柴油机电子控制技术的发展论文

柴油机电子控制技术的发展论文内容摘要：

欧洲每推出一款新车都会配有柴油发动机的车型。 但一个不争的现实摆在了我们面前：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不足以解决这些问题。 所以在汽车工业的腹地 —— 德国一刻也没有停止对柴油发动机的研究。 瑞风柴油车所搭载的 升柴油机是引 进韩国现代汽车公司 D4BH 发动机，而一汽 大众的 4 款柴油乘用车均采用德国大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 能 解决 其 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路线图，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应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应商，而 目前在国内生产共轨柴油喷射系统的还只有博世一家。 下面分别介绍三种技术：单体泵技术，泵喷嘴技术，高压共轨技术。 单体泵技术 单体泵是用于产生喷油器 (或喷射器 )的喷射压力的装置。 对于采用单体柴油机电子控制技术的发展 7 泵式电控燃油喷射系统的发动机来说，有几个气缸，就有几个单体泵，单体泵是第二代电控燃油喷射系统，按照高压产生装置的不同，可将燃油喷射系统分为分配泵、直列泵、泵喷嘴和单体泵电控燃油喷射系统。 单体泵由柱塞套筒、柱塞、弹簧座、回位弹簧、出油阀、出油阀弹簧、出油阀座、出油阀压紧螺帽等零件组成。 国内的发动机从欧Ⅱ向欧Ⅲ升级时 ，若采用单体泵，对发动机改动很 小，仅以外挂式的凸轮轴箱代替欧Ⅱ发动机的直列泵就可。 当从欧Ⅲ向 欧Ⅳ升级时，发动机机身主体结构仍 不变，只要把欧Ⅲ系统里机械式喷油器改成德尔福的电控喷油器，形成双电磁阀单体泵系统，在发动机整体结构不做大的调整下，就可以达到欧Ⅳ的排放水平， 单体泵的外形如图22 所示 ， 单体泵系统控制如图 23 所示。 图 22 单体泵的外形图 图 23 电控单体泵 (EUP) 德州职业技术学院毕业设计 论 文 8 在性能方面，目前在国内单体泵使用的压力达到 200MPa，当向欧Ⅳ升级 时 ，这个压力可以达到 250MPa。 在单体泵上采用了类似 于共轨 I2C 的系统一致性控制，来优化整个系统的性能。 在供油控制方面，如果使用双电磁阀单体泵系统，不仅可以对压力进行控制，还可以对喷射进行控制，而且还可以采用多次喷射。 它可以达到欧Ⅳ或者欧 Ⅴ 的标准。 目前，德尔福的双电磁阀单体泵系统在欧洲大批量生产，主要供应给欧Ⅳ标准的发动机，欧 Ⅴ 标准的发动机相关系统正在做开发工作。 单体泵系统的另一个优势就是它的可靠性和寿命，这些性能已经在欧洲和北美市场上得到了 10 年甚至是 15 年的实际使用时间、数百万辆整车使用的证明。 单体泵系统在发动机使用过程中，可以保证排放和燃油消耗率低。 目前，这种非常强化、非常可靠的性能和使用寿命，仍然在进一步提高。 泵喷嘴技术 优良的混合气是提高柴油发动机动力性、燃油经济性、 降低排放率、噪音率的关键因素。 这就要求喷射系统产生足够高的喷射压力，确保燃油雾化良好，同时还必须精确控制喷油始点和喷油量。 而泵喷嘴系统能够符合上述的严格要求。 因此，早在 1905 年柴油发动机的创始人 Rudolf diesel 先生就提出了泵喷油器概念，设想将喷油泵和喷嘴合成一体，省去高压油管并获得高喷射压力。 20 世纪50 年代，间歇控制泵喷射系统的柴油发动机就已应用在轮船及卡车上。 之后，Volkswagen 和 Robert Bosh AG 公司合作研制出适用于乘用车的电磁阀控制泵喷射系统，其中主要部件作用如下： （ 1）单向阀：发动机不工作时，防止燃油回流。 （ 2）旁通阀：若燃油内有空气，则通过此处排出。 （ 3）节流孔与过滤器：收集、分离供油管内的气泡。 （ 4）限压阀 1：调节供油管内压力大于 时打开。 （ 5）限压阀 2：保持回油管内压力在。 （ 6）燃油泵：燃油泵是间歇式叶片泵，其优点是在较低发动机转速时也可供油。 泵体内油道使油泵转子始终处于被燃油浸润的状态，从而可随时输送燃油，如图 24 所示。 柴油机电子控制技术的发展 9 图 24 燃油泵油路连接图 （ 7）燃油分配管集成：燃油分配管集成在缸盖内的供油管内，其功能是等量向各泵喷嘴分配燃油，在此，燃油与受热燃油混合，并被泵喷嘴强制流回供油管，使供油管内流向各缸的燃油温度一致。 所有泵喷嘴被提供相同量的燃油，使发动机运转平稳。 否则，泵喷嘴的油温将会不同，并且泵喷嘴被提供不同质量的燃油。 这将会使发动机运转不平稳并将在前几个缸中产生极度高温， 燃油分配管如图 25 所示。 图 25 燃油分配管 （ 8）燃油冷却泵：使冷却液在冷却环路中循环。 当燃油温度达到 70℃ ，发动机控制单元通过燃油冷却泵继电器将其接通。 在国内很多的乘用车上使用泵喷嘴，如：宝来 TDI、途安 TDI 和奥迪 TDI等。 泵喷嘴技术相对于之前的技术（如柱塞泵），已经具有明显改进，而其最大的好处是大大增加了喷油压力，其涡轮增压泵喷嘴的喷射压力都能达到 200MPa以上。 由于喷射压力直接影响柴油燃烧做功效率，因此，泵喷嘴的燃烧效率很高。 德州职业技术学院毕业设计 论 文 10 高压共轨技术 “CRDI”是英文 Common Rail Direct Injection 的缩写，意为 高压共轨柴油直喷技术， CRDI 技术和 SDI（自然吸气直接喷射柴油发动机）技术、 TDI（直喷式涡轮增压柴油发动机）技术均为德国博世公司研发的柴油发动机技术。 共轨系统由高压泵、喷油管、高压蓄压器（共轨）、喷油器、电控单元和传感器及执行器组成。 共轨式喷油系统主要的贡献就是将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，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基本无关。 这一柴油发动机技术的创新最大限度地降低了柴油发动机车型的振动和噪声，同时将油耗进一步降低，使排放更加清洁。 但共轨。