范文一：电控柴油机

电控柴油机概述

引言

柴油机是热效率最高且在工农业、交通运输乃至国防领域内应用得最为广泛的热力发动机。因此，柴油机工业的发展，对社会经济建设及国防建设均有重要意义燃料供给系统是柴油机中最为重要也是最为精密的部件之一，被称为柴油机的“心脏”。柴油机的技术进步在很大程度上归功于燃料供给系统的发展。传统的机械燃油系统难以保证与柴油机在各工况下的精确合理匹配。为了满足日益严格的排放要求和提高发动机燃油经济性，国内柴油机燃料供给系统正不断向电控方向发展。

随着电子技术的迅猛发展，单片机在船舶柴油机动力控制以及检测领域的应用越来越广泛。基于提高动力装置的经济性、动力性，实现适时调节控制的需求，电控柴油机已成为船舶柴油机领域的重点发展方向。所谓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基本组成部分的一种新型柴油机，电控柴油机与传统柴油机的主要区别表现在燃油喷射系统和控制技术上。

1. 电控系统基本组成和控制方式

电控系统主要由传感器、电控单元（电控模块）、执行器（电控喷油器、操纵油门等）及显示仪表4部分组成，传感器向电控单元（模块）提供反映柴油机自身状态和环境条件的参数信号（负荷、转速、冷却液温度、环境温度、大气压力等），电控单元将上述信息处理后，判断发动机所处的工况，根据储存的发动机调控参数、状态目标数据等资料，采取一定的控制策略决策并生成最佳运行指令，执行器按电控单元的指令实现被控对象的控制( 如图1) [1]。

图1电控系统组成

1 . 1 控制内容和方法

1 . 1 . 1 燃油控制

对柴油机燃烧的控制，是对喷油量、喷油定时、喷油速率和喷油压力等主要参数的控制。控制方式经历了位置控制和时间控制2个阶段，控制内容也从供（喷）油量、供（喷）油定时逐步扩展到供（喷）油速率、喷油压力。按产生高压燃油的执行装置分，有传统的泵—管—嘴系统、泵喷嘴系统和高压共轨系统等。高压共轨系统是在高压泵与各缸控制喷油电磁阀之间设有蓄压油轨，从而使喷油压力的产生与 油泵泵油互不关联。它使喷油过程中喷油压力近乎恒定，毋需在每次

喷油时建立压力，同时具备喷油压力闭环控制，可实现高精度的高压喷射，并可灵活地预喷射和多级喷射。由于其独特的性能，现已成为 电控柴油机的最常用的喷油系统。

a ) 供（喷) 油量控制 在位置控制系统中，电控单元以转速和负荷（油门手柄或加速踏板位置) 信号为主控信号，确定基本供油量，再根据进气压力 、进气温度、 冷却液温度等信号以及油量分配泵或柱塞泵位置传感器提供实际位置的反馈信号进行修正，来提供最佳喷油量。

在时间控制系统中，电控单元须确定控制溢油通路的高速电磁阀或喷油器高速电磁阀针阀开启的持续时间，即喷油量。在共轨系统中，电控单元根据该工况下喷油量设定值和测得的油轨压力，确定喷油器高速电磁阀相应激励时间（即脉冲宽度），提供基本喷油量。

b )供( 喷) 油定时控制 在位置控制系统中，电控单元以转速和负荷信号为主控信号，确定基本供油定时，再根据进气压力、温度、冷却液温度等信号进行修正，并参考提前器活塞位置传感器或喷油器针阀升程传感器提供的信号对分配泵液压提前器活塞位置（即供油定时）进行反馈修正。在时间控制系统中 , 电控单元须确定溢油通路 高速电磁阀的开启时刻或控制喷油器电磁阀针阀的开启时刻，即供（喷）油定时 , 在提供电磁阀开启（或关闭）点检测信号时，还须进行反馈修正，最后确定供（喷）油定时。在共轨系统中，电控单元还必须从曲轴（或凸轮轴）转角位置传感器获得信号，确保各缸喷油压力按发动机规定的发火顺序喷油。

c )喷油压力控制 在高压共轨系统中，高压供油泵、油压传感器和电控单元形成油压控制的闭环系统，电控单元根据转速和负荷设定的喷油量，通过预定压力，以传感器测得的实际压力为反馈信号，来确定高压供油泵所产生的系统压力偏差，控制泵内电磁阀，改变油的流通面积，从而改变燃油供应量，使之偏差在规定范围内[2]。

d )喷油速率控制 在时间控制的分配泵，泵喷嘴和单体泵系统中，电控单元选择不同速度的凸轮工作段作为电磁阀的关闭时间，改变供油速率，在位置控制柱塞式合成泵系统中，通过改变柱塞上滑套的位移或预行程（供油起始点） 来改变供油速率。为降低NOx 的排放量，通常采用延迟喷油的办法，但这样做会增加固体颗粒的排放。 因此，在电控发动机上，通常采用在主喷射前进行少量预喷射的办法来消除它。这样，不仅可以在不增加颗粒排放的情况下减少NOx 的排放量，而且有利于降低燃烧噪声。在时间控制的分配泵、泵喷嘴、单体泵和共轨系统中，电控单元通过对电磁阀或喷油器电磁阀针阀运动的控制，可实现对预喷射或多级喷射的控制。

