高压共轨7.22

nullnull*一、高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线Bosch共轨柴油喷射系统的基本构造Bosch共轨柴油喷射系统的基本构造*传统式和高压共轨式喷射特性对比传统式和高压共轨式喷射特性对比1.传统式柴油喷射系统的喷射特性 ⑴采用传统直列式及分配式柴油喷射系统的发动机,只有主喷射,无引燃喷射及后喷射,如图3.3所示。但由电磁阀控制的分配式喷射系统较先进,具有引燃喷射作用。 ⑵传统式柴油喷射系统,因凸轮及柱塞的动作,产生油压与柴油喷射具有连带关系。对喷射特性有下列的影响:空气质量计 ①当发动机转速升高及喷油量增加时,喷射压力变高。 ②实际喷射过程中,喷射压力逐渐增加,但随着喷射结束,油压迅速下降。*null*null*null*null*null⑶其产生的结果为: ①较低油压时喷油量较少。 ②峰值压力(Peak Pressure)比平均压力大两倍以上。 2.共轨式柴油喷射系统的喷射特性 ⑴与传统式柴油喷射系统比较,下列的要求为理想的喷射特性。 ①产生油压与柴油喷射各自独立,且可与发动机任一作用状况配合,故可提供更高的自由度,以达到理想的空燃比。 ②喷射初期喷油量可极少量喷射。 ⑵如图3.4所示,共轨式以其引燃喷射与主喷射的特色,可符合上述的喷射特性。 *null⑶引燃喷射: ①引燃喷射可提前达90°BTDC,若提前少于40° BTDC,则柴油可能堆积在活塞顶面及汽缸壁上,造成机油冲淡。 ②引燃喷射时,约1~4mm3的柴油喷入燃烧室中,由于燃烧效率改善,故可达到以下的效果。 ●因部分柴油燃烧,使压缩压力稍微增加。 ●减少主喷射时柴油的着火延迟。 ●燃烧压力上升及减少峰值燃烧压力。*null④如图3.5所示,为无引燃喷射的汽缸压力曲线图,在TDC前,可明显看出压力曲线和缓上升,随着主喷射后,压力陡升,此种陡峭的升高压力与尖锐的峰值,会造成柴油发动机的燃烧噪声。‰为主喷射时的针阀升程(Needle LiR)。 ⑤而如图3.6所示,为具引燃喷射的汽缸压力曲线图,在TDC附近,压力达某一高值,随着主喷射后,燃烧压力升高比较没有那么迅速。由于着火迟延缩短,引燃喷射的作用,对发动机转矩的提升也有助益。 *null⑷主喷射:发动机的转矩输出,主要是靠主喷射。以共轨式喷射系统而言,整个喷射过程中,喷射压力是一直保持一定的。 ⑸二次喷射(Secondary InJection) ①某些形式发动机装有NOx催化转化器时,可利用二次喷射,以减少NOx。 ②二次喷射发生在排气行程,上止点后可达200° ,喷出精密计量的柴油于排气中,吸热雾化,不但可减少产生NOx,且混合气从排气门排出后,部分气体经EGR系统回流至燃烧室,具有如引燃喷射般的效果。 *null*高压共轨燃油系统示意图（博世系统）*高压共轨燃油系统示意图（博世系统）FIE工作原理1、低压进油部分－齿轮泵 2、持续高压部分－CP3.3 3、低压回油－润滑、冷却4、ECU输出轨压控制－闭环，PWM 5、ECU输出喷油控制－MV高速脉冲 6、安全保护－高压泄油Bosch共轨式柴油喷射系统的构造与作用Bosch共轨式柴油喷射系统的构造与作用*共轨管结构*共轨管结构节流孔 压入式 每缸一个高压传感 器RDS4低压油泵(滚柱式燃油泵)低压油泵(滚柱式燃油泵)*低压燃油泵低压燃油泵*柴油滤清器柴油滤清器*柴油预滤器部件*柴油预滤器部件带油水分离及水位传感器，流量要求7～9L/min； 更换里程10000～12000公里，或200～250小时； 初始过滤效率: ≥99% 低压管路的要求积水杯手油泵高压油路各零件的构造与作用高压油路各零件的构造与作用*高压燃油泵高压燃油泵*Bosch共轨高压油泵各接口说明*Bosch共轨高压油泵各接口说明1输油泵进油输油泵出油(至滤清器)高压油出口高压油泵回油高压油泵进油 油量控制单元油压控制阀油压控制阀*油压控制阀的作用油压控制阀的作用①不通电时:只要油压超过弹簧力,油压控制阀即打开,且依送油量大小,会保持一定之开度。弹簧力的设定,使油压可达10MPa。 ②通电时:当共轨内压力必须提高时,油压控制阀通电,弹簧力加上电磁力,使送油压力提高。要改变送油量或送油压力,可由脉冲宽度调节Oulse Width Modulation,PWM)方式改变电流量,以产生不同的电磁力来变化操作,通常1kHz的脉动频率就足以阻止枢轴移动。