基于NI产品的高压共轨柴油机电控单元测试系统的开发

基于NI产品的高压共轨柴油机电控单元测试系统的开发Developing of Test Equipment for High Pressure Common Rail Diesel Engine

ECU with NI Products

作者：杭勇杨明陆娟

职务：高级工程师

公司：一汽无锡油泵油嘴研究所

应用领域：汽车

挑战：

发动机电控单元的开发面临着开发效率和开发质量的双重压力，如何在产品开发过程中快速地测试控制系统的功能性、可靠性，在保证开发质量的前提下，提高系统开发效率，是所有开发人员面前的难题。而在实际的发动机台架试验中，人为地产生故障是非常危险的，可能会对控制器、发动机、台架设备或试验人员造成伤害。因此，用测试设备模拟发生各种故障信号组合，可以快速地对ECU进行该项功能的全面测试，节约台架时间，降低测试风险。

应用方案

利用NI公司的软硬件产品，开发人员可以快速高效地搭建出电子控制系统（ECU）测试平台, 其灵活的硬件配置、图形化的编程方法，使用户可以方便地开发出从简单的子系统测试到复杂的全系统测试方案。在此基础上应用TestStand建立了一套ECU功能检测设备，从而在整个开发流程中提供了一个从灵活的软件调试工具、软件功能测试到硬件电路检测的完整解决方案。

使用的产品：

LabVIEW 7.1

LabVIEW FPGA

TestStand 3.5

PXI-6229 M系列多功能数据采集卡

PXI-7831R 可重新配置的多功能I/O卡

PXI-6512 低价位工业数字输出卡

PXI-8464/2 单口软件可选PXI-CAN接口

PXI-6723 静态和波形模拟输出板卡

介绍：

高压共轨控制系统的软件开发要求建立起一套硬件在回路仿真测试平台，要求该平台能提供高速的相位准确的发动机曲轴和凸轮轴信号，以及其他传感器输入信号，如共轨油压、踏板开度、冷却水温度、机油压力、燃油温度、增压压力等，对输出到执行器，诸如各缸的预喷、主喷以及泵油信号的宽度和相位也要求能准确捕捉，以反映出控制系统真实的控制功能。同时，要求测试系统具有故障发生模块，方便调试电控单元的诊断功能。这样在控制软件的设计过程中，通过硬件在环的仿真调试，可以快速地确认算法的功能，尽早地发现和纠正软件功能错误，降低开发成本，提高开发效率和开发质量。NI公司的虚拟仪器理念克服传统仪器功能单一，扩展开发困难的缺点，为电控高压共轨系统控制单元的开发提供灵活、完整的硬件在环（Hardware-in-the-Loop）仿真调试平台，并建立产品ECU功能检测设备。

本文介绍了该套系统的设计方案及其特点。

正文：

软件调试平台建立：

根据高压共轨控制器的输入信号相位要求、输出信号高速采样要求和故障发生原理，基于NI公司软硬件产品，利用PXI-7831R FPGA板卡高速发生和采集关键信号，利用PXI-6512和继电器组合实现了各种故障的发生。搭建出的测试系统在实际ECU功能测试中的应用表明，该系统能够高速模拟发生发动机在不同工况下不同相位关系的曲轴和凸轮信号，结合其他如共轨压力、油门踏板和温度信号的发生，通过对喷油脉宽和相位、泵油脉宽和相位的捕捉，实现了对控制器在不同工况下硬件电路、软件功能的测试，进而为控制器的研发和调试提供了很好的手段。

利用两块NI的现场可编程门阵列（FPGA）板卡PXI-7831R，一块用来发生转速和捕捉同步信号，实现了高速、相位准确的发动机曲轴和凸轮轴信号的发生，一块用来捕捉喷油和泵油信号。转速信号采用While 循环和平铺式顺序(flat sequence)结构，第一个序列中为一可调计时器，用来控制第二个序列信号点输出的速度，进而改变转速信号的频率，该板卡上的另外5路AO用于发生轨压信号、油门开度及其它温度信号，如图1所示。

图1 LabVIEW FPGA中转速信号发生程序

程序中While 循环中的循环计数用来控制当前循环各模拟输出口电平的高低，其逻辑根据所需信号的种类而定，本文中的曲轴信号为每转48齿缺3齿，凸轮轴信号为每两转6齿加1齿。另外，为了实现喷油和泵油信号捕捉处理时与转速信号相位的同步，在每两圈曲轴信号第一齿上升沿位置产生一捕捉同步信号，实际发生的发动机1500转信号如图2。

图2 实际发生的转速与捕捉同步信号

喷油信号和泵油信号的捕捉是测试中的关键，直接反映软件的控制输出，设计中是通过测量驱动电路中电流波形来获得，选用Honeywell的电流传感器。对喷油信号需精确获取喷油脉宽和喷油相位，对泵油信号主要是获取精确的相位，对脉宽宽度测量精度要求不高。

图3为LabVIEW FPGA中的程序，显示了一路喷油器控制信号和一路泵油信号的测量流程。在测试程序中，首先利用速度信号发生模块中的捕捉同步信号来触发测试开始，确保测试开始点与发动机工作相位的严格同步，进而保证结果中喷油和泵油信号相位的准确性。

图3 LabVIEW FPGA中信号测量程序

图4所示为电流信号测量的原理图，以喷油器电流信号为例。首先针对信号幅值确定两个阈值，分别为电流上升阈值up和下降阈值down。在测试中，测试程序一经触发，以恒定的采样时间间隔t?对电流波形进行采样，首先寻找上升沿，当在第n1个循环找到后，把n1值写入预设数组第一行，程序转入寻找下降沿n2，写入数组第二行，接着是后一个脉冲的n3、n4，(n2-n1)*t?和(n4-n3) *t?则为主预喷射的喷油脉宽。