1．1．2 怠速控制

怠速状态是柴油机的常用工况之一，该状态也是排放比较恶劣的状态。电控发动机的电控单元根据工作时的有关信号对各缸的均匀性( 即各缸喷油量偏差) 、进气量等进行综合控制，有效解决了怠速的振动、噪声及排放问题 。

1．2 电控系统组成

1.2.1 传感器

传感器是电控系统中的重要组成部分，它们可以把物理参量、 电量、磁量和化学量等信息转换成电控单元可识别的信号。按其作用不同，传感器可分为4类，即，一类用于对主控信号的检测（如，空气流量、发动机转速等），以确定控制目标的基本量；一类用于对环境状态的检测（如环境温度、气压等），以确定修正量；一类用于对控制对象状态检测，以确定反馈量；一类用于对操作者操作情况进行判断，以提供相应的开关信号。柴油机电控系统的传感器是在内燃机特有的高温、高振动、高冲击、油污、灰尘、电磁干扰等恶劣环境中工作的，因此，其技术指标的安全性、可靠性均有非常高的要求。 一般来说，电控柴油机有以下传感器。

a ) 正时和同步传感器 这 2 种传感器用来传送柴油机的正时信息，一般来说，其精确度可达到曲轴每转360° 误差为±0 . 25°。 正时传感器提供每缸一次的参数，同步传感器则提供每转一次的参数。从而使电控单元能够精确地确定活塞上止点位置，综合其他参数控制喷油量和喷油时间，以保证得到最佳的燃烧过程。

b ) 油门位置传感器 油门位置传感器是电控油门踏板或操纵杆的一个组成部分，它取代了机械式油门拉杆，既不需要润滑，也没有杆件铰接处卡塞或松驰的弊端，从而能够准确地将操作者的意图输入电控单元。

c ) 涡轮增压器传感器 此传感器用来监视废气涡轮增压器的压力变化，将压力值输入电控单元，保证柴油机的最佳工况，防止突然加

速时冒黑烟，还可起到空气系统的保护作用。

d )燃油温度传感器 将燃油温度的变化输入电控单元，据此计算出燃油密 度的变化，调整燃油比，以获得最佳的燃烧过程。

e )燃油压力传感器 此传感器监视燃油压力，一旦压力下降，便表明燃油滤清器较脏，及时发出警告，提前更换滤芯、 清洗滤清器。 f )冷却液液位传感器 如果此传感器发现冷却液液位下降，便立即发出停机警告，避免产生重大机械事故。

g )润滑油压力传感器 此传感器为柴油机保护系统而设置，如油压较低，便发出警告并自动降低输出功率和转速，若过低就发出停机警告[8]。

1.2.2 电控单元

电控单元的作用是根据规定的方法或已储存的程序对传感器输入的各种模拟量或数字量信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器准确、快速动作( 如图2 )。

图2 电控单元示意

该单元主要由输入回路 、A/ D 转换器、微型电子计算机、输出回路等组成，通常与电源、抗电磁干扰装置、自检装置及后备系统等组装成为一个模块。

1 .2.3 执行器

执行器是为实现某种控制功能而提供操作力和操作动作的机构，如，电动燃油泵、电磁式喷油器、怠速常通空气阀及各种继电器等，也可以是实现某种控制功能的其他装置，如点火线圈 、点火器等。

2. 电控柴油机的仿真研究发展现状

柴油机的建模仿真，一般是用微分方程对柴油机各系统的工作过程进行数学描述，然后用计算机语言进行建模并求解微分方程，求得柴油机各参数随曲轴转角(或时间) 的变化规律。对船舶主机进行详细的数学建模和仿真，可以观测不同类型的主机在各种不同工况下的运行参数，预测其性能；可以观测动力装置在各种严酷工作条件下的动态响应；可以选择合理的控制策略以防止柴油机过载以提高动力装置的可靠性；可以用于柴油机零部件的设计优化和验证。所以建立能准确反映柴油机特性的模型有很好的经济性和重要的科学意义。而且，船舶柴油机的建模和仿真是轮机模拟器重要的一部分，建立完善的数学模型能够使输出的参数准确有效且方便故障的设定，增强培训人员的直观感受[10]。

