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1、1,到90年代初，“时间控制”式电控燃油喷射系统开发成功，采用了新型高速强力电磁阀代替传统的油量调节齿条(直列泵)或油量调节滑套(VE型分配泵)等，直接对高压燃油进行数字式的高频调节，由电磁阀的关闭时刻和闭合持续时间决定循环供(喷)油量和供(喷)油正时。,2,二、柴油机电控系统的控制项目,1.燃油喷射控制电控汽车柴油机的燃油喷射控制主要包括循环供(喷)油量、喷油正时、喷油规律和喷油压力的控制。此外还有柴油机低油压保护，增压器工作状况保护等。,3,2.怠速控制电控汽车柴油机的怠速控制主要包括怠速转速的控制和怠速时各缸均匀性的控制。3.进气控制电控汽车柴油机的进气控制主要包括进气管节流控制、可变进
2、气涡流控制和可变配气正时控制。,4,4.增压控制汽车柴油机电控系统的增压控制主要包括废气旁通控制和涡流通流面积的控制。5.排放控制汽车柴油机电控系统的排放控制主要是废气再循环(EGR)控制。ECU以柴油机转速和负荷信息作为主控信号，经过查看EGR率与发动机转速、进气量的三维脉谱图和计算修正，输出适当占空比脉冲电压，控制EGR真空电磁阀通电时间，进而控制EGR阀开度，以调节EGR率。,5,6.起动控制起动时，ECU根据柴油机冷却液温度，决定电热塞或进气预热塞是否点燃和决定通电持续时间。当点燃指示灯熄灭，表示起动条件已具备，点燃/起动开关转到“起动”位置，发动机起动。起动完成后或需中断起动时测自动
3、将电源切断。此外，起动控制还包括起动阶段循环供(喷)油量(起动油量)和起动时喷油正时的控制。,6,7.故障自诊断、失效保险当柴油机或电控系统出现故障时，ECU将会点亮仪表板上的指示灯，提醒驾驶员注意，并存储故障信息。检修时，通过一定程序，可将故障代码及有关信息资料调出。当ECU出现故障时，ECU内的备用电路可使系统进入失效保险程序的控制状态，让车辆低速开到最近的维修站检修。8.柴油机与变速器的综合控制在汽车上采用电控自动变速器时，将柴油机ECU与自动变速器ECU合在一起，实现柴油机与变速器的综合控制，以大大改进变速性能。,7,(一)柴油机电控燃油喷射系统的控制内容,1.循环供(喷)油量的控制
4、2.喷油正时的控制3.喷油速率的控制4.喷油压力的控制5.柴油机低油压保护6.增压器工作状况保护,8,3).第三代：燃油蓄压+电磁阀时间控制以高压、中压或低压供油泵、电磁液力控制式喷油器和公共油轨组成的各种电控共轨式喷油系统。最大特征是：喷油系统的两个基本任务燃油压力的形成和燃油量的计量，独立进行。,9,电控共轨式喷油系统分为无液压放大的高压共轨系统和有液压放大的增压共轨系统。运用“时间-压力式”或“压力式”燃油计量原理。,10,电控无液压放大的高压共轨系统的特点优点：电磁阀开关的速率高，喷油器结构简单，尺寸小，在气缸盖上布置方便，制造成本相对较低。喷油速率的控制比较简单，容易实现预喷油。缺点
5、：需要有高压的供油泵，系统中许多零部件处在高压下工作。,11,电控有液压放大的增压共轨系统的特点优点：只需采用具有中等油压(但需要有较大的供油量)的供油泵，就有可能实现非常高的喷油压力。系统中承受高压的零部件较少。缺点：对小油量控制困难，不易进行喷油率的控制。由于电/液控制喷油器中设有液压放大机构，因此喷油器结构复杂，安装尺寸大，在气缸盖上布置较为困难。,12,2.柴油机电控燃油喷射系统几个重要的发展阶段(简晓春)按对循环供(喷)油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力等的控制方式分：经历了从“位置控制”到“时间控制”，再到“时间-压力控制”或“压力控制”的发展过程。,13,（三）柴油机电控喷油技术