图4 电流信号测量原理图

找到每一缸喷油信号的上述时间，再考虑各缸相位和当前转速，则可以最终计算出喷油信号相对于该缸上止点的提前角。实际测量中，FPGA板卡对各通道能实现的最小采样时间

?。

间隔t?为0.006ms，相当于发动机转速3000转时的0.108CA

在ECU控制功能中，对故障的识别和处理非常重要，必须给予详细的功能测试。但在实际的发动机台架试验中，人为地产生故障是非常危险的，可能会对控制器、发动机、台架设备或试验人员造成伤害。因此，用测试设备模拟发生各种故障信号组合，可以快速地对ECU进行该项功能的全面测试，节约台架时间，降低测试风险。方案中采用NI PXI-6512数字量输出板卡和继电器组合，在图5的故障发生控制面板通过对下拉式菜单的选择，实现了各种输入输出信号断路、短路、对地短路或对电源短路等故障模拟。

图5 LabVIEW中故障发生控制面板

另外，结合软件中CAN J1939协议开发的需要，我们利用PXI-8464 CAN卡在LabVIEW 中方便地开发出灵活的、满足J1939协议的收发单元，与ECU节点进行联调，测试和监控ECU节点单元对协议的满足情况。

图6所示为我们在标准的19寸控制柜中安装的PXI控制器，控制器上部安装有监视器，下部则安装有键盘鼠标、接口电路板卡及负载，图7为在LabVIEW中编制的主控制界面。

图6 19寸控制柜中的PXI控制器及NI板卡

图7 LabVIEW中的主控制界面

ECU功能检测设备开发

在ECU软件调试设备开发成功后，公司提出了开发一套产品ECU功能检测仪的需求，用于出厂前ECU质量控制。我们在软件调试设备开发的原理基础上，考虑到成本，选用MXI-4接口的PXI-PCI-8331板卡，直接用PC机控制NI硬件。硬件板卡中选用PXI-6229输出转速信号，PXI-6723输出模拟量信号，PXI-6512发生数字量信号，其余DO结合继电器产生故障，PXI-8464实现CAN通讯，并利用TestStand软件进行测试项目管理和报告生成，根据需要增加了相关的产品功能测试项，如ECU上电检测、内存检测、输入输出端口功能检测、驱动电路功能检测等。测试数据主要通过电流传感器和CAN通讯数据获得，为此定义了简单的CAN通讯协议，通过测试设备的请求，ECU回复相应的数据。图8所示为

开发完成的检测设备图，图9为TestStand中调用的主要测试步骤。

图8 电控单元功能检测仪

图9 TestStand中ECU测试步骤

主要测试步骤的测试内容如下：

初始化：

该步骤主要完成测试流程的配置，包括哪些测试步骤需要进行，各步骤中的具体测试参数的设置等。

短路测试：

该步骤完成ECU上电时电源模块测试，通过对上电过程中供电电流的监测，确定供电电路中有无短路、断路故障，确保ECU测试的安全。

CAN握手：

完成测试设备与ECU之间的CAN通讯测试，并建立连接，为后续测试的数据获取做准备。

获取ECU ID：

测试设备按照协议发出CAN请求，ECU回复软件中的ECU编号。该编号将作为测试报告的文件名，方便报告管理。

静态数字端口、模拟端口测试：

测试设备不发生转速信号，只按照设计的时序依次改变数字端口、模拟端口的电平。在测试设备发出CAN请求帧后，ECU采集信号，并将测试结果打包通过CAN发送给测试设备，测试设备通过比较发出与收到的数据，进行判别。该测试步骤覆盖了ECU所有数字、模拟端口通道的功能测试。

动态工况测试1、2、3：

在该步骤中，测试设备发生曲轴和凸轮信号，ECU驱动执行器动作。通过预设的3个特定工况的运行，对驱动电流的峰值大小、脉宽宽度、信号相位进行监测，检测ECU功率驱动电路的功能和软件算法的正确性。同时，对ECU发出的基于J1939协议的CAN报文进行监测。

测试完成后，生成报告，显示测试通过与否，不通过项在报告中高亮显示，方便检修人员定位。测试报告自动以ECU编号存盘，为后续的质量跟踪服务。

上述流程已经在实际ECU检测中得到了应用，能够准确有效地发现新制ECU存在的软

硬件问题，为生产线上产品ECU的质量控制提供了有效的工具。

结论

美国国家仪器公司拥有丰富的软件、硬件系列产品，其强大的软硬件功能，灵活方便的LabVIEW编程工具，帮助我们在很短的时间内，快速方便地建立起满足高标准、高灵活性的一套电控高压共轨控制单元开发平台和一套产品功能测试平台。

基于开放工业标准的计算机技术为基础的虚拟仪器技术，其灵活性和可扩展性是传统仪器所无法比拟的，相比国际上专用的汽车电子测试设备，NI方案具有很好的价格优势和极大的灵活性，相信在我们后续的汽车电控产品开发和生产过程中，NI公司的软硬件产品将会得到更大的应用。

玉柴高压共轨系统维修柴油机培训材料

共轨系统概述BOSCH高压共轨技术 柴油共轨系统特性 传统柴油喷射系统其压力的产生与喷油量跟凸轮与柱塞联系在一起，喷油的压力随着发动机转速与喷油量的增加而增加。这种柴油系统已经无法满足日益严格的排放法规和降低油耗的愿望。 共轨系统（Common Rail Systems，简称CRS）将燃油在高压下贮存在蓄压器（高压油轨）中，从本质上克服了传统柴油机喷射系统的缺陷，其特性有： 喷油压力的产生不依赖于发动机转速与系统喷油量，可根据发动机不同的工况灵活控制喷射压力和油量，从而实现低转速高喷射压力，达到低速高扭矩，低排放及优化燃油经济性的目的。 通过电子控制单元算出理想的喷油量和喷油时间，再由喷油器精确地喷射，甚至多次喷射。更高的系统压力，更好的排放能力，更低的燃油消耗 柴油共轨系统组成 柴油共轨喷射系统由液力系统和电子控制系统构成。其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。 液力系统 低压液力系统 —油箱 —输油泵 —燃油滤清器 —低压油管 高压液力系统 —高压泵 —高压油轨 —喷油器 —高压油管 电子控制系统（Electronic Diesel Control，简称EDC）