在20世纪70年代早期，美国海军舰船燃气轮机及调距桨等事故的发生，促使美国海军启动了燃气轮机舰船推进控制系统研究和开发

计划，对推进系统进行了仿真，并与实船的实验结果进行对比验证。此后, 越来越多的学者开始对船舶主动力装置进行建模仿真研究。早期的模型包括Fkmer J 0等人运用伪随机二进制序列的系统辨识方法得到的用传递函数表示的离散模型及Kamei E等人实现的线性模型。从早期的线性模型到如今的非线性模型，柴油机模型更加复杂准确，以满足柴油机控制和仿真的要求。柴油机模型主要包括:零维模型、准维模型和多维模型三种模型。

2.1 零维模型

零维模型也称单区模型或热力学模型，它假设气缸内工质均匀分布，各种热力学参数(如压力、温度等) 和热物性参数(如密度、粘度、比热容等) 随时处于热平衡状态, 根据燃烧和进排气过程引起的热量变化计算出缸内工质的能量变化。其中，燃烧过程简化成放热规律的计算，一般使用经验公式或曲线拟合的方法来描述放热率。零维模型是BormanGL 首先提出的，它计算相对简单, 应用范围非常广泛，可以用经验公式预测示功图，反过来也可以根据已知的P -?图计算放热率。1985年日本工业大学开发了微机燃烧分析装置，仿真出P -?示工图、T -?示工图、放热率曲线、最高燃烧压力和平均指示压力等参数。零维模型中应用最广泛的是Watson 等人实现的容积法模型。1989年，Dudek K P提出了用于解决内燃机气缸压力扰动、控制气缸压力的模型(COPMs)；Hengqing LIU提出了用于柴油机冷启动研究的瞬态和稳态模型；Gregory 等人提出了带有可变气阀正时装置的缸内循环过程及模式转变模型；PatrickKirchen 提出了用于喷油正时预测的热力学

模型；顾宏中深入研究了涡轮增压柴油机容积法模型。对于船舶柴油机,HountaksDT 用容积法模型模拟了各类柴油机故障, 并分析其故障性能；KyrtatosNP 等人建立了容积法模型, 用来预测船用柴油机的性能。但这些模型主要用来研究柴油机的稳态性能，不能模拟柴油机动态性能，为此很多学者致力于研究柴油机容积法模型的动态仿真。1991年Song Zhu建立了柴油机曲柄连杆机构动力学模型，为把容积法用于动态仿真打下基础。2001年，Filipi Z S 等人对单缸柴油机建立了瞬态模型，用于预测柴油机瞬态转速和扭矩。2007年大连海事大学王海燕改进简化了 " 浓排气" 扫气模型，引入废气成分系数，并用此系数计算排气温度。零维模型忽略了对燃烧过程中缸内的物理化学反应的探讨，用燃烧放热规律代替之，因此计算相对比较简单。但是该方法不能体现燃烧过程的本质，无法从机理上揭示柴油机工作过程的特性，且经验系数影响模型的准确性，在使用过程中有很大的局限性。零维模型假设气缸内工质均匀分布，这导致零维模型有两个明显的不足：①没有细致地描述气缸中喷雾混合、油滴蒸发、卷吸、工质运动等重要过程，使零维模型不能准确分析喷雾混合、油滴蒸发及火焰传播对燃烧过程的影响；②忽略了非均匀温度场对排放污染物浓度的影响，不能预测排放污染物如NOx 、碳烟等的浓度。以上不足促使了准维模型的发展[7]。

2.2 准维模型

准维模型又称现象学模型，此类模型在准空间坐标下建立，假设气缸内压力均匀、各喷束等同且无相互作用, 考虑燃油的雾化、气化、

混合、着火燃烧、火焰传播、排放物生成等现象，在空间上一定程度地揭示了燃烧过程的机理。准维模型将燃烧室划分为若干个小的区域，按照零维模型的计算方法求得各个分区的温度和浓度，从而得到缸内的压力、温度等参数随曲轴转角变化规律，并且能够模拟出各种排放污染物的浓度。有研究表明，就柴油机缸内压力、放热率等参数而言，准维模型比零维模型的仿真结果更精确，而且模型计算量相对较小，己经逐渐成为柴油机工作过程性能预测与优化的最佳可选方案。但是准维模型也不能准确分析燃烧室几何形状对柴油机性能参数和排放浓度的影响[4]。

2.3 多维模型

多维模型也称流体力学模型，该类模型较全面地考虑了缸内多维多组分气体的流动，考虑了油束的形成和发展，考虑了燃烧过程，从质量、动量、能量守恒方程出发，结合湍流模型、多相流模型、燃烧化学反应和气体状态方程, 通过选择合适的边界条件，用数值方法求解得到缸内压力、速度场、温度场、浓度场随时间的变化规律。多维模型可以全面预测柴油机各方面性能，在油束发展和燃烧等方面模型具有一定的精度，比较适合用于流场分析、燃油的雾化混合燃烧分析及排放污染物的形成等模拟研究。随着高速计算机的普遍应用，近年来多维模型得到了深入的研究。另外，平均值模型和各种智能算法模型也可以用于柴油机的动态仿真。1989年Hendricks E首次将平均值模型用于船舶柴油机的仿真，平均值模型是准静态模型和容积法模型的结合，它没有对气缸工作过程、曲柄连杆机构运动学和动力学进行