*共轨油压传感器的构造和作用共轨油压传感器的构造和作用*压力限制阀的构造压力限制阀的构造*流量限制器的构造流量限制器的构造*喷油器的结构和工作原理喷油器的结构和工作原理*柴油机电子控制系统柴油机电子控制系统共轨式喷射装置的柴油机电子控制系统,是由 传感器(sensors)、ECU及执行器(Actuators)三部分所组成*喷油控制的MAP喷油控制的MAP传感器传感器⑴曲轴转速传感器:采用磁电式,以测定发动机转速。 ⑵凸轮轴转速传感器:采用霍尔式,通知ECU第一缸已达压缩行程上止点。 ⑶各种温度传感器:采用负温度系数电阻,用以测定发动机冷却水温度、进气温度、机油温度及回油管内的柴油温度。 ⑷热膜式空气流量计:其计测作用完全不受脉动、逆回气流(Reverse Flow)、EGR、可变凸轮轴控制及进气温度变化的影响。 ⑸加速踏板传感器(Accelerator-Pedal sensor):传感器内电位计提供不同电压信号给ECU,为线控驱动(Drhe-By-Wire)的形式。*传感器传感器⑹增压压力传感器(Boost-Pressure sensor):装在进气管上,以监测进气管内(0.5~3.0)个大气压的绝对压力变化。传感器膜片表面上有压阻(Piezoresisthe)式电阻器并以电桥电路方式连接,当不同压力加在膜片而变形时,电阻值发生改变,微小电压值由计算电路⑴valuation Circuit)放大后送给ECU,即可知道增压压力的大小。*null*null*控制器ECU*控制器ECUEDC7接插件1 （整车功能）接插件2 （传感器）接插件3 （执行器）控制器ECU控制器ECU*控制器ECU功能（发动机部分）*控制器ECU功能（发动机部分）喷油方式控制 高达4次喷射（现只用2次） 喷油量控制 预喷油量自学习控制 减速断油控制 喷油正时控制 主喷正时 预喷正时 正时补偿 轨压控制 正常和快速轨压控制 轨压建立和超压保护 喷油器泄压控制 轨压Limp home控制扭矩控制 瞬态扭矩 加速扭矩 低速扭矩补偿 最大扭矩控制 瞬态冒烟控制 增压器保护控制 过热保护 各缸平衡控制 EGR 控制 辅助起动控制(电机和预热塞) 系统状态管理 电源管理 故障诊断控制器ECU功能（整车部分）*控制器ECU功能（整车部分）档位计算 根据车速和发动机转速计算档位 用于挂档怠速控制，改善驾驶性 车速计算及输出——供仪表和最高车速限制使用 怠速和驱动怠速控制 挂档时发动机负载加大，采用驱动怠速控制可以实现分档控制 此时PID参数和指令怠速转速均发生变化 巡航控制——（需要时开通此功能） 防抖(ASD)控制 ——改善车辆在挂档起步、急加速和急减速过程的平顺性 空调控制 根据空调负载调节发动机怠速转速 根据车辆对动力性的需求和发动机的工作状况对空调压缩机进行开/关控制 风扇控制 ——电风扇驱动控制 故障诊断 ——在线诊断并存储 / 输出故障码，具有Limp－home功能 CAN通讯——整车其它控制器和仪表之间的通讯 离合器开关 ——改善驾驶性 制动开关 油门合理性判断 巡航控制关键使能条件BOSCH共轨系统传感器表*BOSCH共轨系统传感器表油门位置传感器*油门位置传感器 双信号输出； 6输出端子，参见下图； 质保要求经过资质认证。 执行器(执行机构)执行器(执行机构)⑴喷油器。 ⑵油压控制阀 ⑶预热塞控制单元 ⑷增压压力执行器(执行机构) ⑸涡流控制器 ⑹ EGR反馈放大器*增压压力执行器的位置增压压力执行器的位置* 目 录* 目 录一、国3柴油机的现状 1. 国3柴油机的电控技术 高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 2. 玉柴国3柴油机产品 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线nullnull*电控单体泵系统工作原理*电控单体泵系统工作原理单体泵系统组成*单体泵系统组成单体泵总成*单体泵总成null*电控单体泵系统示意图 目 录* 目 录一、国3柴油机的现状 1. 国3柴油机的电控技术 高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 泵喷嘴 技术 2. 玉柴国3柴油机产品 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线电控直列泵特点*电控直列泵特点可变供油速率， 带RQV－K机 械调速器； 可变供油时刻，可变提前角； 适应中国目前的燃油状况； 适应传统的整车操作习惯； 适应中国的行业维修水平； 当电控系统出现故障时，可以在断电情况下当机械泵使用。 电控直列泵参数*电控直列泵参数电控直列泵与Ｐ型泵结构与性能比较 电控直列泵控制逻辑*电控直列泵控制逻辑 目 录* 目 录一、国3柴油机的现状 1. 