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柴油机电子控制燃油喷射技术.docx

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柴油机电子控制燃油喷射技术.docx


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柴油机电子控制燃油喷射技术 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~ 一、技术概述 排气净化与节能是汽车产品急需解决的两大难题,现代车用柴油机工作压力高,燃烧充分,油耗比汽油机约低两成,排放物中除微粒物外均低于汽油机,因此在世界范围内应用不断扩大,除中重型商用车外,轻型车和轿车也越来越多地应用。传统的柴油机存在着供油不精确的问题,解决的办法是采用电子控制燃油喷射的技术。 与汽油机相比柴油机的电子控制燃油喷射系统有很多相同之处, 在整机电脑管理方面两者基本相同,但因柴油机的喷射系统形式多样,电控系统的硬件也呈多样形式, 同时柴油机需要对油量、定时、喷油压力、喷油路等多参数进行综合控制,其软件的难度也大于汽油机。 第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统, 它用电子伺服机构代替调速器控制供油滑套位置以实现供油量的调整, 这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的 TICS 系统。第二代系统也称时间控制系统,其特点是供油仍维持传统的脉动式 柱塞泵油方式, 但油量和定时的调节则由电脑控制的强力快速响应电磁阀的开闭时刻所决定。第三代也称为直接数控系统,它完全脱开了传统的油泵分缸燃油供应方式,通过 共轨压力和喷油压力/时间的综合控制,实现各种复杂的供油规路和特性。 强力快速线形响应电磁阀是各种系统共同的技术难点。 二、现状及国内外发展趋势 因柴油机的喷射系统形式多样,国外柴油机的电控系统也形式多样,有直列泵和分配泵的可变预行程 TICS 系统,有基于时间控制泵喷嘴系统,有蓄压共轨系统和高压共轨系统等。 各种技术方案都在原有的基础上发展, 但高压共轨系统是总的发展方向。 根据国内到 2000 年实行欧洲 I 号排放法规,2005 年实行欧洲 II 号排放法规,2010 年实行欧洲 III 号法规的进度要求,对主要国产喷油泵进行电控系统的开发,包括硬件和软件的开发,并尽快实现产业化,同时要专门组织力量,对主要在中、重型车上使用 的高压共轨系统和在轻、 轿车上使用的时间控制式 VE分配泵系统进行联合开发、攻关,到 2005 年前后实现产业化。 三、“十五”目标及主要研究内容 ①目标:完成关键技术,开发出新产品。 ②主要研究内容: 柴油机电控燃油喷射位置控制技术; 柴油机电控燃油喷射时间控制技术;柴油机电控燃油喷射直接数控技术。 发动机可变气阀正时技术 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~ 一、技术概述 传统的发动机配气机构固定,不能使各种工况下都得到最佳的配气正时,只 能获得各种工况下的折中。可变气阀正时技术( VVT),即根据燃油经济性、动力性和 排放控制的要求对不同的工况采用不同的气阀正时相位, 气阀升程或气阀开启时间,以达到提气系统的优化,提高发动机性能。 控制系统可采用如下方式:液压控制系统通过螺旋的花键齿轮与凸轮轴端啮合,由电脑根据工况控制凸轮轴的转动,从而改变进气相位;通过控制液压挺杆,改变配气相位;根据不同工况采用不同的凸轮,改变配气相位的同时,改变气阀升程;电磁控制 全可变气阀正时系统, 该系统中除了气阀和气阀弹簧外, 所有其它部件均不同于传统的发动机。由 ECU根据发动机动力性、经济性、排放控制的要求,适时控制电磁阀,打开或关闭气阀,可对发动机性能全面优化。 二、现状及国内外发展趋势 在九十年代大量研究的基础上,目前国外正在大范围推广此项技术,最早投放市场的公司有本田、阿尔法、罗米欧、日产、梅赛德斯、奔驰和宝石捷公司,是一项 比较成熟但又正在发展的技术。 目前国内只有少数实力较强的单位(如清华大学汽车系、长春汽车研究所等)进 行研究开发工作, 对少量进口的电子燃油喷射发动机也进行国产化工作。 2005 年前为研究开发时期,为满足更严的排放法规,随着电子控制技术的发展,到 2010 年会实现产业化,在电子控制发动机上会普遍应用。 三、“十五”目标及主要研究内容 ①目标:完成关键技术,研制开发出新产品。 ②主要研究内容: 采用液压控制系统改变进气相位技术; 采用液压控制系统改变配气相位技术; 采用不同的凸轮改变气阀升程技术;采用电磁控制全可变气阀正时系统 技术;采用 ECU控制发动机性能全面优化。 汽油发动机电子控制技术 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~ 一、技术概述 化油器在空燃比精确控制、各缸油量分配均匀性和响应性能方面存在着先天 不足,汽油发动机电子控制技术又称发动机管理系统 EMS,可以很大程度弥补其不足。这项技术包括电子控制燃油喷射( EFI )与高能无触点点火,能精确控制喷油量和点火时刻、对发动机各种工况下的燃油供给进行优化,去掉了化油器对进气的节流作用,提 高了充气效路,使油耗大幅度下降,排放明显改善,同时为采用空燃比需要精确控制的尾气三元催化转化器提供了条件。 汽油机电子控制系统包括: 微电脑中央控制单元 ECU、各种传感器(温度、 位置、空气流量、氧、爆震等)和执行机构(燃油泵、喷油嘴、分配管、油压调节器等),上 述零部件产品都有较高的技术含量并需要较大的经济生产批量。 软件的开发有着很高的技术含量,需要以不同的供油量和点火角度, 对配套的发动机在各种工况下的动力性、 经济性和排放性能进行全面和细致的测定,并针对汽车的 各种使用情况进行最合适的供油量和点火角度的匹配。还要在各种环境条件下,进行大量的汽车实际使用匹配试验,最终达到整车动力性、经济性、排放性能和行驶性能的最佳配合。 二、现状及国内外发展趋势 美、欧、日等发达国家几乎所有的轻型汽油车(含轿车)都采用了汽油机电子控制技术, 并且在此基础上正在向与汽油缸内直喷和稀薄燃烧相结合的方向发展。软件上带有的自学习系统,还能自动弥补发动机用旧后各参数的变化。 我国从九十年代初就开始组织高校、 汽车企业和科研单位合作研究汽油机电子控 制技术, 目前的水平离大批量应用于产品还有一定距离。 九十年代中期在上海建立了与德国 BOSCH公司的合资企业,目前已形成生产能力,硬件产品基本能满足国内要求肋内 的主要研究方向应在各种不同车型的应用匹配技术上, 使这项技术和已形成的生产能力充分发挥效益。 三、“十五”目标及主要研究内容 ①目标:完成关键技术,研制开发出新产品。 ②主要研究内容:微电脑中央控制单位 ECU技术;各种传感器(温度、位置、空气流量、氧、爆震等)技术;执行机构(燃油泵、喷油嘴、分配管、油压调节器等) 应用技术。软件开发技术。 汽油机缸内直喷和超稀薄燃烧技术 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~ 一、技术概述 正常混合气的空燃比( A/F)为 14.6,使用过量空气的稀薄混合气,可以 促进燃料

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