建模，而是引入指示热效率这一参数，计算出柴油机的指示功率，从而计算出柴油机的平均指示功率。智能算法模型具有代表性的有Dovifaaz X 等人用神经网络技术建立的可以分析排气污染物浓度的柴油机模型，Radovan Anionic 等人用神经网络技术建立的用于控制系统的船用柴油机模型。但智能算法建模不具有通用性，且需要大量的试验数据。

参考文献

[1]刘俭. 电控柴油机的原理及应用前景. 石油矿产机械，2003，32

（6）：8-11.

[2]王海燕. 大型低速船用柴油机建模与系统仿真:(博士学位论文). 大连:大连海事大学,2007.

[3]梁锋, 谭文春, 肖文雍等. 高压共轨式电控柴油机动态仿真研究. 车用发动机,2003,148(6):21-24.

[4]冼伟伦, 余天明. 船用电控共轨型柴油机的最新技术特点和管理. 船舶,2006, 12(6):38-40.

[5]聂建军. 柴油机高压共轨燃油系统的现状及发展趋势. 内燃机,2009,(4):6-9.

[6]王德山, 吴朝晖. 船用大功率电控柴油机的特点和使用优势. 柴油机,2008,30(3):10-12.

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[8]崔磊. 高压共轨柴油机混合气形成及燃烧特性的研究:(硕士学位论文). 长春:吉林大学.2013.

[9]李斌. 船舶智能柴油机主要技术的比较研究:(硕士学位论文). 大连:大连海事大学.2013.

[10]辛东. 船用中速柴油机高压共轨燃油喷射系统研究:(硕士学位论文). 武汉:武汉理工大学.2013

范文二：电控柴油机

电控柴油机

1柴油机的特点有哪些？

1工作原理上的特点为气缸内混合，压燃式着火，边喷边混边燃烧，压缩比大。 2、热效率高，功率大，油耗低，故障少。 3、排气污染小。

4、起动困难，噪音大，转速低，烟尘污染大。 5、质量大，制造成本高，维修费用高。 2柴油机是如何分类的？如何应用？

应用：我国柴油主要分为馏分型和残渣型两类。

馏分型柴油机燃料即为轻柴油和车用柴油，前者适用于轿车、汽车、拖拉机、内燃机车、工程机械、船舶和发电机组等压燃式发动机；后者主要用于压燃式柴油发动机汽车。

残渣型柴油机燃料目前主要用于船用大功率、低速柴油机，故又称为船用残渣燃料油。

3解释柴油燃烧性，柴油燃烧性的衡量指标？

定义：柴油的燃烧性指柴油在燃烧时的工作稳定性。 指标：（1）十六烷值——十六烷值是表示柴油在发动机中着火性能的一个约定量值。

（2）自燃点——指能使柴油自行着火燃烧的温度。 4解释凝点、冷凝点。

（1）凝点（或称凝固点）——指在规定条件下，柴油冷却到液面不能移动时的最高温度。 （2）冷滤点——指在规定条件下，柴油不能以20ml/min的流量通过一定规格过滤器的最高温度。

5解释柴油蒸发性，柴油蒸发性有哪些指标？ 定义：蒸发性指柴油由液态转化为气态的性能。 指标：（1）馏程——与汽油略有不同，车用柴油的馏程主要用50%、90%和95%回收温度评价。

（2）闪点——将可燃性液体在专门仪器和规定条件下加热，其蒸气与空气形成的混合气与火焰接触，发生瞬间闪火的最低温度。 6我国生产的柴油是如何划分牌号的？如何选用柴油？ （1）我国生产的柴油按柴油凝点来划分柴油牌号。

该标准将车用柴油按凝点划分为5号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号共6个牌号。

柴油牌号↓→柴油凝点↓→柴油价格↑。

（2）柴油的选用原则——按季节或地区的环境温度来选择。所选用的柴油牌号一般比环境温度低5-10℃左右。

7柴油机供给系的功用是？用线图表示柴油机供给系的工作过程。

按柴油机工作循环及各种工况的要求，将清洁的柴油定时、定压、定量并以一定的喷油质量喷入燃烧室，与空气进行迅速而良好地混合、燃烧，并将燃烧后产生的废气排入大气。

8柴油机可燃混合气的形成特点有哪些？可燃混合气的形成方式有哪些？ 形成特点：（1）混合空间小，混合时间极短。

（2）柴油粘度大，蒸发性差，不易雾化，不利于混合气的形成。 （3）混合气成分不均匀，混合气浓度变化范围很大。 （4）边喷边混边燃烧，混合气成分不断变化。

（5）混合气的形成方式与燃烧室的型式和形状有关。 形成方式：（1）空间雾化混合方式 （2）油膜蒸发混合方式 （3）复合式混合方式 10分开式燃烧室的结构特点是什么