—传感器 —电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU） —执行器，包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、 增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等 —线束 其中，喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。 轨系统示意图 喷油器 喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号，再由电磁阀控制。 高压泵 高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态，以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。 高压油轨 高压油轨的作用是存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。 电控单元 电控单元就像发动机的大脑，它收集发动机的运行工况参数，结合已存储的特性图谱进行计算处理，并把信号传递给执行器，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。

柴油机电控系统维修

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柴油机电控系统 柴油机电控技术的发展 在柴油机的电子控制系统中，最早研究并实现产业化的是电子控制柴油喷射系统，到目前为止已经经历了三代变化： 1. 第一代电控柴油喷射系统：位置控制式。 2. 第二代电控柴油喷射系统：时间控制式。 3. 第三代电控柴油喷射系统：高压共轨式系统。 柴油机电控燃油喷射系统的特点 1.提高发动机的动力性和经济性 2.降低氮氧化物和微粒的排放 3.提高发动机运转稳定性 4.改善低温起动性 5.控制涡轮增压 6.适应性广 7.控制精度高、响应快 柴油机电控系统的功能 1. 燃油喷射控制 2. 怠速控制 3. 进气控制 4. 增压控制 5. 排放控制 6. 起动控制 7. 巡航控制 8. 故障自诊断和失效保护 9. 柴油机与自动变速器的综合控制 柴油机电控燃油喷射系统的基本组成 传感器 传感器是柴油机实现电控的关键技术之一，其作用是感知和检测发动机与车辆的运行状态，并将检测结果转换成电信号输送给ECU。柴油机电控燃油喷射系统所用的传感器多数与汽油机电控系统相同。在柴油机电控系统中常用的传感器有压力传感器、温度传感器、位置传感器、转速传感器、空气流量传感器及氧传感器等。此外，在电控系统中还有开关量采集电路，用于检测空调、离合器、挡位、制动、巡航控制等开关量的状态信息。所有的信息经过电控单元的信号采集模块处理后送到发动机电控单元，作为发动机控制的依据。

柴油机电控单元 执行器 执行器主要是接收ECU传来的指令，并完成所需调控任务。不同柴油机电控燃油喷射系统的执行元件有很大差异，如电控直列泵[b1] 和分配泵中的线性螺线管，电控单体泵和泵喷嘴中的电磁阀，电控共轨系统中的PCV阀和喷油器电磁阀，以及空气系统控制中的各种阀门控制器等。执行器的水平决定了最终柴油机能够达到的性能。 第一代位置控制式电控燃油喷射系统 位置控制式直列柱塞泵 位置控制式电控分配泵系统 第一代位置控制式电控燃油喷射系统的控制特点 位置控制式直列柱塞泵 ECU根据加速踏板位置传感器信号（即负荷信号）和柴油机转速信号，并参考供油齿条位置、冷却液温度、进气压力等传感器信号，按内存控制程序计算供油量和喷油提前角控制参数值，再通过ECU中行程或位置伺服电路，使电子调速器内的线性螺线管控制喷油泵供油齿条的行程或位置。 1. 喷油量的控制 线性螺线管安装在原喷油泵供油齿条的一端，螺线管中的铁心与喷油泵的供油齿条连成一体。当控制电流通过螺线管时，产生一个作用在铁芯上的与螺线管中电流成正比的电磁力，推动油量调节齿杆移动，当推力与复位弹簧力平衡时，齿杆就停留在某一位置上。齿杆位置传感器将信号传给ECU，ECU根据齿杆的实际位置和预定位置间的偏差量，发出改变输入螺线管电流的驱动信号就能精确控制齿杆的位置，从而改变喷油量 位置控制式直列柱塞泵电子调速器结构

浅谈柴油机高压共轨技术

浅谈柴油机高压共轨技术 一、高压共轨技术简介 我们先来了解下传统柴油发动机燃油喷射系统的局限性： 传统柴油发动机燃油喷射系统的工作过程是：柴油通过高压油泵提高油压后，再按照一定的供油定时和供油量通过喷油器，喷入气缸燃烧室。在燃油喷射过程中，由于压力波动，存在二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物的排放量，油耗也增高。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。 随着发动机自动控制技术的发展和进步，为了解决柴油机燃油压力变化所造成的燃油喷射燃烧缺陷，现代柴油机采用了一种高压共轨电控燃油喷射技术，使柴油机的性能得到了全面提升。 柴油机在机械喷射、增压喷射和普通电喷后,近几年来出现了共轨高压喷射。高压共轨（Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元（ECU)组成的闭环系统中,相比于一般的喷油系统,它的压力建立、喷射压力控制和喷油过程相互独立,并可以灵活地控制。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管（Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力（Pressure)大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度。 另外，共轨喷油系统的高精度零部件的表面加工质量要求高，几何精度高，特殊要求多，其加工都是微米、亚纳米级的精度，代表了目前机械制造行业的最高加工水平。 二、高压共轨系统的组成和工作原理 2.1、高压共轨喷射系统组成 高压共轨喷射系统主要由高压油泵、共轨管、电控喷油器、各种传感器和电控单元ECU 等组成，如图1所示。发动机工作时，高压油泵上自带的齿轮泵通过负压从油箱中吸油，并以一定的压力（约5~7bar）将过滤后燃油送入高压油泵。燃油进入高压柱塞腔后被压缩，通过高压油管进入共轨管形成高压，每缸喷油器通过高压油管与共轨管相连，以实现高压喷射。 2.1.1 高压油泵（High pressure pump） 高压油泵是高压共轨系统中的关键部件之一，它的主要作用是将低压燃油加压成为高压燃油，储存在油轨内等待ECU的喷射指令。高压油泵由齿轮泵、油量计量单元、溢流阀、进出油阀和高压柱塞等部分组成。以Bosch目前广泛应用于中国商用车市场并已开始本地化生产的CPN2.2BL为例，其结构如图2所示[12]。