6、的关键要素,1.传感器技术在电控燃油系统中，通过各种传感器检测出发动机的实际运行状态。共轨压力传感器：测量范围20l80MPa(现在更高)；测量精度达到2%；即使在l80MPa的高压状态下仍然具有很高的可靠性。,14,2.软件技术初期，喷油控制程序是：检测出发动机的转速和油门开度，输入到计算机内，计算目标喷油量，向伺服回路发出指令进行控制。后来：控制功能增加，各种控制功能作为一项任务(功能单元)可以独立设计，集中控制。目前的新动向是：正在推进软件模块化、部件化。将会迎来更高层次的标准化、通用化。,15,3.各气缸间转速不均匀控制目的：为了减小柴油机在低速运转或怠速运转时的振动、使发动机平滑运转
7、。方法：通过电子回路检测出各气缸的瞬时角速度，向瞬时角速度高的气缸内减少喷油量，向瞬时角速度低的气缸内增加喷油量。,16,4.排气后处理柴油机微粒滤清器；连续再生捕集器；另一个动向是：正在试验研究柴油机的控制技术。,17,5.电子控制回路在发动机上的安装目前：电控单元安装在发动机驾驶室内。新要求：电控单元直接安装到发动机上。控制单元安装到发动机上的两大难题：承受90-120的高温和10-40GHz高振动。现在正在努力生产将芯片安装到微型复合式底板上，以求提高耐振动性，增大工作温度范围的控制单元。,18,（一）对循环供(喷)油量的控制 1.对循环供(喷)油量的“位置控制”就是将传统的泵管嘴系统中
8、的机械式调速器用电控调速器来代替，即用发动机转速和负荷传感器代替原有的机械式传感机构，用ECU控制的电子调速执行机构代替机械式调速执行机构。,19,特点：具有稳定怠速与超速保护功能，而且可使调速特性在全速式和两速式之间变换。用模拟量来控制执行器的工作。控制精度不高，只能对循环供(喷)油量进行间接的低频连续调节。在喷油泵总成中带有某些机械装置控制，影响控制的响应速度，同时结构也比较复杂。,20,2.对循环供(喷)油量的“时间控制”用高速电磁阀直接控制供油(或喷油)。有较高的控制精度和较快的响应速度。可将循环供(喷)油量控制和喷油正时控制合二为一，大大简化了机构。,21,基本工作原理是：ECU根据
9、柴油机转速传感器、加速踏板角度传感器来的信息，按预存的负荷转速循环供(喷)油量三维脉谱图，确定基本循环供(喷)油量，并根据冷却液温度等信息计算出经过优化的循环供(喷)油量，然后发出指令，使装在溢油通路内的高速电磁溢流阀关闭或打开。,22,循环供(喷)油量的多少决定于电磁溢阀开启的早晚,喷油泵柱塞的往复运动只起吸油和泵油的作用而没有控制循环供(喷)油量的作用；不需调速器,23,24,预喷射循环开始在主喷射循环开始之前，少量燃油在低压下被喷入叫预喷射循环。喷嘴电磁阀吸合，电磁阀针阀被压入到阀座内，关闭高压腔到供油管的通道，高压 腔内开始产生压力。当压力达18MPa时，压力高于喷油针阀弹簧压力，喷嘴
10、针阀上 升，预喷射循环开始。,25,26,主喷射循环开始 喷嘴针阀关闭后短时间内，高压腔内压力立即重新上升。这时喷嘴电磁阀仍然关闭。随着泵活塞下移，高压腔内压力继续升高，约30MPa时，燃油压力高于喷嘴弹簧作用力，喷嘴针阀再次上升，主喷油开始。主喷射循环结束 当发动机控制单元停止激活喷嘴电磁阀后，电磁阀针阀回位，高压油泄掉，喷嘴针阀关闭。主喷射循环结束。,27,泵喷嘴的回油管具有如下功能：1.冷却泵喷嘴。2.排出泵活塞处泄出的燃油。3.通过回油管内节流孔分离来自供油管内的气泡。,28,2.对喷油正时的“时间控制”有“半时间控制”和“时间控制”两种(1)对喷油正时的“半时间控制”：是在溢油通路中
