欧三排放柴油电喷发动机技术

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1、欧三排放柴油电喷发动机技术众所周知，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军T-34坦克的独特命运由于T-34坦克采用柴油机，即使中弹也不容易起火，成为战场上的佼佼者。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，常常会笑言“柴油车最大的好处是不会着火”。 但随着柴油技术日益发展，人们越来越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。如今欧洲每推出一款新车都会配有柴油发动机的车型。但一个不争的现实摆在了我们面前：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

2、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。即使在国，目前采用柴油机也只有10余款，分别为捷达、宝来、奥迪、开迪、江淮瑞风等5款乘用车，福田冲浪、江铃陆风、华泰特拉卡、万丰、曙光等5款SUV。瑞风柴油车所搭载的2.5升柴油机是引进国现代汽车公司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路线图，

3、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，而目前在国生产共轨柴油喷射系统的还只有博世一家。下面分别介绍三种技术： 1、单体泵技术图1 单体泵的外形图 德尔福在重型车上采用单体泵系统。从成本上讲，国的发动机从欧向欧升级时，如果采用单体泵，对发动机改动非常小，仅以外挂式的凸轮轴箱代替欧发动机的直列泵就可。当从欧向欧升级时，发动机机身主体结构仍然不变，只要把欧系统里机械式喷油器改成德尔福的电控喷油器，形成双电磁阀单体泵系统，在发动机整体结构不做大的

4、调整下，就可以达到欧的排放水平。单体泵的外形如图1所示。单体泵系统控制如图2所示。图2 单体泵控制油路 在性能方面，目前在国单体泵使用的压力达到200MPa，当向欧升级，这个压力可以达到250 MPa。在单体泵上采用了类似于共轨I2C的系统一致性控制，来优化整个系统的性能。在供油控制方面，如果使用双电磁阀单体泵系统，不仅可以对压力进行控制，还可以对喷射进行控制，而且还可以采用多次喷射。它可以达到欧或者欧的标准。目前，德尔福的双电磁阀单体泵系统在欧洲大批量生产，主要供应给欧标准的发动机，欧标准的发动机相关系统正在做开发工作。 单体泵系统的另一个优势就是它的可靠性和寿命，这些性能已经在欧洲和北美市

5、场上得到了10年甚至是15年的实际使用时间、数百万辆整车使用的证明。单体泵系统在发动机使用过程中，可以保证排放和燃油消耗率低。目前，这种非常强化、非常可靠的性能和使用寿命，仍然在进一步提高。所以，从德尔福的观点来看，在技术方面，相信在20XX之前，所有欧洲和北美的重型车生产商绝大多数会采用单体泵系统和泵喷嘴技术。德尔福也在研发20XX以后新的排放法规所要求的新的系统。 2、泵喷嘴技术 优良的混合气是提高柴油发动机动力性、燃油经济性；降低排放率、噪音率的关键因素。这就要求喷射系统产生足够高的喷射压力，确保燃油雾化良好，同时还必须精确控制喷油始点和喷油量。而泵喷嘴系统能够符合上述的严格要求。因此，

6、早在1905年柴油发动机的创始人Rudolf diesel 先生就提出了泵喷油器概念，设想将喷油泵和喷嘴合成一体，省去高压油管并获得高喷射压力。20世纪50年代，间歇控制泵喷射系统的柴油发动机就已应用在轮船及卡车上。之后，Volkswagen和Robert Bosh AG公司合作研制出适用于乘用车的电磁阀控制泵喷射系统。泵喷嘴的结构如图3所示。泵喷嘴系统工作示意图如图4所示。图3 泵喷嘴结构图及示意图图4 泵喷嘴系统工作示意图 其中主要部件作用如下： （1）单向阀：发动机不工作时，防止燃油回流。 （2）旁通阀：若燃油有空气，则通过此处排出。（3）节流孔与过滤器：收集、分离供油管的气泡。 （4）

7、限压阀1：调节供油管压力大于0.75MPa时打开。 （5）限压阀2：保持回油管压力在0.10MPa。 （6）燃油泵：燃油泵是间歇式叶片泵，其优点是在较低发动机转速时也可供油。泵体油道使油泵转子始终处于被燃油浸润的状态，从而可随时输送燃油。如图5所示。图5 燃油泵油路连接图 （7）燃油分配管集成：燃油分配管集成在缸盖的供油管，其功能是等量向各泵喷嘴分配燃油，在此，燃油与受热燃油混合，并被泵喷嘴强制流回供油管。使供油管流向各缸的燃油温度一致。所有泵喷嘴被提供相同量的燃油，使发动机运转平稳。否则，泵喷嘴的油温将会不同，并且泵喷嘴被提供不同质量的燃油。这将会使发动机运转不平稳并将在前几个缸中产生极度高