分为两个部分：主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上。主 副燃烧室通过通道相连通。喷油嘴位于副燃烧室内。

学习情境（二）

1、喷油泵的功用——按柴油机工作循环和不同工况的要求，将输油泵输来的低压柴油产生一定的压力和流量，定时、定压、定量供给喷油器。 要求（1）定时、定压、定量。 （2）供油迅速，断油干脆。

（3）各缸供油次序与发火顺序一致。 （4）各缸供油量均匀一致。

（5）各缸供油提前角相等，持续角一致 。 2喷油泵的类型 1柱塞式喷油泵

2转子式分配泵 3油泵喷油器式3

二、柱塞式喷油泵的组成构造

——主要由泵体、分泵、油量调节机构、驱动机构四部分组成。 （一）泵体

1、单体泵——用于单缸柴油机。

2、多缸泵——用于多缸发动机，各分泵布置在同一泵体内。 （二）分泵

——由喷油泵凸轮、挺杆滚轮体、柱塞偶件、柱塞弹簧、出油阀偶件、出油阀弹簧、出油阀紧座等组成

1、柱塞偶件——由柱塞和柱塞套组成。 柱塞偶件的功用：

（1）提高柴油压力，满足喷油器喷射压力的要求。 （2）控制供油时间和供油量。 柱塞偶件的结构特点：

（1）柱塞偶件是一对精密偶件，经研磨选配，不得互换，配合间隙为0.0015~0.0025mm。

（2）柱塞上制有斜槽或螺旋槽，槽内有径向孔与柱塞顶轴向孔相通。 （3）进油孔仅作进油用，回油孔和油槽相对，作进油、回油用。

(4）柱塞套筒装在壳体座孔内，用定位螺钉定位，防止工作时转动。 （5）调节臂与柱塞之间按规定的角度压配。 出油阀偶件——由出油阀和出油阀座组成。 出油阀偶件的功用：

（1）喷油泵的出油通道。

（2）保证喷油泵出油迅速，断油干脆。 （3）防止柴油倒流。 出油阀偶件的结构特点：

（1）出油阀偶件是一对精密偶件，经研磨选配，不得互换，配合间隙为0.005~0.015mm。 （2）出油阀外圆锥面与出油阀座内圆锥面配合，形成0.3~0.5mm的密封环带。 （3）减压环带与出油阀座内圆柱面配合，保证出油迅速、断油干脆，另起辅助密封作用。 （4）出油阀下部圆柱体上开有“十”字型断面槽，便于，起导向、密封作用。 （5）出油阀座下端面与柱塞套上端面精密配合。 油量调节机构

