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淺談柴油機(jī)電控技術(shù)
（作者未知） 2009/6/5
（接上頁）對噴射正時的精度要求很高，相對于柴油機(jī)活塞上止點(diǎn)的角度位置遠(yuǎn)比汽油機(jī)要求準(zhǔn)確，這就導(dǎo)致了柴油噴射的電控執(zhí)行器要復(fù)雜得多。
2.3.2由于柴油機(jī)的噴射系統(tǒng)形式多樣
傳統(tǒng)的柴油機(jī)具有直列泵、分配泵、泵噴油器、單缸泵等結(jié)構(gòu)完全不同的系統(tǒng)。實(shí)施電控技術(shù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，形成了柴油噴射系統(tǒng)的多樣化；同時柴油機(jī)需要對油量、定時、噴油壓力等多參數(shù)進(jìn)行綜合控制，其軟件的難度也大于汽油機(jī)。
3 電控柴油噴射系統(tǒng)分類
最先出現(xiàn)的是電控噴油泵技術(shù)，而后又發(fā)展了電控泵噴嘴技術(shù)和高壓共軌噴射技術(shù)，后兩種技術(shù)是現(xiàn)在最主要的柴油機(jī)電控噴射技術(shù)。其中，電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力非常高，可以達(dá)到 200MPa，并且泵和噴嘴裝在一起，所以只需要很短的高壓油引導(dǎo)部分，泵噴嘴系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)很小的預(yù)噴量，其噴油特性是三角形的，并采用了分段式預(yù)噴射，這是很符合柴油機(jī)的要求 (大眾公司的TDI發(fā)動機(jī)就是使用這種技術(shù))。但電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力受柴油機(jī)轉(zhuǎn)速影響，使用蓄壓系統(tǒng)的高壓共軌技術(shù)可以解決這個問題。它的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，能達(dá)到 160MPa。有些公司看中了它對任意缸數(shù)的發(fā)動機(jī)噴油壓力調(diào)節(jié)很寬泛的特點(diǎn)，逐步擴(kuò)大其使用范圍(最早使用高壓共軌的轎車是阿爾法羅密歐156和奔馳C級別車)。
3.1第一代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)也稱位置控制系統(tǒng)，它用電子伺服機(jī)構(gòu)代替機(jī)械調(diào)速器控制供油滑套位置以實(shí)現(xiàn)供油量的調(diào)整。其特點(diǎn)是保留了傳統(tǒng)的噴油泵——高壓油管—— 噴油器系統(tǒng)，只是對齒條或滑套的運(yùn)動位置由原來的機(jī)械調(diào)速器控制改為計(jì)算機(jī)控制。這類技術(shù)已發(fā)展到了可以同時控制定時和預(yù)噴射的TICS系統(tǒng)。
3.2第二代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)也稱時間控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是供油仍維持傳統(tǒng)的脈動式柱塞泵油方式，如博世公司的電控泵噴嘴系統(tǒng)，但供油量和噴油定時的調(diào)節(jié)則由電腦控制的強(qiáng)力快速響應(yīng)電磁閥的開閉時刻所決定。一般情況下，電磁閥關(guān)閉時，執(zhí)行噴油，電磁閥打開時，噴油結(jié)束；噴油始點(diǎn)取決于電磁閥關(guān)閉時刻，噴油量則取決于電磁閥關(guān)閉時間的長短。時間控制系統(tǒng)的控制自由度更大。
3.3第三代也稱為直接數(shù)控系統(tǒng)，它完全脫開了傳統(tǒng)的油泵分缸燃油供應(yīng)方式，通過共軌和噴油壓力/時間的綜合控制，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的供油回路和特性。
因柴油機(jī)的噴射系統(tǒng)形式多樣。國外柴油機(jī)的電控系統(tǒng)也型式多樣，有直列泵和分配泵的可變預(yù)行程TICS系統(tǒng)，有基于時間控制的泵噴嘴系統(tǒng)，有蓄壓共軌系統(tǒng)和高壓共軌系統(tǒng)等。各種技術(shù)方案都在原有的基礎(chǔ)上發(fā)展，但高壓共軌系統(tǒng)是總的發(fā)展方向。
3.4 高壓共軌電控噴射系統(tǒng)
3.4.1共軌(Common-rail)式電控燃油噴射技術(shù)的原理
在汽車柴油機(jī)中，高速運(yùn)轉(zhuǎn)使柴油噴射過程的時間只有千分之幾秒。實(shí)驗(yàn)證明，在噴射過程中高壓油管各處的壓力是隨時間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動，使實(shí)際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。油管內(nèi)的壓力波動有時還會在主噴射之后使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達(dá)到令噴油器的針閥開啟的壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開，產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象。由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳?xì)浠衔?HC)的排放量，油耗增加。此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘余壓力都會發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低轉(zhuǎn)速區(qū)域容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象，嚴(yán)重時不僅噴油不均勻，而且會發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。為了解決柴油機(jī)這個燃油壓力變化的缺陷，現(xiàn)代柴油機(jī)采用了一種稱為“共軌”的技術(shù)。
共軌技術(shù)是指由高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于共軌管(公共供油管)壓力和電磁閥開啟時間的長短。
共軌式電控燃油噴射技術(shù)，通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時定量地控制噴油器噴射至柴油機(jī)燃燒室的油量，從而保證柴油機(jī)達(dá)到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的著火時間、足夠的著火能量和最少的污染排放。
其主要由電控單元、高壓油泵、共軌管、電控噴油器以及各種傳感器等組成。低壓燃油泵將燃油輸入高壓油泵，高壓油泵將燃油加壓送入高壓共油軌，高壓共油軌中的壓力由電控單元根據(jù)共油軌壓力傳感器測量的共油軌壓力以及需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，高壓共油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過高壓油管，根據(jù)柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，由電控（未完，下一頁）
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