1、2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介一、概述1、傳統柴油機的優點和存在的問題1）優點（1）低油耗。柴油機熱效率高(達30%-45%，而汽油機僅25%-30%)，同功率的汽油車相比，可節省25-30的燃油。（2）低排放。HC和CO排放低于汽油車，CO2排放量比汽油車低30左右排放少，NOx排放和汽油機基本相當。（3）功率大、轉矩高。（4）故障率低、壽命長。 不僅成為各類中型和重型汽車的主導動力裝置，也日益成為輕型汽車和轎車的重要動力裝置。2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介一、概述2）存在的問題（1）微粒排放較高（2）噪聲較大（3）不能滿足日益嚴格的排放標準（4）動力性（比功率）不斷提升的要求g /

2、 k W . h r * PM scale x10 *Y e a r199019921994199619982000200220042006200820100246810121416-43%-12%-29%-30%-43%-56%-33%-80%-86%NOx-95%PM18 years13 yearsEuro 1Euro 2Euro 3Euro 4Euro 5Euro 0012345678g / k W . h rNOxCOHCPM (x10)Euro IEuro 2Euro 3 - October 2001（1999）Euro 4 - October 2006（2004）Euro 5 -

3、October 2008（2007）2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2）存在的問題g / k W . h r * PM s2.解決方案1）理想噴射特性預噴射、初始噴射速率低，主噴速率高，后噴停止速度快2）缸內高壓噴射1300bar2000bar以上3）增壓中冷，廢氣再循環(EGR)提高升功率、經濟性和降低排放4）排氣后處理微粒捕捉器，氧化催化器，NOx催化器2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2.解決方案2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介3、柴油機控制目標 (1)改善柴油機的調速控制，由電控調速器取代機械調速器，消除機械調速器中的機械滯后和誤差，而且，控制單元

4、可以通過調整噴油量和噴油定時等，使轉速控制更加精確。 (2)改善柴油機的燃油經濟性，控制單元通過傳感器實時監測柴油機的工況，及時調整噴油量、噴油定時、冷卻液溫度、增壓壓力等，使柴油機的燃油經濟性得到進一步提高。 (3)改善柴油機的冷起動性，柴油機控制單元通過監測冷卻液溫度或機油溫度，判定柴油機起動時的熱狀態，一方面可以控制冷起動預熱或其他輔助措施(如自動噴人冷起動液等)，另一方面可以自動優化噴油量和噴油定時，使冷起動變得較為容易，并減少冷起動時的白煙排放。 2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介3、柴油機控制目標2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介 (4)降低柴油機的微粒和有害氣體排放，柴油機控制單

5、元根據節氣門位置、冷卻液或機油溫度和渦輪增壓壓力可以精確地控制噴油定時和噴油量，能夠顯著降低柴油機在穩態和瞬態工況下的微粒及有害氣體排放。 (5)降低柴油機的運轉噪聲，柴油機控制單元通過優化噴油定時和噴油過程，在不犧牲動力性和燃油經濟性的前提下，能夠降低燃燒噪聲。 (6)實現功率分級設定，對于型號既定的發動機，可以通過改變程序中的相關數據重新設定柴油機的額定功率。 (7)實現自診斷和安全保護，便于維修，通過自診斷判定故障狀態，通過故障安全措施保護柴油機，以防故障擴大，并為排除故障提供指導。 (8)防止發動機非授權起動，起到汽車防盜作用。2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介 (4)降低柴油機2-5

6、 柴油發動機電控噴射系統簡介4、電控柴油機的分類 1）按產生高壓燃油的機構不同分：直列泵、分配泵、噴油泵噴油器、共軌式。2）按直接控制的噴油量控制方式不同分：（1）位置控制：對傳統供油系統中的齒條或滑套的運動位置由原來的機械調速器控制改為微機控制。第一代電控系統（2）時間控制：保留原來的噴油泵一高壓油管一噴油器系統，也可以采用高速電磁閥直接控制高壓燃油的噴射。第二代電控系統（3）時間壓力控制：在系統中有一條具有可以獨立控制的燃油壓力共用油軌（相當于蓄壓器）。第三代電控系統 2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介4、電控柴油機的分類 2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介二、位置控制式系統1、直列泵的位

7、置控制式系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介二、位置控制式系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2、分配泵的位置控制式系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2、分配泵的位置控制式2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介第一代電控系統特點：間接控制噴油量位置飼服間接控制噴油定時液力系統飼服控制噴射壓力大小控制取決于原有機械系統的性能噴油速率控制取決于原有機械系統的性能優點：技術難度小，改動工作量小，成本低，可以實現機械混合運行，安全可靠；缺點：間接控制，響應慢，對發

8、動機性能改善有限2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介第一代電控系統特點：2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介三、時間控制式電控噴油系統 第二代控制系統的包括：電控分配泵、直列泵、泵噴嘴、單體泵等多種類型。 2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介三、時間控制式電控噴油2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介1）基于分配泵的電控系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介1）基于分配泵的電控系2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2）基于直列泵的電控系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2）基于直列泵的電控系2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油

9、發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介3）單體泵和泵噴嘴系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介3）單體泵和泵噴嘴系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介電控單體式噴油泵1電磁閥針行程止動座；2發動機缸體；3泵體；4泵柱塞； 5回位彈簧； 6滾輪挺桿； 7銜鐵；8定子； 9電磁閥閥針；10濾清器； 11進油；12回油；13支撐座； 14安裝孔2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介電控單體式噴油泵2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介時間控制式電控噴油系統控制特點：依靠傳統的脈動泵產生高壓；噴油量控制和噴油脈寬完全由電磁閥