国3柴油机的电控技术 高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 泵喷嘴 技术 2. 玉柴国3柴油机产品 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线泵喷嘴技术泵喷嘴技术*null*null*null*null*EGR的工作原理：*EGR的工作原理： EGR即废气再循环，通过少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，一方面降低了燃烧时气缸中的温度，另一方面降低了氧气的含量，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOx的生成，从而降低了废气中的NOx的含量； ECU根据发动机的运转工况控制电磁阀适时地打开，少部分废气经EGR阀进入进气系统，参与燃烧； 当发动机在冷机、怠速及小负荷运行时，ECU 控制废气不参与再循环，避免影响发动机性能； 采用发动机的冷却水对参与再次燃烧的废气进行有效冷却。EGR在发动机上的位置EGR在发动机上的位置*EGR电磁阀的结构EGR电磁阀的结构*废气涡轮增压技术废气涡轮增压技术*废气涡轮增压器废气涡轮增压器*增压压力调节增压压力调节* 目 录* 目 录一、国3柴油机的现状 1. 国3柴油机的电控技术 高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 泵喷嘴 技术 柴油机控制系统的故障诊断功能设计 2. 玉柴国3柴油机产品 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线柴油机控制系统故障自诊断功能设计（吉林大学） 柴油机控制系统故障自诊断功能设计（吉林大学） 3．1 传感器故障诊断设计 3．1．1 双电位计加速踏板传感器故障诊断功能设计 双电位计加速踏板传感器两路模拟量采样电压与加速踏板位置的关系如图3所示。加速踏板传感器采用双电位计，主要是考虑数据的安全可靠和信号冗余（重要信号-候补）处理。双电位计加速踏板的故障辨识过程如图4所示。 双电位计加速踏板故障辨识过程双电位计加速踏板故障辨识过程数据范围检查及故障处理过程数据范围检查及故障处理过程加速踏板与制动逻辑关系判断过程加速踏板与制动逻辑关系判断过程发动机同步判断工作流程发动机同步判断工作流程执行器（喷油电磁阀）的故障处理过程执行器（喷油电磁阀）的故障处理过程电磁阀的特性 电磁阀的特性 1.高速电磁阀的驱动特性（上海交大）） null2 、电磁阀驱动方式及仿真分析 ① 可调电阻式 ② 双电压式 ③ 脉宽调制式(PWM) 3、（天大-升压模块），高压共轨系统对喷油器电磁阀的时间响应要求很快(小于0．5 ms)，其快速响应特性是过电磁阀的特殊设计及100 V的高压快速放电实现的。 4、通过检测电磁阀的驱动电流特征来进行故障检测。 通过驱动电流对系统进行故障诊断通过驱动电流对系统进行故障诊断喷油器电磁阀的工作过程是在主脉冲信号的上升沿，高压电源选通，电感线圈内的电流按指数规律上升，上升到某一值(一般l0～l5A)时，衔铁吸合， 电感线圈内的电流按另一指数规律上升。主脉冲信号的下降沿关闭高压电源，线圈内的电流按指数规律下降，当下降到电感线圈能保持吸合状态的保持电流时，首个PWM信号脉冲的上升沿选通低压电源(+24V)，然后电感线圈电流在PWM 的作用下在保持电流上下波动直至PWM信号结束，电磁阀关闭。 电磁阀驱动模块的电压输出规律电磁阀驱动模块的电压输出规律喷油脉冲复合电路和电磁驱动电路总体图喷油脉冲复合电路和电磁驱动电路总体图喷油器电磁驱动电路示意图喷油器电磁驱动电路示意图 目 录* 目 录一、国3柴油机的现状 1. 国3柴油机的电控技术 高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 泵喷嘴 技术 2. 玉柴国3柴油机产品 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线null*进气流通面积大，进气量增加，排放一致性好； 泵气损失降低，效率更高，经济性好； 喷油器中置，雾化更均匀，燃烧更易控制。玉柴国3柴油机的核心技术优势— 四气门技术 目 录* 目 录一、国3柴油机的现状 1. 国3柴油机的电控技术 高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 2. 