浅谈柴油机高压共轨技术

浅谈柴油机高压共轨技术 浅谈柴油机高压共轨技术 一、高压共轨技术简介我们先来了解下传统柴油发动机燃油喷射 系统的局限性：传统柴油发动机燃油喷射系统的工作过程再按照一定是：柴油通过高压油泵提高油压后，喷入气缸燃的供油定时

和供油量通过喷油器， 烧室。在燃油喷射过程中，由于压力波动，存在二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，油耗于是增加了烟度和碳氢化合物的排放量， 每次喷射循环后高压油管内的残此外，也增高。尤其随之引起不稳定的喷射，压都会发生变化，严重时不仅喷在低转速区域容易产生上述现象，油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为随着发动机自动控制技术的发展和进步，了解决柴油机燃油压力变化所造成的燃油喷射现代柴油机采用了一种 高压共轨电控燃烧缺陷，燃油喷射技术，使柴油机的性能得到了全面提升。,柴油机在机械喷射、增压喷射和普通电喷后轨共。射高压喷高共现来几近年出了轨压电喷技术 是指在高压油泵、压力Rail)Common （- 1 - 传感器和电子控制单元（ECU)组成的闭环系统中,相比于一般的喷油系统,它的压力建立、喷射压力控制和喷油过程相互独立,并

可以灵活地控制。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管（Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力（Pressure)大小与发动机的转速无关,可 以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转 速变化的程度。 另外，共轨喷油系统的高精度零部件的表面加工质量要求高，几何精度高，特殊要求多，其加工都是微米、亚纳米级的精度，代表了目前机械制造行业的最高加工水平。 二、高压共轨系统的组成和工作原理 2.1、高压共轨喷射系统组成 高压共轨喷射系统主要由高压油泵、共轨ECU管、电控喷油器、各种传感器和电控单元- 2 -

柴油机高压共轨电控燃油喷射技术介绍

柴油机高压共轨电控燃油喷射技术介绍 摘要:传统机械发动机的喷油系统凭借其可靠性、易维护性一直在不断地发展和使用。进入２1世纪以来，随着人们对能源、环保的意识和要求日益提高,传统发动机的脉动喷油系统已经不能够满足现代发动机的要求。因此，现代发动机的共轨燃油喷射技术在避免了传统发动机缺点的基础上,得到了快速的发展,已经成为燃油喷射的主要发展趋势。为了更好的对高压共轨电控发动机燃油喷射系统的理解,现对高压共轨电控燃油喷射系统进行系统的介绍。 1 引言 随着世界各国工程机械、运输车辆等数量增加,柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染原因之一,如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。我国从八十年代起相应制订了有关的标准,将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国也已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制柴油机污染排放的新技术。 2 高压共轨电控燃油喷射技术发展过程 ２0世纪40年代电控共轨燃油喷射技术首先在航空发动机上应用，20世纪５0年代在赛车发动机上广泛应用。２0世纪90年代，柴油机的电控供油系统开始在实际应用中大量使用。主要有日本电装公司和丰田汽车公司ＥCD-U2系统、博世公司和D－Ｃ公司电控共轨式燃油喷射系统。 国外在柴油机电控高压共轨燃油喷射系统方面的研究开展得较早而且比较深入，有多种共轨系统已经投产，并与整车进行了匹配应用。日本电装公司的EＣD－U2系统是电控高压共轨燃油喷射系统的典型代表，该系统还能实现预喷射和靴型喷射。 共轨喷射的发展大体经历了3个阶段,如表1所示。 从表1中可以看出：共轨喷射的最高喷射压力在不断提高,这样对于喷射品质的提高有着重要的意义。压力越高，燃料雾化越好,颗粒越小越均匀，燃烧越充分，经济性、动力性和排放性均好,但这对喷射系统的要求也越高;喷射的次数不断增加，可以实现满足发动机燃烧和排放的多次喷射,可以控制燃烧的不同阶段喷油量和喷油速率,使燃烧更充分,热效率提高；在最小稳定喷射量上,3个阶段的每次的喷射量在下降,这说明每次喷射时候可以使喷射更均匀、更细密,喷油和断油更干脆，反应灵敏，响应特性好，这样有利于燃烧，减少积炭的产生。

柴油发动机电控系统

柴油发动机的电控系统 柴油机电控系统以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号，参照由试验得出的柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时MAP来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时，然后通过执行器进行控制输出。 柴油机电控系统概述 【任务目标】 （1）柴油机电控技术的发展。 （2）柴油机电控技术的特点。 （3）柴油机电控系统的基本组成。 （4）应用在柴油机上的电控系统。 【学习目标】 （1）了解柴油机电控技术的发展。 （2）了解柴油机电控技术的特点。 （3）了解柴油机电控系统的基本组成。 （4）掌握应用在柴油机上的电控系统。 柴油机电控技术的发展 1.柴油机电控技术的发展 1）柴油机技术的发展历程 柴油用英文表示为Diesel，这是为了纪念柴油发动机的发明者――鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）如图8-1所示。 狄塞尔生于1858年，德国人，毕业于慕尼黑工业大学。1879年，狄塞尔大学毕业，当上了一名冷藏专业工程师。在工作中狄塞尔深感当时的蒸气机效率极低，萌发了设计新型发动机的念头。在积蓄了一些资金后，狄塞尔辞去了制冷工程师的职务，自己开办了一家发动机实验室。 针对蒸汽机效率低的弱点，狄塞尔专注于开发高效率的内燃机。19世纪末，石油产品在欧洲极为罕见，于是狄塞尔决定选用植物油来解决机器的燃料问题（他用于实验的是花生油）。因为植物油点火性能不佳，无法套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉灶，提高内燃机的压缩比，利用压缩产生的高温高压点燃油料。后来，这种压燃式发动机循环便被称为狄塞尔循环。