11、仍保留了电控液压自动提前器，供油终点决定于电磁溢流阀开启的时刻。“时间位置”控制。(2)对喷油正时的“时间控制”：取消了电控液压自动提前器，完全用高速电磁溢流阀关闭或开启的时刻来控制喷油正时。,29,(三)喷油速率的控制,1.对喷油速率的“位置控制”主要用于电控直列泵上，通过改变柱塞预行程来实现对喷油速率的控制。按不同的控制部位有控制滑套式、改变柱塞长度式、改变滚柱体高度式3种。,30,(1)控制滑套式工作原理：当滑套上移时，柱塞预行程增大，喷油速率增大；滑套下移时，柱塞预行程减小，喷油速率下降。,杰克赛尔公司（ZEXEL）的“TICS”,31,(2)改变柱塞长度式柱塞长度相对变长，上柱塞的上
12、端面就早关闭柱塞套筒上的燃油进油孔，使柱塞预行程减小，喷油速率下降。反之，则柱塞预行程增大，喷油速率增加。,改变柱塞长度的可变预行程原理,日本小松公司的KP21型喷油泵,32,（3）改变滚轮体高度式在滚柱体内加工出内螺纹，把原喷油泵的滚柱体垫片改成有外螺纹的可旋转部件，通过拉动并使其旋转而改变滚柱体的高度。上述对喷油速率的“位置控制”只能使平均喷油速率的大小可变，而不能优化供油规律曲线。,33,2.对喷油速率的“时间控制”对喷油速率进行“时间控制”能够优化喷油规律曲线。利用喷油泵柱塞上设置泄流槽与电磁阀相结合来实现可控制的低初期喷油速率和供油特性。,34,特点：低速时，由于柱塞速度低，喷油速率
13、小，泄流作用相对较强，使压力上升缓慢，喷油始点推迟，正好满足低速时的燃烧匹配的要求。中等转速时，喷油速率有所加大，喷油始点逐步提前，喷油规律形成靴形喷油规律的形态，正好满足中速时的燃烧匹配的要求。高速时，喷油速率高，泄流作用相对减小，泵端压力上升速度加快，喷油始点提前。,35,(四)喷油压力的控制常规压力电控系统无法实现独立地对喷油压力进行柔性的控制，只能通过对喷油速率或对供油速率和供油规律的调节来使喷油压力发生变化。所以在常规压力电控系统中，没有对喷油压力进行柔性控制的典型方法。,36,三、高压电控喷油系统的燃油喷射控制,（一）、电控共轨系统的简史（二）、电控共轨系统的特点（三）、电控共轨系
14、统的未来（四）、电控共轨系统的组成（五）、电控共轨系统的控制原理,37,戴姆勒-奔驰公司得出电控共轨式燃油系统的优点：它取消了限制喷油的供油凸轮，从而大大增加了自由选择预喷射和主喷射的喷油始点的灵活性；驱动转矩峰值低；喷油压力可自由选定，因此，即使在低转速和小负荷时燃油也能很好地雾化；在喷油嘴开启时，以恒定的电控共轨压力进行喷油；采用与汽油机近乎相同的曲轴箱，相同的机组结构以及相同的曲轴和凸轮轴转角传感系统，可以增加汽油机与柴油机生产中的同一性。,38,(二）、电控共轨系统的特点,1.自由调节喷油压力(共轨压力)；2.自由调节喷油量；3.自由调节喷油时刻(正时)；4.自由调节喷油率（曲线）的形
15、状；5.广阔的应用领域(用于轿车和轻型载货车，每缸功率可达30kW，用于重型载货车机车和船舶用柴油机，每缸功率约可达200kW左右)。,39,(三）、电控共轨系统的未来,售价将低于现在的同等功能的机械式燃油系统；更可靠，更紧凑；控制功能更出色；将逐步替代现有的机械式燃油系统；但是，由于柴油机的复杂多样，可能在某些领域替代过程比较快，某些领域替代过程比较慢，而在某些领域几乎永远不能完成这种替代。,40,（四）、电控共轨系统的组成,供油泵共轨喷油器,传感器ECU执行器,控制系统,燃料供给系统,41,.电控喷油器）三通阀结构和二通阀结构Three Way Valve和Two Way Valve,42