玉柴国3柴油机产品 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线柴油机尾气排放的法规规定*柴油机尾气排放的法规规定 根据北京市“十一五”环境规划和举办奥运会对空气质量的要求，经国务院批准： 自2008年3月1日起，凡是注册登记北京牌照的轻型点燃式发动机汽车（最大总质量3.5吨以下的乘用和商用汽油车），均须执行国4排放； 自2008年7月1日起，凡是注册登记北京牌照的重型压燃式发动机和重型气体燃料点燃式发动机（即柴油和天燃气发动机）的公交、环卫、邮政车辆，执行国4排放标准，并要求安装监控氮氧化物排放的车载排放诊断系统（OBD）； 自2008年7月1日起，在全国范围内对所有新销售的车辆（汽油、柴油）实施国3排放标准。柴油机尾气排放的法规日益严格*柴油机尾气排放的法规日益严格全方位实现国Ⅲ排放的路线*全方位实现国Ⅲ排放的路线机内净化： 超高压和超细微孔燃油喷射 柔性的喷射控制技术 高效低污染的燃烧其它技术： 新型涡轮增压与旁通控制 进一步降低机油消耗率 柴油机技术的发展*柴油机技术的发展柴油机技术的发展*柴油机技术的发展 结构上的改善：从自然吸气、到涡轮增压、再到涡轮增压＋中冷、EGR； 控制策略的改善：从机械控制到电子控制； 燃烧过程的改善：从两气阀到多气阀的应用、提高喷油压力； 油品的改善：对油品中水份、硫含量等的要求。对油品的要求—国3柴油的主要指标参数：*对油品的要求—国3柴油的主要指标参数： 目 录* 目 录一、国3柴油机的现状 1. 国3柴油机的电控技术 高压共轨技术 电控单体泵技术 电控直列泵技术 2. 玉柴国3柴油机产品 二、国3柴油机发展趋势 1. 柴油机技术发展趋势 2. 国4、国5柴油机技术路线欧3以后的排放技术途径*欧3以后的排放技术途径EGR和SCR技术路线*EGR和SCR技术路线null*EGR和SCR技术路线对比油耗和油品敏感性是选择技术的重要因素null*SCR系统的工作原理 NO + NO2 + 2NH3 -> 2N2 + 3H2O 4NO + O2 + 4NH3 -> 4N2 + 6H2O 2NO2 + O2 + 4NH3 -> 3N2 + 6H2Onull*SCR系统布局图添蓝泵添蓝过滤器添蓝喷嘴添蓝罐添蓝液位传感器4NH3 + 3O2 -> 2N2 + 6H2Onull*添蓝泵总成(集成控制器)控制单元接口溢流阀添蓝进口 (从添蓝罐)过滤器加热器(可选)添蓝出口 (到喷嘴)控制单元(DCU)null*添蓝泵的技术参数无需压缩空气辅助 泵的工作流量范围：5kg/h～20kg/h 泵的出口压力范围：4.8bar～5.5bar 内部集成化冰功能 允许的添蓝液体温度范围：－5℃～70℃ 正常工作的环境温度范围：－30～80℃ 最大许用海拔高度：3600米 内置添蓝过滤器null*控制器(DCU)的技术参数DCU正常工作电压：24V DCU许用的电压范围：16V～32V 平均工作电流：4A 最大工作电流：15A（使用加热器的情况下） 正常工作的环境温度范围：－30℃～80℃ 具有化冰策略 null*添蓝喷嘴null*添蓝喷嘴的技术参数喷嘴的流量范围：0.1kg/h～6kg/h 泵的出口压力范围：4.5bar～5.5bar 允许的添蓝温度范围：－5℃～70℃ 正常工作的环境温度范围：－30℃～120℃ 最大许用海拔高度：3600米 喷嘴线圈电阻：1.1Ω ～1.2Ωnull*SCR催化器结构的选择箱式直通式null*SCR系统各部件连接示意图SCR催化器氨气催化器添蓝喷嘴排温传感器发动机尾气发动机冷却水信号流添蓝流加热水加热水电磁阀添蓝泵总成添蓝液位和温度传感器选择SCR方案的优点*选择SCR方案的优点降低排放和降低油耗之间无直接矛盾，比欧3发动机降低油耗 5%以上； NO2的比例最低； SCR催化器是排气后处理系统中最可靠的系统 (对硫相对不敏感)； 可以使欧3/4/5同发动机平台； 对整车的冷却系统没有额外的负担； 对机油性能没有特殊的要求。 Selective Catalytic Reduction（选择性催化还原） SCR系统需要的基础设施*SCR系统需要的基础设施在加油站中增加添蓝 （标准化的尿素溶液）添加系统 城市公交线路固定，投资少； 建设SCR基础设施只是一个时间问题！null*装有玉柴欧4重型柴油机的北京公交车 --与绿色奥运一起奔跑null*玉柴机器已经进入欧5时代 China First Euro 5 HD Enginenull*以卓越与领先，让人类的天更蓝，水更绿！谢谢！