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。

鲁道夫·狄塞尔压燃式发动机

像所有伟大的发明家一样，狄塞尔的前进道路上困难重重。实验证明，植物油燃烧不稳定，成本也太高，难以承担狄塞尔的“重任”。好在当时石油制品在欧洲逐渐普及，狄塞尔选择了本来用于取暖的重馏分燃油———柴油作为机器的燃料。压燃式发动机的结构强度始终是个难题。一次实验中，汽缸上的零件象炮弹碎片一样四处飞散，差点儿造成人员伤亡。实验不顺利，狄塞尔的资金也渐渐耗尽。他不得不回到制冷机工厂谋生。但狄塞尔没有向困难屈服，他利用业余时间继续实验，一步步完善自己的机器。

1892年，狄塞尔终于研发出一台实用的柴油动力压燃式发动机。这种发动机扭矩大，油耗低，可使用劣质燃油，显示出辉煌的发展前景。狄塞尔随即投入到柴油机生产的商业冒险中。不幸的是，作为优秀的工程师，狄塞尔缺乏商业头脑。他在经济上渐渐陷入困境。1913年狄塞尔已处于破产的边缘。但狄塞尔发明的柴油机，在汽车、船舶和整个工业领域得到越来越广泛的发展。

1976年，德国大众首先在高尔夫轿车上采用柴油发动机；

1989年，德国大众高尔夫柴油车获得“低排放车”的称号。同年大众从Fiat的研发机构获得部分技术，制造出第一台带有增压、直喷技术的5缸发动机R5 TDI，这台发动机被放在奥迪100车型上试用。

1990年，德国大众正式推出增压、直喷系列柴油机TDI，从此德国大众在柴油动力技术的开发和应用上一直走在世界的前沿；

1993年，开发出4缸涡轮增压直喷柴油发动机（TDI）；

1995年，开发出自然吸气式直喷（SDI）柴油发动机；开发出变截面涡轮增压器VGT； 1998年，开发出泵喷嘴（Pumpe Düse）技术；

1999年，开发出百公里油耗3升的路波轿车柴油动力。而一升级柴油动力轿车的出世创造了百公里油耗0.99升的记录，成为世界上最省油的轿车。发动机采用铝制自然吸气式单缸柴油机，采用了先进的高压直接喷射技术，排量为0.3升；

2002年，一汽-大众率先将捷达SDI轿车投放中国市场；

2004年，一汽-大众引入TDI技术。

20世纪90年代，电控技术在柴油机上应用日益增多，控制精度不断提高，控制功能不断扩大，提高了柴油机的竞争力。2000年欧洲轿车的柴油化率达到27%，到2005 年增

加到30%。2003年西欧柴油轿车产量达到400万辆。一向对发展柴油轿车保持低姿态的美国，2000年也有10% 的轿车装用了柴油机。

2）柴油机电控技术的发展历程

（1）技术发展经历了三个阶段：

第一代柴油机电控系统：采用“位置控制”和“时间控制”，供（喷）油压力与传统柴油机相同，称为常规压力电控系统。以电控泵为代表。

第二代柴油机电控系统：采用“时间-压力控制”或“压力控制”，喷油压力较高，称为高压电控系统。以共轨系统为代表的。

第三代柴油机电控系统：集“共轨”技术、“时间控制”燃油喷射技术、涡轮增压中冷技术、多气门技术、废气再循环技术、选择性催化还原、过滤器再生技术、压电技术等于一体，以压电式高压共轨系统为代表。

共轨系统构成示意图

3）现代柴油机先进技术

“共轨”技术：指利用一个“公共油轨”向各缸喷油器供油，油压可独立控制。“时间控制”燃油喷射技术：由ECU控制的高速电磁阀来直接控制供（喷）油的开始与结束时刻。

涡轮增压中冷技术：废气涡轮增压及结构如图8-4所示，中冷却器冷却（50 ℃以下）。

多气门技术：每个气缸2个以上气门。

废气再循环技术：降低NOx的排放量。

涡轮增压中冷技术增压结构

多气门技术

柴油机废气再循环

柴油机电控技术的特点

1.柴油机电控技术的特点

1）柴油机采用电控技术的优势

（1）燃油经济性和排放性更好。

（2）工作可靠性更高。

（3）低温起动更容易。

（4）运转更稳定。

（5）适应性强。

（6）动力输出和负荷匹配更精确。

（7）实现增压控制。

（8）结构紧凑，维修方便。

的，而非点燃的。

压燃点火方式

柴油发动机工作时，进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点的时候，温度可以达到500-700℃，压力可以达到40—50个大气压。活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，可燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生爆发力，推动活塞下行做功，此时温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的扭矩很大，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油设备上。