16、,2)压电晶体式电控喷油器,高压燃油从共轨中进入喷油器后，分成两路：一路由油道进入喷油嘴盛油槽，作用于针阀锥面上；另一路通过节流孔进入活塞顶部的油腔1。,压电晶体堆不通电，单向阀1关闭，不喷油。压电晶体堆通电，压电晶体伸长，单向阀1打开，喷油嘴开始喷油。单向阀2是为了补充油腔2中泄漏的燃油，以保证喷油嘴工作可靠。,43,3.ECU按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息，经过处理后，并把各个参数限制在允许的电压电平上，再发送给各相关的执行机构，执行各种预定的控制功能。处理能力(内存，CPU处理速度，输入输出信息)，耐环境性(防水，耐热，耐振)。,44,由压力敏感元件，带求值电路的电路板和带电
17、气插头的传感器外壳组成。,4.特种传感器（博世）,以足够的精度，在较短的时间内，测定共轨中的实时压力，并向ECU提供电信号。,1)共轨压力传感器,当膜片形状改变时，膜片上涂层的电阻发生变化，并在用5V供电的电阻电桥中产生电压变化。失效时，具有应急行驶功能的调压阀以固定的预定值进行控制。,共轨燃油,45,2)流量限制器(博世)防止喷油器出现持续喷油现象由共轨流出的油量超过最大流量时，流量限制器将自动关闭流向相应喷油器的进油口，停止继续喷油。,46,当加上一定的压力，球有某一位移时，则对应着一定的流量。,流量突然加大时，则球的位移加大。达到最大时，球将右侧的出油孔堵死，即球落座。没油流入喷油器，起
18、到保护作用。,否则，燃油会一直不停地流入气缸，直到充满气缸!,流动缓冲器的工作原理,47,4)限压阀(博世),作用：相当于安全阀，限制共轨中的压力。,5)压力限制器(电装公司)作用：相当于安全阀，限制共轨中的压力。,压力限制器,49,(五)电控共轨系统的控制原理,1.喷油量控制“时间压力”控制喷油量由共轨压力和喷油器电磁阀通电脉冲决定，可方便、自由地控制。2.喷油正时控制“时间”控制电控喷油器的通电时刻。,50,.喷油率控制喷油率单元时间内喷油量与喷油时间的比。平均喷油率在一个工作循环中，喷入汽缸中的燃油量与相应的喷油时间的比。电控共轨系统的喷油率在一次喷油循环过程中，从喷油开始到喷油结束之间
19、，包括引导喷射、预喷射、主喷射和后喷射、次后喷射等都在内的喷油率。改变喷油率的方法：改变平均喷油率；控制喷油率（曲线）的形状；多段喷射。,51,研究表明：提前喷油使放热提前，可降低放热峰值和燃烧后期的燃气温度，NOx的生成可在一定程度上得到控制。喷射后期的快速断油可以提高有效喷油压力、缩短扩散燃烧期、改善燃油经济性、减少炭烟和颗粒排放。喷油结束时的断油时间的延长使低压喷油时间变长，导致燃烧恶化，排放变差，发动机性能下降。,52,缩短喷油持续时间，下降坡形喷油速率可以降低发动机的炭烟排放。但因初始喷油率过高，NOx排放较高。喷油持续期不变时，上坡形喷油率与矩形喷油率相比，炭烟排放高而NOx排放低
20、。燃烧初期的速率对发动机性能影响较大。为了抑制NOx生成，减少预混合燃烧的比例是一项重要技术。,53,）多段喷射-可同时降低PM和NOx排放,54,关于多段喷射的课题,55,4.喷油压力控制,1)高压喷油的目的：为提高柴油机在中低速工况下的雾化质量而减小喷孔直径，却使喷油延迟期变长，为此，要提高喷油压力。喷油压力越高，燃油雾化越均匀，混合气局部过浓的比例越低，排气中黑烟和颗粒越少。,56,2)喷油压力的控制共轨压力控制系统的任务：控制方法：ECU依据共轨压力传感器提供的信号，向供油泵控制阀发出通电和断电指令，调节供入共轨内的油量，也就控制了供油压力。,共轨压力设定；,共轨压力监视；,共轨压力控