柴油机高压共轨喷油系统的现状与发展

柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展 然 摘要：随着排放法规的日益严格和柴油机电控技术的不断进步，高压共轨喷油系统作为一种高度柔性控制的燃油喷射系统，以其显著的优越性，已经成为现代柴油机技术的主要发展方向之一。本文介绍了电控高压共轨喷油系统的组成、工作原理和特点，概括了国外的研究状况，最后提出了未来的研究目标和发展趋势。 关键词：柴油机；喷射系统；高压共轨；发展趋势 能源危机和环境污染问题以及世界各国日益严格的排放法规促使人们进一步改善柴油机的燃烧过程，而影响燃烧过程的关键是燃油喷射系统的性能。电控高压共轨喷油系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状况，由计算机计算和处理，可以精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力，与传统的喷射技术相比，进一步降低了燃油消耗和排放，增强了动力性能，实现了柴油机综合性能的又一次飞跃。柴油机高压共轨系统在整个燃机行业被公认为20世纪三大突破之一[1]，是21世纪柴油喷射系统的主流。 1电控高压喷油系统的原理和结构 与前两代喷油系统相比,电控共轨燃油喷射系统克服了燃油压力受柴油机转速的影响,不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理,而采用了公共控制油道——共轨管,高压油泵只是向公共油道供油以保持所需的共轨压力,通过连续调节共轨压力来控制喷射压力,使其达到与工况相适应的最优数值,而且还使得喷油压力和喷油速率的控制成为

可能,且系统的控制自由度及精度得到了大幅度提高。 高压共轨喷油系统的结构见图1,为典型的电控高压共轨喷射系统,主要由高压泵、带调压阀的共轨管、带电磁阀的喷油器、各种传感器和电控单元(ECU)组成。 图1 高压共轨喷射系统结构 2 国外主要的高压共轨喷射系统 目前,国外在柴油机电控共轨喷射系统方面的研究进展很快,并有多种共轨喷射系统设计并投产。德国Bosch公司、意大利菲亚特集团、英国LUCAS、日本电装公司、美国德尔福公司等世界著名油泵油嘴制造商相继开发了高压共轨系统。 2.1 德国Bosch公司的高压共轨系统 目前为止,Bosch公司总共规划和设计了3代高压共轨系统。如图2所示为Bosch公司的高压共轨喷射系统。第一代已经上世纪批量投放市场,主要应用于轿车,喷射压力达135MPa。第二代于2000年开始批量生产,开始使用具有油量调节功能的高压泵和经改进的电磁阀喷油器,喷射循环由预喷射、主喷射和多级喷射等多次喷射组成,最大

船用电控共轨柴油机的最新技术特点和管理 K

船用电控共轨柴油机的最新技术特点和管理 [摘要]阐述了电控共轨柴油机的工作过程和特点，着重分析比较两大主流机型（SulzerRT-flex和MAN-B＆WME／ME-C）。通过与传统型柴油机在性能和结构上的比较，介绍了电控柴油机的优点，探讨船用柴油机电子喷射燃油系统的运行管理措施，指出电控共轨燃油喷射系统NOx排放可完全符合MARPOL73／78国际防污公约的最新要求，从而进一步改善船舶柴油机的经济性、可靠性。这是船用柴油机的发展方向。 1.前言 随着科学电子技术迅猛发展，微型计算机已越来越广泛地应用在船舶动力控制和监测中。为了提高燃油经济性、降低排放要求、提高可靠性和操作的灵活性，实现适时调节，电控共轨柴油机已成为发展的必然趋势。经过各大厂商的不懈努力，全电控型的柴油机终于在2003年研制成功并得到实船验证，这标志着柴油机的发展经历了又一次质的飞跃。 2.传统柴油机和电控型柴油机的区别。 传统的柴油机是由调速器控制其喷油量，由凸轮控制其喷油定时、进排气等过程，能使柴油机在额定工况下实现性能的优化。但是当柴油机的工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化，凸轮轴磨损或者机械间隙改变导致喷油正时、喷油速率、配气正时、气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值时，均会影响柴油机经济性能。 船用柴油机工作过程的燃烧效率，燃油消耗以及废气排放污染，一直是人们关注的问题。根据国际海事组织《MARPOL73／78公约》的规定对船舶柴油机NOx 的排放进行了严格的限制。而控制其最有效的手段是降低最高燃烧温度及控制燃气在高温下停留的时间。 电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。 3.电控共轨型柴油机 3.1目前两种主流智能型船用柴油机的比较 W?rtsil?公司SulzerRT-flex系列柴油机采用的共轨系统和MAN-B&W公司的ME／ME-C系列柴油机采用的电控燃油喷射系统，具有一定的差别：（1）油轨方面。SulzerRT-flex机型的公共油轨有两个，一是20MPa的滑油，它的作用是因为电子控制系统中所输出的能量有限而作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置；二是100MPa的重油，它作为柴油机的燃料油，在油轨中等待喷射。而MAN-B&WME机型的公共油轨仅一个20MPa滑油，它作为动力油使用。轨压上的差别很大程度上取决于油轨的密封技术，因此对油轨的管理就要区