10、控制，使傳統噴油系統的機械裝置發生了較大變化，噴油控制方式進一步變革 ；電磁閥關閉時刻決定噴射定時；油泵的凸輪轉速仍然受到發動機轉速的影響 ；2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介時間控制式電控噴油系統2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介與第一代的差別： 采用電磁閥實現對噴射過程的直接數字控制，不但可以控制噴油量，而且可以控制噴射定時，實現高頻和更加靈活的控制功能；而且可以實現分缸獨立控制。第二代電控系統的缺點：（1）仍然依賴于傳統的脈動高壓系統，使得高壓噴射的區間受到凸輪型線的限制，無法實現大范圍的噴射定時控制；（2）噴射壓力的大小只和凸輪型線以及發動機轉速等結構參數有關，不能根據發動機的工況靈活

11、調節；（3）無法實現靈活的預噴射和多次噴射。2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介與第一代的差別：2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介四、壓力時間式電控噴油系統-共軌式柴油噴射系統1、電控共軌噴油系統的概念 電控共軌噴油系統是高壓柴油噴射系統的一種，20世紀90年代中期才開始推向市場的第3代電控噴射技術，它摒棄了傳統使用的直列泵系統，而代之以用一供油泵建立一定油壓后將柴油送到各缸共用的高壓油管(簡稱共軌)內，再由共軌把柴油送人各缸的噴油器。共軌式柴油噴射系統噴油壓力與噴油量無關，也不受發動機負荷和轉速的影響，能根據要求任意改變壓力水平，使NOx和顆粒排放都大大降低。由于采用了獨立的高壓油泵，可提供很

12、高的噴油壓力，最高可達200-220MPa，即使連接各噴油器的高壓油管很短也不會出現不可控制的異常噴射情況。2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介四、壓力時間式電控噴2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介 2、電控共軌噴油系統的原理 系統采用的是壓力時間計量原理，ECU根據工況、油溫、空氣溫度等信號，由油壓傳感器測出壓力值并輸送給ECU，并使所測得的壓力與發動機工況所給定的油壓脈譜圖(所設的最佳壓力值)比較，ECU給出信號：控制電磁式柴油泵控制閥(PCV)的啟閉，來調整高壓油泵的供油量，以改變共軌油道中的油壓，使油壓為最佳值。因此，油壓與發動機的轉速和負荷無關。2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介 2、

13、電控2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介系統組成供油泵建立高壓ECU控制電磁噴油器控制噴油正時、噴油速率、循環噴油量；每循環最多達6次噴射；全面改善柴油機性能；系統組成供油泵建立高壓 3、電磁噴油器帶二位二通電磁閥的共軌噴油器1-高壓供油泵；2-供油壓力調節器；3-ECU；4-共軌壓力傳感器；5-共軌；6-二位二通電磁閥；7-量孔A；8-控制室；9-液壓活塞；10-噴嘴；11-量孔B 電磁閥通電時，量孔A打開，液壓活塞上方卸壓，噴油 電磁閥斷電時，量孔A關閉，液壓活塞上方加壓，噴油停止 3、電磁

14、噴油器帶二位二通電磁閥的共軌噴油器 電磁閥通2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介4、壓電式噴油器 壓電效應當離子構成的晶體（電氣石、石英、酒石酸鉀鈉）發生變形時，在它的某些相應的晶面上會產生異號電荷（產生一個電勢）正壓電效應。若在這類晶體施加上電場時，不僅會產生極化還會產生應變或應力逆壓電效應（也稱電致伸縮效應），此時晶體會被拉長。壓電效應開關閥中一般采用石英晶體，結構采用多層技術，由20200um陶瓷層燒結而成，層與層之間有電極。壓電晶體式噴油器主要由帶彈簧的多孔油嘴、控制活塞、進出油節流孔、二位二通閥、壓電晶體部件等組成。

15、2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介4、壓電式噴油器2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介 高壓燃油從共軌中進入噴油器后，一路由通道進入噴油器盛油槽，作用于針閥錐面上；一路通過節流孔進入活塞頂部油腔1。a.當壓電晶體不通電時，單向閥1關閉，油閥中的燃油通過推動活塞桿，關閉噴油嘴，噴油器不噴油。 b.當壓電晶體通電后，壓電晶體伸長，推動大活塞壓縮油腔2中的燃油，再推動小活塞，將單向閥1中的鋼球推離錐面，從而使油腔1中的燃油經過通道1、單向閥1及通道2回流到油箱?；钊麠U上部卸壓，針閥在盛油槽中的燃油壓力作用下，克服復位彈簧的作用力，向上運動，從而開啟噴油嘴，開始噴油。由于大、小活塞的面積比大于1，因此小活塞位移被放大了。 c.若壓電晶體斷電，單向閥落座，活塞桿向下運動，關閉噴油嘴。2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介 2-5 柴油發動機電控噴射系統簡介 5、電控共軌噴油系統的特點 1）噴油壓力柔性可調。對不同工況可采用最佳噴射壓力，從而可以優化柴油機的綜合性能，由于噴油壓力不隨轉速改變，解決了傳統噴射系統(包括泵一噴嘴系統)因低速時噴油壓力下降而導致的低速轉矩差和低速煙度大的缺陷。 2）噴射壓力高。由于系統緊湊、剛度大，可實現較高的噴射壓力(120170MPa)，比普通的柱塞泵高出一倍。加上可獨立柔性控制噴