• 缸内高压喷射
– 轿车：2000bar，卡车：2600bar以上
• 增压中冷，废气再循环(EGR)
– 提高升功率、经济性和降低排放
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柴油机发展趋势
• 排气后处理
微粒捕捉器，氧化催化器，NOx催化器
• 解决方案：电子控制：
– 电子控制燃油喷射 – 电子控制可变截面涡轮 – 电子控制废气再循环 – 电动进排气门 – 电子控制单元 实现理想的喷油速率是解决柴油机排放的基础，
2. 需要活塞增压，增压过程响应慢；30ms
3. 可以实现预喷射，但是预喷射不能灵活调节； 4. 电磁阀采用高电压驱动，实现电磁阀的快速闭
合控制。 5. 整个控制系统的复杂程度较高。
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§2.3.3 BOSCH高压共轨系统
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高压共轨系统在BMW轿车柴油上
配合空气系统和电子控制，是柴油机发展的 根本途径。
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§2 柴油机三种电控燃油喷射系统的对比 1 位置控制式 2 时间控制式 3 高压共轨系统
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§2.1 第一代位置控制式
1 分配泵位置控制 2 直列泵位置控制 3 第一代电控系统的总体特点
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§2.1.1 分配泵位置控制系统 机械式分配泵
实现机械混合运行，安全可靠； 缺点：间接控制，响应慢，对发动机性能改善有限
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§2.2 第二代时间控制式
1 分配泵系统 2 直列泵系统 3 电控单体泵/ 泵喷嘴系统 4 第二代电控系统的总体特点
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§2.2.1 基于分配泵的电控系统
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分配泵的电控系统框图
燃油箱
加速踏板传 感器
传感器
喷油器
滤清器
电磁阀
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喷油控制功能
密封端口
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ECU模块
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凸轮轴位置传感器
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控制时序
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§2.2.2 基于直列泵的电控系统
电控单元
喷嘴
高压
电
油路
磁
阀
低压
油路
简化直列油泵
输油 泵
位置/转速传感器
PPVI：在直列泵上实施的时间控制式电控系统
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PPVI液力系统结构框图
•定时控制特点：
电磁阀控制定时活塞两端的压力，实现 对定时的间接控制
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喷射定时的反馈方法
实际喷射定 时的反馈— —喷嘴针阀 升程的检测： 利用针阀运 动导致螺线 管中电磁变 化来反馈喷 射始点
信号 接口
双弹簧 喷嘴
喷嘴架 压力销
螺线管
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§2.1.2 直列泵的位置控制式系统
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油量控制元件
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位置控制式分配泵
油温传感器 喷油量调整 屏蔽轴
位置传感器 分配转子
分配转子
凸轮轴 定时控制活塞
出油阀 油量控制套筒 定时电磁阀
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另一种位置电控VE泵
线圈
位置传感器
衔铁
断油电磁阀
定时控制阀
油量控制套筒
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控制特点
•油量控制特点：
调速器被取消；对油量控制套筒实施位 置饲服控制；喷射量的间接控制
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§2.3.2 液力活塞增压喷射系统－HEUI
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HEUI的含义
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HEUI系统组成
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HEUI的预喷射功能
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HEUI的主喷射
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HEUI的机油压力控制
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HEUI的燃油供油泵
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HEUI的控制系统
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HEUI的控制特点
1. 机油压力和增压活塞配合完成喷射压力控制， 以较低的共轨压力来实现高压喷射；
1 机械式单体泵系统 2 喷油量控制 3 喷油定时控制 4 喷嘴的结构
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单体泵： 机车/船用
应用场合
泵喷嘴： 轿车/卡车
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控制系统的框图
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系统的配置
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§2.2.4 第二代电控系统总结
(1)第二代控制系统的包括：
电控分配泵、直列泵、泵喷嘴、单体泵；
共有的控制特点：
依靠传统的脉动泵产生高压； 喷油量控制和喷油脉宽完全由电磁阀控制； 电磁阀关闭时刻决定喷射定时； 电磁阀关闭持续时间决定喷油量；
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第二代电控系统总结
(2)与第一代的差别：
采用电磁阀实现对喷射过程的直接数字 控制，不但可以控制喷油量，而且可以控制喷 射定时，实现高频和更加灵活的控制功能；而 且可以实现分缸独立控制。
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第二代电控系统总结
(3)第二代电控系统的缺点：
（1）仍然依赖于传统的脉动高压系统，使得 高压喷射的区间受到凸轮型线的限制，无法实现 大范围的喷射定时控制；
柴油机共轨控制系统
一、为什么需要共轨控制系统； 二、柴油机三种电控系统的对比；
（1）第一代位置控制式 （2）第二代时间控制式 （3）第三代高压共轨控制系统 三、柴油机的空气控制系统； 四、共轨控制系统的结构细节； 五、关于共轨系统的一些基本问题；
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柴油机面临的问题
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§1 柴油机面临的问题
取消机械调速器 对齿条/拉杆的位置
实施电控
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装有柔性动力系统的混合调速器
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装有柔性动力系统的康明斯发动机
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§2.1.3 第一代电控系统特点总结
间接控制喷油量——位置饲服 间接控制喷油定时——液力系统饲服控制 喷射压力大小控制——取决于原有机械系统的性能 喷油速率控制——取决于原有机械系统的性能 优点：技术难度小，改动工作量小，成本低，可以
（2）喷射压力的大小只和凸轮型线以及发动 机转速等结构参数有关，不能根据发动机的工况 灵活调节；
（3）无法实现灵活的预喷射和多次喷射。
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§2.3 第三代高压共轨系统
1 共轨压力的反馈控制 2 喷油量控制 3 喷油定时控制 4 预喷射控制
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§2.3.1 共轨控制系统的类型
1 中压共轨—HEUI系统 2 高压共轨—线圈电磁阀喷油器 3 高压共轨—压电晶体喷油器 4 共轨系统的控制特点
• 与汽油机比较：
– HC和CO排放相对较少 – CO2少 – NOx排放和汽油机基本相当，但是汽油
机可以加三效催化装置 – 微粒排放较高 – 噪声较大
解决NOx和PM的排放
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柴油机面临的问题
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柴油机面临的问题
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柴油机发展趋势
• 理想喷射特性
– 预喷射、初始喷射速率低，主喷速率 高，后喷停止速度快
电控单元
ECG
电磁阀
柱塞 凸轮轴 直列泵壳体
高压油管 喷油器 低压系统
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PPVI系统工作特点
PPVI系统的特点：
传统的齿条被取消； 柱塞斜槽被取消，只起加压的作用； 喷油量控制和喷油脉宽完全由电磁阀控制； 电磁阀关闭时刻决定喷射定时； 电磁阀关闭持续时间决定喷油量；
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§2.2.3 泵喷嘴和单体泵系统