柴油机高压共轨系统

高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度. 结构及原理 高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积 起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控 制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。 其主要特点可以概括如下： 共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构； 而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得 多。 通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况 以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优 化了发动机的低速性能。 通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。 高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。 预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOx排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。 主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期。 主要生产商 目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统，日本电装、德国博世和美国德尔福。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话，那共轨就可以称作反叛了，因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。 由于其强大的技术潜力，今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代——压电式(piezo)共轨系统，压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。没有了回油管，在结构上更简单。压力从200～2000帕弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3，减小了烟度和NOX的排放。 应用背景 日趋严重的能源危机，成为全世界内燃机行业关注的焦点，也使柴油机越来越受到用户青睐。与汽油机相比柴油机有很多优势：能减少20%~25%的CO2废气排放，车速较低时的加速性能更有优势，平均燃油消耗低25%~30%，能提供更多的驾驶乐趣。因此，有人大胆对全球汽车产量中柴油机的发展趋势进行了预测，并按区域划分世界汽车产量中的柴油机比例。但是，与汽油机相比，柴油机的排放控制又是一个难点。为满足排放标准，柴油机先进的燃油喷射系统———高压共轨技术成为业内人士关注的焦点。前些年，高压共轨技术是外资一统天下，现在这种局面被打破了。 排放标准的提升必然推动发动机技术的发展 发展前景

共轨式电控喷油系统

★柴油机共轨式电控燃油喷射技术产生的背景: 随着世界各国工程机械、运输车辆等数量增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染原因之一，如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。我国从80年代起相应制订了有关的标准，将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国也已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制柴油机污染排放的新技术。 柴油机高速运转时，柴油喷射过程的时间只有千分之几秒。实验证明，喷射过程中，高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。柴油的可压缩性质和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在喷射时之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量，并使油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低速区域容易产生上述现象。严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机燃油压力变化所造成的缺陷，现代柴油机采用了一种称之为“共轨”的电喷技术。 ★什么是共轨技术？ 共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油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无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。

柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介.doc

柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介 柴油机电控技术的发展 柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。 柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）

第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统） 优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。 缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。 第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统） 改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间－压力控制”或“压力控制”。 特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。 ●柴油机电控燃油喷射系统的优点 1.改善低温起动性。 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 2.降低氮氧化物和烟度的排放。 采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。 3.提高发动机运转稳定性。 4.提高发动机的动力性和经济性。 采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。 5.控制涡轮增压。 柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 6.适应性广。

柴油机电控技术简介习题(苍松教学)

一、填空题 1.常用的加速踏板位置传感器有_____________ 、___________。 2.差动电感式加速踏板位置传感器主要由________、 _________和 _________等组成。 3.在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU以柴油机___________ 和 ___________作为主控制信号，按设定的程序确定最佳的供油速率和供油规律。 4.柴油机的怠速控制主要包括_______________和 _____________________的控制。 5.柴油机的起动控制主要包括______________ 、____________ 、____________控制。 6.___________、 ___________是影响柴油机动力性和经济性的重要因素。 7.柴油机电控系统中，进气控制主要包括__________、 __________、 _________控制。 8.柴油机中的燃油温度传感器一般采用的是________________。 9. 第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以_____________或 _____________为特征。 10. “位置控制”的直列柱塞泵供油量控制一般采用___________电磁阀。 11.柴油机电控系统的控制模式可分为___________、 ___________、 ________三大类。 12.柴油机执行器中所使用的执行电器主要有__________、 _________ 、_________ 、________和力矩电机等。 13.最早的柴油机电控燃油喷射系统就是以_______________为基础改造的。 14.加速踏板位置传感器用以检测____________________信号。 15.发动机负荷信号和_____________信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角。 16.柴油机电子控制系统的执行器由____________ 、_____________两部分组成。 17.最佳喷油提前角受____________、 __________ 、__________燃油温度、进气温度、及压力等多种因素的影 响。 18.柴油机电控系统是由______________、 ____________ 、___________三部分组成。 19.在装用电子调速器的柱塞泵电控系统中，喷油量控制是由ECU通过控制_____________来实现的。 20.直流电动机式电子调速器主要由___________、 ____________ 和控制杆等组成。 21.电动助推器实际上就是直线运动的__________________。 22.控制杆位置传感器安装在______________内，用来检测___________的位置。 23. 第二代柴油机电控燃油喷射系统包括_______________燃油喷射系统；________________燃油喷射系统和 _____________________燃油喷射系统。 24.直列柱塞泵供油正时电控系统的两个电磁阀分别安装在___________________中。 25.直列柱塞泵供油正时电控系统的转速传感器安装在________________________上。 26.直列柱塞泵常用的正时控制器为___________________。 27.电控柴油机燃油喷射控制主要包括______________控制；______________控制； __________________控制等。 28. 柱塞泵正时控制器的组成主要由_______、 _______ 、________、 ________、 ________、调整弹簧等组成。 二、判断题 1.柴油电控系统能在不同工况及工作条件下对喷油量进行校正补偿。（） 2.对于不同用途、不同机型的柴油机，柴油机电子控制系统应有较强的适应性。（） 3.着火正时传感器检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。（） 4.柴油机电控燃油喷射系统一般对供油量采用开环控制。（） 5.在不同柴油机电控燃油喷射系统中，供油正时和供油量的执行元件是不同的。（） 6.在多缸柴油机工作时，由于喷油量控制指令值一定，所以各缸喷油量就一定。（） 7.喷油提前角对柴油机的动力性、经济性及排放影响很大。（） 8.柴油机是压燃式，发动机在低温条件下着火相当困难。（） 9.柴油机的排放控制主要是废气再循环控制。（）

柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展

柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展 陈然 摘要：随着排放法规的日益严格和柴油机电控技术的不断进步，高压共轨喷油系统作为一种高度柔性控制的燃油喷射系统，以其显著的优越性，已经成为现代柴油机技术的主要发展方向之一。本文介绍了电控高压共轨喷油系统的组成、工作原理和特点，概括了国内外的研究状况，最后提出了未来的研究目标和发展趋势。 关键词：柴油机；喷射系统；高压共轨；发展趋势 能源危机和环境污染问题以及世界各国日益严格的排放法规促使人们进一步改善柴油机的燃烧过程，而影响燃烧过程的关键是燃油喷射系统的性能。电控高压共轨喷油系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状况，由计算机计算和处理，可以精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力，与传统的喷射技术相比，进一步降低了燃油消耗和排放，增强了动力性能，实现了柴油机综合性能的又一次飞跃。柴油机高压共轨系统在整个内燃机行业被公认为20世纪三大突破之一[1]，是21世纪柴油喷射系统的主流。 1电控高压喷油系统的原理和结构 与前两代喷油系统相比,电控共轨燃油喷射系统克服了燃油压力受柴油机转速的影响,不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理,而采用了公共控制油道——共轨管,高压油泵只是向公共油道供油以保持所需的共轨压力,通过连续调节共轨压力来控制喷射压力,使其达到与工况相适应的最优数值,而且还使得喷油压力和喷油速率的控制成为

可能,且系统的控制自由度及精度得到了大幅度提高。 高压共轨喷油系统的结构见图1,为典型的电控高压共轨喷射系统,主要由高压泵、带调压阀的共轨管、带电磁阀的喷油器、各种传感器和电控单元(ECU)组成。 图1 高压共轨喷射系统结构 2 国外主要的高压共轨喷射系统 目前,国外在柴油机电控共轨喷射系统方面的研究进展很快,并有多种共轨喷射系统设计并投产。德国Bosch公司、意大利菲亚特集团、英国LUCAS、日本电装公司、美国德尔福公司等世界著名油泵油嘴制造商相继开发了高压共轨系统。 2.1 德国Bosch公司的高压共轨系统 目前为止,Bosch公司总共规划和设计了3代高压共轨系统。如图2所示为Bosch公司的高压共轨喷射系统。第一代已经上世纪批量投放市场,主要应用于轿车,喷射压力达135MPa。第二代于2000年开始批量生产,开始使用具有油量调节功能的高压泵和经改进的电磁阀喷油器,喷射循环由预喷射、主喷射和多级喷射等多次喷射组成,最大

柴油机的发展

国内外柴油机技术的现状与发展 日期： 2005-10-9 来源： 1882 年德国人狄赛尔（ Rudolf Diesel ）提出了柴油机工作原理， 1896 年制成了第 一台四冲程柴油机。一百多年来，柴油机技术得以全面的发展， 应用领域起来越广泛。 大量研究成果表明，柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、 能量利 用率最好、最节能的机型。 装备了最先进技术的柴油机， 升功率可达到30 — 50kWh/L ,扭 矩储备系数可达到 0.35以上，最低燃油耗可达到 198g/kWh ，标定功率油耗可达到 204g/kWh ； 柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域，尤其 在车用动力方面的优势最为明显， 全球车用动力 "柴油化 "趋势业已形成。在美国、日本 以及欧洲 100%的重型汽车使用柴油机为动力。 在欧洲， 90%的商用车及 33%的轿车为柴 油车。在美国， 90%的商用车为柴油车。在日本， 38%的商用车为柴油车， 9.2% 的轿车为 柴油车。据专家预测，在今后 20 年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主 流。 世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等 方面采取措施促进柴油机的普及与发展。 、国外柴油机技术的现状与发展 现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少， 作为汽 车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机， 而且轿车采用柴 油机的比例也相当大。最近， 美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国 汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。 经过多年的 研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机 的水平。 下面是国外柴油机应用的一些先进技术： 一）共轨与四气门技术 国外柴油机目前一般采用共轨新技术、 四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合， 发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧 3 排放限值法规的要求。 四气门结构（二进气二排气）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布 置， 使多孔油束均匀分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件；同时， 上将进气道设 计成两个独立的具有为同形状的结构，以实现可变涡流。 配合，可大大提高混合气的形 成质量（品质），有效降低碳烟颗粒、 提高热效率。 二）高压喷射和电控喷射技术 高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油机排放的重要措施之一， 电控喷射技术的有 效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳， 降低排放，提高整机（车）性 能。 可以在四气门缸盖 这些因素的协调 HC 和 NOX 排放并 高压喷射和 从而

潍柴柴油机电控燃油喷射技术

潍柴柴油机电控燃油喷射技术 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2007 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2008 年前后实现产业化。 三、柴油机基本知识 柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个"压燃"一个"点燃"，就是两者的根本区别点。汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸，然后被火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直

详谈柴油机高压共轨电喷技术

详谈柴油机高压共轨电喷技术高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度. 共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油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无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短。 共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话，那共轨就可以称作反叛了，因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。 欧洲可以说是柴油车的天堂，在德国柴油轿车占了39%。柴油轿车已有了近70年的历史，而最近10年可以说柴油发动机有了突飞猛进的发展。在1997年，博世与奔驰公司联合开发了共轨柴油喷射系统(Common Rail System)。今天在欧洲，众多品牌的轿车都配有共轨柴油发动机，如标致公司就有HDI共轨

