车柴油机上广泛采用电控技术,才能面对越来越严格的排放法规的挑战。近年来柴油机电控系统的开展势头是令人瞩目的。以柴油汽车用得最多的欧洲

15、为例，由于欧洲道路车辆用多缸柴油机从2000年开始执行欧3排放标准，电控技术已在需满足欧3标准的柴油机上普遍使用，一些研究机构和大的厂商那么早已着手研制满足欧4排放标准的电控柴油机,现在，电控共轨系统和电控单体泵系统在多缸柴油机上的应用已明显增多。我国对现代柴油机电控技术的研究和开发尚处于起步阶段，目前还主要集中在对柴油机电控喷射系统的研究与开发上。但随着社会经济的开展，对环保的要求越来越高,柴油机电控系统的研究和相应产品的开发必将成为我国汽车柴油机技术领域中的一个热点，这将大大促进我国汽车柴油机产品的更新换代，为在未来不长的时期里参与国际竞争奠定坚实的根底。2.2.2现代轿车柴油机电控系统的

16、新技术时间控制的柴油电喷技术柴油机的新一代电喷系统采用时间控制，用高速电磁阀取代传统的机械喷阀,对高压燃油实现数字调节。现在这种喷射系统逐渐向高压化迈进，高压喷射可使柴油雾化得非常细，发动机的燃烧过程进行得相当完善,而且速度快，同时又不明显提高燃烧温度。提高了直喷式柴油机压力,不仅可以全面降低HC、CO、NOx微粒物和碳烟的排放,而且还能显著的降低油耗。共轨式电喷系统在车用柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒,在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，到达令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新翻开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加