本科生毕业论文本科生毕业论文题题 目目: :电子控制柴油共轨喷射系统电子控制柴油共轨喷射系统 学生姓名学生姓名: : 专专 业业: : 汽车汽车 班班 级级: : 指导教师指导教师: : 2011 年 1 月摘要摘摘 要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发展;而微处理器和电子控制技术的发展,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，分析了各种燃油喷射系统的优缺点，对电控燃油供给系统的主要部分进行了研究，分析了柴油机高压共轨喷射系统关键词：关键词： 柴油机柴油机 电控电控 燃油喷射燃油喷射目录目目 录录第一章 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.133.1 主要部件.13结 束 语.22参考文献.23致 谢.24第一章 绪论1第一章第一章 绪绪 论论 众所周知，尽管 20 世纪 30 年代就已经有了柴油乘用车，但早期柴油车的发展源于二战时期苏军 T-34 坦克的独有命运-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” 。但随着柴油技术日益发展，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-大众公司。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。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-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喷射系统的还只有博世一家。第一章 绪论2第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术3第二章第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术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柴油机共轨电喷技术的工作原理图 2-1 SERVOJET 柴油机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，10MPa 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。当电磁阀断电而打开回油通道时，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第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术4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。2.1.1 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佳喷射压力，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，容易实现预喷射和多次喷射，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，从而减轻柴油机的振动和降低排放。共轨式喷油系统，是柴油机电控技术发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分离开来，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基本无关。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第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术5一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基本型式，即高压共轨式和中压共轨式。、高压共轨系统高压输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，高速电磁阀迅速打开或关闭，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。、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 ecd u2，英国 lucasvarity 公司的 ldcr 型高压共轨喷油系统，德国 benz 公司的 om611 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、执行元件的类第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术6型、ecu 控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基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 部分组成。、传感器加速踏板位置传感器；反馈信号传感器；燃油温度传感器；其他传感器和信号开关。、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发展的必然趋势。 2.2.1 车用柴油机电控系统的发展 与现代汽车汽油机电控技术的发展背景一样，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不采用和发展电子控制系统，以便保持汽车柴油机的可持续发展，更充分发挥柴油机固有的优点(低油耗和低 CO2 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进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。 柴油机电控技术的发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项目的不断增多，控制任务从简单到复杂，直至全方位控制。例如,早期的电控燃油喷射系统都采用了“位第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术7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