1、作用——执行驾驶员或调速器的指令，转动柱塞改变各分泵的供油量，以适应柴油机负荷和转速变化的需要，还可调节各缸供油的均匀性。 类型 拨叉型 齿杆型 驱动机构

功用——驱动柱塞运动，完成进油、压油、回油过程，并保证供油正时。 基本组成

由喷油泵凸轮轴正时齿轮、喷油泵凸轮轴、滚轮挺柱体等组成。

喷油泵正时齿轮

驱动方式——由曲轴正时齿轮直接或间接驱动。 喷油泵凸轮轴 结构特点：

（1）凸轮轴的前端通过联轴器与喷油泵正时齿轮的输出轴相连，后端与调速器相连。

（2）凸轮数=分泵数=气缸数。

（3）相邻工作两缸凸轮间的夹角 。

（4）通常在喷油泵凸轮轴中部制有驱动输油泵的偏心轮。 滚轮挺柱体 功用：

（1）将喷油泵凸轮的运动传给柱塞，推动柱塞供油。 （2）调整各分泵的供油提前角和供油间隔角。 注：滚轮体的高度多为可调式。 类型：

调整垫块式 调整螺钉式

柱塞式喷油泵的工作过程

1、工作原理——靠柱塞的运动使泵腔容积发生变化实现吸油和压油。 柱塞行程分析

柱塞上行行程包括：

（1）预备行程h1——柱塞从下止点上升到其上端面将进油孔完全关闭时所移动的距离。

（2）减压带行程h2——柱塞从预备行程结束到出油阀开启时所移动的距离。 （3）有效行程h3——柱塞从出油阀开启到柱塞的斜槽上边缘与回油孔相通时所移动的距离。

（4）剩余行程h4——柱塞从有效行程结束（开始回油），上升到上止点时所移动的距离。

出油阀减压环带的作用：

（1）开始泵油时，使供油迅速；停止供油时，使断油干脆。 （2）喷油泵不供油时，起辅助密封作用。 工作过程特点

（1）在一个工作循环中，发动机曲轴旋转两圈，各分泵按工作顺序分别向各缸供油一次。

（2）柱塞向下运动只是完成进油过程，柱塞向上运动完成压油和回油过程。 （3）柱塞行程＞供油行程。

柱塞行程——柱塞在上、下止点间移动的距离。

供油行程——柱塞开始供油到停止供油所移动的距离。

（4）柱塞的往复运动完成进油、压油、回油过程，柱塞的旋转运动完成供油量的调节。 喷油提前器

1、最佳供油提前角——当柴油机转速和供油量一定时，能获得最大功率和最小燃油消耗率的供油时刻。

转速↑，负荷↑→最佳供油提前角↑。

2、喷油提前器的功用——当柴油机工况发生变化时，自动调节供油提前角，使喷油泵始终保持最佳供油时刻。 柱塞式喷油泵的调试 1、供油正时的保证 装配时对好正时记号。 2供油提前角的调整

（1）各分泵供油提前角的调整 改变调节垫块厚度。

调节垫块厚度增加→供油提前角增大→供油提前。 （2）供油提前角的整体调整

将泵体相对喷油泵凸轮轴转过一定的角度或将喷油泵凸轮轴相对泵体转过一定的角度。

逆喷油泵凸轮轴旋转方向旋转泵体→供油提前角增大→供油提前；反之，供油提前。

3循环供油量的调节 通过调节臂转动柱塞。

顺斜槽旋向旋转柱塞→供油行程增大→供油量增多。

4、各缸供油均匀性调整

调节拨叉式油量调节机构或齿杆式油量调节机构。 六、喷油泵总成调试

——在喷油泵试验台上由专人调试 1、喷油泵供油时间的调试 （1）溢油法 （2）测时管法 2、调速器的调试

（1）高速起作用转速的调试 （2）怠速起作用转速的调试 3、喷油泵供油量的调试 （1）额定转速供油量的调试 （2）怠速供油量的调试

范文三：柴油机电控复习

电控柴油机复习提纲

1、柴油机电控技术的发展历程、基本结构和分类(主要出填空题) 。

(1)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。

(2)电控柴油机组成如下:

(3)柴油机电控燃油系统分类如下:

直列泵电控系统;分配泵电控系统;泵喷嘴电控系统;单体泵电控系统;共轨系 统

2、电控直列泵的工作原理、电子调速器。

(1)电控直列泵结构如图所示。

直列柱塞泵一般采用“位置控制”方式; ECU 通过控制电子调速器来实现喷油量控制 ;

常用电子调速器有直流电动机型和、螺线管型。

(2)线性直流电动机型调速器工作原理

结构见书本 p15页,图 2-5。线圈通电时产生的磁场与永久磁铁磁场相互作用, 使线圈和滑套向上或向下移动 ;滑套则通过杠杆机构驱动直列柱塞泵油量调节拉杆左 右移动 。线圈套筒上移,连杆绕轴作逆时针转,供油拉杆左移;线圈套筒下移,供油 拉杆右移,由此控制供油量。

螺线管型调速器工作原理见书本 P15页。电流通过螺线管时,产生一个与通电占 空比成正比的电磁力,该电磁力使电枢和油量调节拉杆或齿条移动 。

3、 VE 分配泵的工作过程(主要出填空题) 。

吸油、泵油、回油和断油四个过程。 (结合书本的图进行理解。 )

(1)吸油过程:泄油孔 5、分配孔 7关闭;柱塞 4在回位弹簧作用下左移;柴油经进 油道 1、轴向进油槽进入泵腔。 (2)泵油过程:泄油孔 5、进油孔关闭;柱塞 4在端面 凸轮作用下右移;泵腔内高压柴油经分配孔 7供往喷油器。 (3)回油过程:进油孔关 闭; 柱塞 4在端面凸轮作用下右移; 泵腔内高压柴油经泄孔 5流回低压腔; 滑套 6的位 置决定供油量。 (4)断油电磁阀关闭进油道。

VE 分配泵特点是:喷油泵凸轮轴上的凸轮数目等于气缸数。

4、柴油机共轨系统结构组成、工作过程。

由油箱、高压输油泵、共轨、喷油器和各种电子元件组成 。如图所示。熟悉各部 件名称及位置:燃油滤清器、油水分离器、轨压传感器、共轨、喷油器、以及爆震传感 器、氧传感器等。

共轨系统工作过程:书本 P33页 CR高压共轨喷油系统工作原理。高压输油泵前 端齿轮将燃油从油箱抽出, 通过燃油滤清器送入具有泵油量可调节功能的高压油泵进行 升压。高压油泵将燃油压缩至最高压力达到 160MPa ,并送入共轨。共轨上装有压力传 感器、溢流阀和电控装置形成的共轨闭环控制。高压燃油经共轨送入喷油器。