8、温。燃油分配管如图6所示。图6 燃油分配管 （8）燃油冷却泵：使冷却液在冷却环路中循环。当燃油温度达到70，发动机控制单元通过燃油冷却泵继电器将其接通。在国很多的乘用车上使用泵喷嘴，如：宝来TDI、途安TDI和奥迪TDI等。泵喷嘴技术相对于之前的技术（如柱塞泵），已经具有明显改进，而其最大的好处是大大增加了喷油压力，其涡轮增压泵喷嘴的喷射压力都能达到200MPa以上。由于喷射压力直接影响柴油燃烧做功效率，因此，泵喷嘴的燃烧效率很高。 3、高压共轨技术 “CRDI”是英文Common Rail Direct Injection的缩写，意为高压共轨柴油直喷技术，CRDI技术和SDI（自然吸气直接喷

9、射柴油发动机）技术、TDI（直喷式涡轮增压柴油发动机）技术均为德国博世公司研发的柴油发动机技术。共轨系统由高压泵、喷油管、高压蓄压器（共轨）、喷油器、电控单元和传感器及执行器组成。 共轨式喷油系统主要的贡献就是将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，通过对共轨管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。这一柴油发动机技术的创新最大限度地降低了柴油发动机车型的振动和噪声，同时将油耗进一步降低，使排放更加清洁。但共轨技术的喷油压力低于泵喷嘴系统，一般只能达到160MPa左右。由于喷油压力调节宽泛，采用共轨技术的柴油车能更好地适应各种工况，起步也不会困难。 博世公司首家于1997

10、年开始批量生产共轨燃油喷射系统的乘用车，当时博世和奔驰联合推出共轨技术柴油奔驰C级别车，而在当时阿尔法罗密欧156也是最早使用高压共轨的乘用车之一。在国产车中，华泰现代使用的是共轨喷射系统。柴油共轨系统已开发了3代。 第一代共轨高压泵总是保持在最高压力，导致燃油的浪费和很高的燃油温度。第一代共轨系统为商用车设计的，最高喷射压力为140MPa，乘用车喷射压力为135MPa。 第二代共轨系统可根据发动机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。带有控制油量的油泵，喷射压力能达到160MPa。即使在压力较低的情况下，该系统也可以根据实际状况提供适量的喷油压力。不仅有助于降低燃油消耗，而且还可以降

11、低燃油温度，从而省去燃油冷却装置。预喷射降低了发动机噪声：在主喷射之前百万分之一秒少量的燃油被喷进了汽缸压燃，预热燃烧室。预热后的汽缸使主喷射后的压燃更加容易，缸的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧，将缸温度增加200250，降低了排气中的碳氢化合物。博世公司的第二代共轨系统产品已经在沃尔沃的S60、V70D5及宝马的230d等乘用车上试用。 第三代共轨系统带有压电直列式喷油器。20XX，第三代共轨系统面世，压电式（piezo）共轨系统的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。省去了回油管，在结构上更简单。压力从20200MPa弹

12、性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3，减小了烟度和NOX的排放。最高喷射压力达到180MPa。此套采用新研发的压电直列式喷油器的系统使带预喷和后喷的喷油率曲线围更为自由。 与其它喷射系统相比，共轨系统把压力产生与实际燃油喷射过程分离。“轨”被作为高压蓄压器，其部燃油压力始终保持与发动机具体工况相适应的最佳压力。共轨系统可被轻易地安装到各类不同的发动机中。除此之外，共轨系统还提供了更广阔的扩展功能和在燃烧过程设计上更多大的自由度，它可以使柴油发动机以更低的排放、更好的燃油经济性和低噪声运行。电控共轨系统，是国专家一致认为目前水平最高、将来会占统治地位的一种电控系统。其喷油器的特殊设计，可实行灵

13、活的多次喷射，且喷射压力可在不同转速和负荷条件下任意调节，给发动机带来的好处是极为理想的指标。由于这些因素，电控共轨技术已普遍为新一代乘用车柴油发动机采用。汽车电控发动机系统结构和原理汽车电控技术从含义上讲并不完全等同于汽车电子技术，汽车电子技术早在年代就已经在汽车上广泛应用了，例如硅整流发电机、车用晶体管收音机、有触点式晶体管点火装置等。真正意义上的汽车电控技术是伴随着微型计算机在汽车控制技术的广泛应用建立起来的，它起始于年代，发展于年代，到了年代已经在中国大陆广少年宫应用，国产各款轿车均已装有由微机控制的电控发动机系统，而电控自动变速器、电控防抱死制动系统以及安全气囊也相继被应用。汽车维修

14、养护网汽车电控技术所涵盖的围是非常宽的，几乎遍及了汽车的各个系统，例如：电控发动机、电控自动变速器、电控制制动防抱死装置、电控安全气囊、电控悬持装置、电控四轮转向系统、电控牵引力调节装置、电控动力转向等等。本文将就电控发动机部分的基本原理进行概括性的分析介绍：电控系统由电控单元（电脑）、各类传感器和执行器等组成。各类传感器将空气进气流量或压力、进气温度、冷却水温度、节气门位置、发动机转速、排气中氧的含量等的状况转换成相应的电信号输给电脑；电脑经过处理和计算后，向有关执行器发出指令，以控制最佳喷油量和点火时刻，使发动机在各种工况下都处于最佳状态下工作，发挥最好的性能和最低的排放。在冷车起动时，电