柴油发动机，菲亚特公司的JTD发动机，而德尔福则开发了Multec DCR柴油共轨系统。 共轨系统与柴油喷射系统的区别 共轨系统与之前以凸轮轴驱动的柴油喷射系统不同，共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，燃油轨中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生，压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定。共轨中的燃油压力由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。 燃油喷射压力是柴油发动机的重要指标，因为它联系着发动机的动力、油耗、排放等。共轨柴油喷射系统已将燃油喷射压力提高到1800巴 近年发展 最近2年，匹配直喷柴油发动机的轿车在欧洲得到了显著发展，有着高效和出色的燃油经济性，并降低了发动机噪音。直喷柴油发动机使用的是泵喷嘴系统，国内生产的1.9TDI宝来就应用这一系统，最高喷射压力可达到1800巴。泵喷嘴直喷系统好虽好，但燃油压力不能保持恒定，随着排放控制的更加苛刻，就需要更高及恒定的柴油喷射压力和更完善的电子控制，于是众多制造商们就把优点更多的柴油共轨系统作为柴油发动机的发展方向。这一系统有很高的燃油压力，并能提供弹性燃油分配控制，通过ECU灵活地控制燃油分配、燃油喷射时间、

柴油机电控共轨技术

第二节柴油机电控共轨技术 一、柴油机电控共轨系统简介 图8-44是博世公司生产的第一代高压电控共轨燃油系统。 图8-4 BOSCH 第一代高压电控共轨燃油系统 该系统的主要特点： 共轨压力为135 MPa；2、可实现预喷射；3、可实现闭环控制； 4、可用于3-8缸轿车柴油机； 5、排放可达欧3排放标准。 图8-45是日本电装公司开发的适用于轿车柴油机的高压电控共轨系统。 第一代电控共轨系统基本上是采用高速电磁阀作为执行器，承受的最高油压及系统的效率受到了限制，为了解决这一难题，许多公司正在开发采用压电晶体的电控共轨燃油系统。 图8-46是ECD-U2共轨系统在汽车上的实际布置图

电控共轨系统的特点可以概括如下： (1)自由调节喷油压力（共轨压力）：利用共轨压力传感器测量共轨内的燃油压力，从而调整供油泵的供油量。 (2)自由调节喷油量：以发动机的转速及油门开度信息等为基础，由计算机计算出最佳喷油量，通过控制喷油器电磁阀的通电、断电时刻及通电时间长短，直接控制喷油参数。 (3)自由调节喷油率形状：根据发动机用途的需要，设置并控制喷油率形状：预喷射、后喷射、多段喷射等。 (4)自由调节喷油时间：根据发动机的转速和负荷等参数，计算出最佳喷油时间，并控制电控喷油器在适当的时刻开启，在适当的时刻关闭等，从而准确控制喷油时间。 在电控共轨系统中，由各种传感器——发动机转速传感器、油门开度传感器、温度传感器等，实时检测出发动机的实际运行状态，由ECU根据预先设计的计算程序进行计算后，定出适合于该运行状态的喷油量、喷油时间、喷油率等参数，使发动机始终都能在最佳状态下工作。 德国博世公司和日本电装公司的研究结果均表明：在直喷式柴油机中，采用电控共轨式燃油系统与采用普通凸轮驱动的泵管嘴系统相比，电控共轨系统与发动机匹配时更加方便灵活。其突出优点可以归纳如下： （1）广阔的应用领域（用于轿车和轻型载货车，每缸功率可达30kW，用于重型载货车以及机车和船舶用柴油机，每缸功率约可达200kW左右）。 (2)更高的喷油压力，目前可达140 MPa，不久的将来计划达到180Mpa。 (3)喷油始点、喷油终点可以方便地改变。 (4)可以实现预喷射、主喷射和后喷射，可以根据排放等要求实现多段喷射。

电控高压共轨柴油发动机原理及特点

电控高压共轨柴油发动机原理及特点

前言 电控柴油发动机进入海气已有十个年头了，我们的汽车维修工还没有正确认识它。目前进入我国燃油喷射系统技术有博世、电装、德尔福等几家柴油机用电控技术来控制供油，并非想象中的那么神秘，它的发动机工作原理是一样的。我们常见电控柴油发动机均采用电控共轨或单体泵技术，其主要差异在于发动机的燃油喷射系统，发动机的外形差异不是很大，电控部分的实现、更加有利于整正性能的优化，减少排放、经济性、动力性、以及整车的舒适性等。 第一章电控发动机与普通发动机的差异 一、技术原理上的差异性。 1、高压共轨与四气门技术结合。 电控发动机目前一般采用高压共轨、四气门和涡轮增压中冷技术相结合，四气门结构（二进、二排）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置，使多孔油未均匀分布，可为燃油和空气良好混合创造条件，同时可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有圆形状的结构以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质），有效降低碳烟颗粒（HC）碳氢和（NOX）氮氧化物排放，并提高热效率。 2、高压喷油和电控喷射技术。 高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整车性能。 二、部件构成上的差异。 电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、压力传感器和

ECU（电脑控制）组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此分开的一种技术。由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷油压力独立可调。 三、高压共轨系统的特点。 高压共轨系统改变了传统的喷油系统的组成结构，最大的特点就是将燃油压力产生和燃油喷射分离，以此对轨管内的油压实现精确控制。 1、可靠性：对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证，中型比较成熟。 2、继承性：结构简单，安装方便。 3、灵活性：高压共轨油压独立于发动机转速控制，整车控制功能强。 4、喷油压力：共轨管压力1600bar、普通压力180kgf/cm2。 5、多次喷油：可以实现多次喷射，目前最好的共轨系统可以进行6次喷射，共轨系统的灵活性好。 6、升级潜力：多次喷油特别是后喷能力使得共轨系统特别方便与后处理系统配合。 7、匹配适合性：结构移植方便，适应范围广，与柴油机均能很好匹配。 8、时间控制：时间控制系统抛弃了传统喷油系统的泵、管、嘴、系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的通与断，喷油量由电磁阀开启和切断的时间来确定，时间控制系统结构简单，将喷油量和喷油正时的控制合二为一，控制的自由度更大，同时能较大地