5、共轨系统喷油器的工作过程。

(1)特点:采取电控喷油器;静态电阻:230毫欧;在多点喷射系统中,采用晶体管 与喷油器负极相连的方式控制喷油器工作。

(2)作用:根据 ECU 发出的控制信号,通过控制电磁阀的开启和关闭, 将高压油轨中 的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入燃烧室;

(3)工作过程:结合课件分析,应包括:初始状态,形成共轨高压;喷油开始状态, 喷油器开始喷油; 喷油结束状态, 关闭喷油阀。 喷油量取决于喷油压力和喷油器电磁阀 通电时间的长短。

(4)理想的喷油规律:先缓后急。

(5) BOSCH 高压共轨的压力调节范围是 15到 140MPa ,最高压力可达 160MPa 。压电式 高压共轨的压力调节范围是 20到 200MPa ,最高喷射压力达到 180MPa 。

(6)喷油器故障。现象:某缸不工作,整机功率、扭矩不足,运行不稳。请结合课件 分析故障原因以及排除方法。 喷油器喷射驱动模块、 驱动线路、 喷油器电磁阀本身故障 导致相关喷油器停喷。

6、共轨系统主要传感器作用(主要出选择题和填空题) 。

(1)油门踏板位置传感器

反映发动机负荷,将驾驶员的意图输送给 ECU ;一般采用了双电位计式,其信号关系 式成两倍。该传感器故障会导致油门失效,转速维持在 1100rpm 左右。

(2)轨压传感器

实时测定共轨管中的实际压力信号并反馈给 ECU , 由 ECU 对燃油计量阀实施反馈控制, 通过对供油量的增减来调节油压稳定在目标值。轨压传感器故障会导致发动机功率不 足,转速受限 1700rpm 。

(3)水温传感器

测量冷却水温度,用于冷起动,目标怠速计算,同时修正喷油提前角,最大功率保 护等;水温传感器断路会导致发动机功率不足,使汽车起动困难。当温度传感器失效, 发动机 ECU 会进入热保护模式。

(4)曲轴 /凸轮轴位置传感器

精确计算曲轴位置,用于喷油时刻、喷油量的计算,转速计算;凸轮轴位置传感器的作 用是判断气缸是否处于上止点。 曲轴 /凸轮轴位置传感器同时损坏会导致汽车无法启动。 (5)增压压力及温度传感器

主要通过计算空气量,控制“空燃比” 。

7、柴油机排气处理技术

(1)柴油机排放问题

主要成分:CO 、 HC 、 NOX 、 PM 等,柴油机的尾气 NOx 与汽油机相当、 PM 比汽油机多几十 倍,因此后两者是治理重点。

促使生成 NOx 的因素有三个:1. 氧的浓度(多氧) ; 2. 温度(高温) ; 3. 反应滞留时间。 在燃烧完全、 供养充分及温度较高的稀燃火焰区及油束心部产生较多。 延迟喷油是 降低 Nox 的主要措施之一。

(2) 机内净化:增压中冷技术 (降低 NOX 、 微粒) 、 提高压缩比 (可降低 HC 和 CO 排放) 、 废气再循环。

机外净化:微粒捕集器、氧化催化转化器、 NOx 还原催化转化器、四元催化转化器 (3)废气再循环

废气再循环 (ExhaustGasRecirculation , EGR ) 是指把发动机排出的部分废气回送到进 气管, 并与新鲜混合气一起再次进入气缸。 主要功用是降低燃烧的最高温度和氧 的相对浓度,从而控制 NO x 的生成量。

8、柴油机进气系统。

(1)废气涡轮增压

废气冲击涡轮驱动压气机叶轮。压气机为离心式,对空气增压。 中冷器使增压后的空 气进入气缸前,进行中间冷却,以降低进气温度。

(2)旁通阀式废气涡轮增压

通过电磁阀、驱动气室控制旁通阀开度,控制流经涡轮的废气量。

用占空比型可电磁阀实现增压压力的连续控制和闭环控制。

9、柴油机故障诊断方法。

(1)故障诊断一般流程。

(2)常见故障现象及原因分析

1)冒黑烟

在增压器的迟滞效应与进气系统存在故障的情况下, 发动机加速过程中易引起进气量不 足,空燃比下降,燃油不能完全燃烧,从而产生冒黑烟的现象;处理方法如下:

2)无法启动

10、柴油使用基本知识

低温流动性;雾化和蒸发性;燃烧性;腐蚀性;清洁性和安定性。为改善柴油机低温起 动性能,需要采用起动预热装置。

柴油的燃烧性是指其自燃能力 , 用十六烷值表示 (燃料中正十六烷的体积百分数 ) 。 柴 油机转速在 1500~3000r /min 之间,十六烷值范围最好是 45~55单位。