15、脑根据有关信号，通过冷起动喷油器和怠速控制阀等执行元件，使发动机顺利起动并控制怠速的转速。当发动机出现故障时，电脑可自动诊断故障和保存故障代码，并通过故障指示灯发出警告，所保存的代码在一定的触发条件下还可以输出。一旦传感器或执行器失效时，电脑自动启动其备用系统投入工作，以保证车辆的安全，维持车辆续行驶的能力。一、电脑ECUECMPCM1、基本喷油量的确定：进气量MAF、MAP转速CKP2、喷油量的修正：启动加浓（冷车启动）、暖车加浓、热车工况、怠速修正、加速工况、大负荷加浓、进气温度修正、空燃比修正、电压修正、减速断油、超速断油。3、点火正时修正（爆震）4、废气再循环等控制5、故障自诊与保护：

16、警告灯替代信号备用程序二、传感器各种传感器：MAFMAPIATTPSCTSCKPCMPKSO2三、开关1、空挡启动开关：档位信号，挂档提速2、制动开关：长时间制动时提速，切断空调3、空调开关：开空调时提速4、动力转向压力开关：打方向时提速5、电负荷单元：用电量大时提速四、执行器1、ISCINJ2、主继电器：电脑及重要元件的电源3、断路（油泵）继电器：由电脑或空气流量计的油泵开关控制，驱动油泵，跨接测试时应注意。五、电脑控制系统检测要点1、电脑控制系统学习设定在电脑控制汽车维修中，经常遇到因拆过蓄电池桩头或更换控制电脑后引出一些故障，需要按一定程序或用专用仪器重新设定。（1）基本怠速：是指怠速补

17、偿装置全关没作用的状况下，完全由节气门开度来保持发动机的最低，持续稳定运转的怠速。（此时应入档或有开冷气）。调整正时、怠速要跨接设定线、自诊状态或拆IACTPS插头（2）TPS设定：是指节气门开关或位置传感器，以怠速时应有的信号电压的调整设定值。（3）怠速学习：是指电脑因曾拆过电瓶线或记忆故障码，而使记忆资料消失或不正确，而必须以特定步骤或程序来从新建立怠速运转状况资料模式的一种设定。（4）换档点：是指电脑自动变速箱，必须依据发动机负荷条件与自动变速箱电脑间互相确认最佳性能模式下自动变速箱各档位，升降档时，车速及转数的一种设定。（5）程式设定：是指主电脑从原厂供货时，未将记忆体的资料输入确认P

18、ROGRAM，必须利用专用仪器输入程式资料的设定。（6）程式再设定：是指主电脑中的记忆体资料可能因有错误或有新修正资料，而利用专用仪器重新整理电脑记忆资料的设定。（7）确认码设定coding：是指新的主电脑可提供多种车型使用，当要使用时，必须利用专用仪器输入一组确认代码的设定，即可适用在?码设定：是指主电脑已使用在车上，但因系统变更或有修正，要重新改定确认码的设定来改变主电脑的控制模式。（9）网路学习设定：是指全车系中有数个电脑之间均有连线，但因电源曾经中断或资料连线曾经中断，而必须使各电脑之间恢复正确连线的特定步骤程序的设定作业。（10）网络省电设定：是指全车系电脑，当点火开关KEY-OFF

19、后，等待60-180秒，全车电脑会进入省电模式，最大耗电流应在0.3安培以下,如果超过,则必须依据一定程序来设定恢复网路省电模式。探讨柴油机新技术电控喷射柴油机新技术笨重、噪音大、喷黑烟，令许多人对柴油机的直观印象不佳，加上柴油机的构造比较复杂，不少人对柴油机缺乏了解，尤其对现代先进的柴油机缺乏了解，因此柴油机汽车在一些城市成了“被限制的对象”，受到种种歧视。其实经过多年的研究和新技术应用，现代柴油机的现状已与往日不可同喻。现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。目前国外轻型汽车用柴油机日益普遍，奔驰、大众、宝

20、马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比（汽油与空气的比例），柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小，而柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置（油门拉杆位置）来决定的。因此，基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正，确定最佳喷油量的。电控柴油喷射系统由传感器、ECU（计算机）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以

21、及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入计算机，与巳储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。什么是共轨技术,为什么要采用共轨技术呢?在汽车柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，实验证明，在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。由于柴油的可压缩性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。油管的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将

22、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，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管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。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为“共轨”的技术。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。柴油机的涡轮增压器已作过介绍。至于增压中冷技术就是当涡轮增压器将新鲜空气压缩经中段冷却器冷却，然后经进气歧管、进气门流至汽缸燃烧室。有效的中冷技术可使增压温度下降到50以下，有助于减少废气的排放和提高燃油经济性。12 / 12