范文四：电控柴油机分类

第二章 电控柴油喷射系统分类

2.1位置控制系统

它用电子伺服机构代替机械调速器控制供油滑套位置以实现供油 量的调整。其特点是保留了传统的喷油泵——高压油管—— 喷油器系统，只是对齿条或滑套的运动位置由原来的机械调速器控制改为计算机控制(见图 1)。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。

图1 第一代柴油机电控燃油喷射系统（位置控制系统）

2.2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，如博世公司的电控泵 喷嘴系统(见图2) ，但供油量和喷油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。一般情况下，电磁阀关闭时，执行喷油，电磁阀打开时，喷 油结束；喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量则取决于电磁阀关闭时间的长短。时间控制系 统的控制自由度更大。

图2 第二代柴油机电控燃油喷射系统(时间控制系统)

2.3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，通过共轨和喷油压力/时间的综合控制， 实现各种复杂的供油回路和特性(见图3) 。

图3 高压共轨喷油压力控制系统(直接数控系统)

因柴油机的喷射系统形式多样。国外柴油机的电控系统也型 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 控制的泵喷嘴系统，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。

2.4高压共轨电控喷射系统

2.41共轨(Common-rail)式电控燃油喷射技术的原理

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。油管内的压力波动有时还会在 主喷射之后使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的 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，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压 油管内的残余压力都会发生变化，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。

共轨技术是指由高压油泵、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

小取决于共轨管(公共供油管) 压力和电磁阀开启时间 的长短。

共轨式电控燃油喷射技术，通过共轨直接或间接地形成恒定 的高压燃油分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的 高速电磁开关阀的开启与闭合，定时定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴 油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的着火时间、足 够的着火能量和最少的污染排放。

其主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各 种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将 燃油加压送入高压共油轨，高压共油轨中的压力由电控单元根据 共油轨压力传感器测量的共油轨压力以及需要进行调节，高压共 油轨内的燃油经过高压油管，根据柴油机的运行状态，由电控单 元从预设的MAP 图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液 控制的电子喷油器将燃油喷入汽缸。

2.42共轨式电控燃油喷射技术的特点

柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，集计算 机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身。 它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制， 而且还能实现预喷射和分段喷射，从而优化喷油特性、减低柴 油机噪声和大大减少废气有害成分的排放量。其特点为：

(1)采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得 喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，利于柴油机燃烧过 程的全程优化。

(2)采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油器间相 互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。

(3)高速电磁开关阀频率高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便地 实现预喷射等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低 废气排放提供了有效手段。

(4)系统结构移植方便，适应范围广，尤其是与目前的小型、 中型及重型柴油机均能很好匹配，因而市场前景广阔。

2.43高压共轨电控燃油喷射技术的发展前景

高压共轨系统被认为是20世纪内燃机技术的3大突破之一。目前，有待研究的有：

(1)高压共轨系统的恒高压密封问题。

(2)高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量 不均匀问题。

(3)高压共轨系统三维控制数据的优化问题。

(4)微结构、高频响应电磁开关阀在制造过程中的关键技术问 题。

综上所述，共轨式电控燃油喷射技术有助于减少柴油机的有 害尾气排放量，并具有降低噪声、降低燃油耗、提高动力输出 等方面的综合性能。高压共轨电控燃油喷射技术的应用有利于地 球环境保护，加速促进柴油机工业、汽车工业，特别是工程机械 相关工业的向前发展。

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柴油机电子控制的有哪些组成部分 柴油机与汽油机一样仍然有信号输入装置、电控单元、执行器三部分。

一、传感器信号输入

1、油门踏板位置传感器

反应发动机的负荷信号及怠速确认，主控信号。

2、转速传感器、曲轴位置传感器

主控信号与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角。

3、泵角传感器

检测泵转角与曲轴位置传感器共同控制喷油量保证喷油正时改变时不影响喷油量。

4、着火正时传感器

检测燃烧室开始燃烧时刻修正喷油正时。

5、冷却液温度传感器

控制发动机工作温度，修正喷油量与喷油正时。

6、进气温度传感器

检测进气温度、修正喷油量与喷油正时。

7、进气压力传感器

检测进气压力、修正喷油量与喷油正时。

8、溢流环位置传感器

检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢流环位置。

9、正时活塞位置传感器

检测电子控制定时器正时活塞位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。

10、控制杆位置传感器

检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆位置将喷射量的增减信号反馈给ECU。

11、控制套筒位置传感器

检测电控分配式喷油泵调整器中控制筒位置将喷油量增减信号反馈给ECU。

12、发动机点火开关信号、空调信号、动力转向油压开关信号、空挡起动开关信号

二、电子控制单元 ECU

功能与组成汽油机电控单元基本相同。

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三、执行器

电动调速器、溢流控制电磁铁、电子控制正时控制阀、电子控制正时器、电磁溢流阀、高速电磁阀、电子液力控制喷油器等。

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