21、制,由ECU、共轨压力传感器、压力限制器、供油泵控制阀等进行监视和控制。,57,3)关于超高压喷油1987年2月在日本筑波创立新燃烧系统研究所，从事柴油机燃烧过程的专项研究。1992年9月再由日本12家大公司共同出资，转建成新燃烧公司。研究目标：确立独创的下一代燃烧系统的全新概念，开发新一代高效率低排放的柴油机。得到日本政府的支持。,58,超高压喷射对燃油的雾化质量有很大的改进。超高压喷射对燃烧过程的影响在燃烧室壁面附近多点同时着火，火焰由周围向燃烧室中心扩展。在喷射终了之前，雾束被火焰覆盖。燃烧时间很短，燃烧后期形成的炭黑很快消失。由于燃烧过快，燃烧室局部温度过高，对NOx排放不利。,59,
22、一、怠速控制,(一）怠速转速控制(二）怠速时各缸均匀性控制,60,(一)怠速转速的控制通过对怠速时喷油系统循环供(喷)油量的控制，进而控制怠速转速。怠速工况时，ECU根据从各种传感器得到的信息，按预存在ECU中的相对于所要求的怠速转速的怠速循环供(喷)油量脉谱图，确定循环供(喷)油量。同时通过各种反馈信号对怠速循环供(喷)油量进行反馈控制，这样，既能较容易地柔性控制怠速转速的高低，又能控制怠速转速的稳定。,61,(二)怠速时各缸均匀性的控制在各缸工作行程中，精确测定出曲轴转速，由ECU算出怠速时各缸循环供(喷)油量的偏差，然后进行补偿调节。通过测取各缸对怠速转速所作“贡献”的大小，调整各缸循环
23、供(喷)油量，并利用标定的数据表，将补偿的循环供(喷)油量数据转换为参考的喷油泵凸轮转角，然后根据喷油泵瞬态的转速信息，将参考的喷油泵凸轮转角再转换为电磁溢流阀关闭持续时间，以决定驱动脉冲信号的宽度，对各缸循环供(喷)油量进行瞬时的调整。,62,二、进气控制,(一)进气管节流控制(二)可变进气涡流控制(三)可变配气正时控制,63,(一)进气管节流控制汽车柴油机转速范围宽广，传统的进气系统通常是按照满足高速时大的进气流量、小的进气阻力的要求而设计的，这就致使在低转速小流量时，进气流速过低而造成进气气流惯性减小，进气充量减少，进气涡流强度减弱，影响低速性能。所以，传统的进气系统很难兼顾高低转速工况
24、性能的要求，而机械式的控制又很难满足瞬态变化的要求。,64,在怠速或低速工况下，主阀关闭或开度很小，而副阀开度，可使得进气流速增大、气流惯性增大、充气量增多、涡流强度增强，还因为进气管中节流所产生的真空度可使气缸压力下降，而有效降低怠速或低速时的噪声和振动。飞车时，ECU也会迅速关闭副阀，防止柴油机飞车。,65,(二)可变进气涡流控制对自然吸气的柴油机，特别是涡流直喷式柴油机，燃烧系统中油气混合和燃烧过程对空气涡流的要求很高。这是因为燃烧过程中的空气涡流对着火时油束穿透率(从喷油器喷孔到油束前端到达位置的距离/喷孔到燃烧室壁面的距离)有明显的影响。,66,一般情况下，进气涡流随柴油机转速升高而
25、增强，但当转速升高到一定程度时进气涡流过强，会使充气效率下降，燃烧恶化，气缸盖和活塞的热负荷升高，NOx排放增加，燃油耗率增加。在高速时，为降低气缸盖和活塞的热负荷，降低NOx排放和降低燃油耗率，需要较低的涡流比。在中、低速运转时，进气涡流相对减弱，也会使燃烧恶化，烟度增加，燃油耗率增加。为改善燃烧，降低烟度，降低燃油耗率，需要较高的涡流比。,67,在现代汽车电控柴油机进气控制系统中，为控制进气涡流强度，采取了各种形式的可变涡流控制系统。如具有可旋转导向叶片进气门(导气屏气门)的可变涡流控制系统、向进气道喷射空气的可变涡流控制系统、在进气道内布置有水平隔板的双层气道的可变涡流控制系统和具有副进
26、气道的可变涡流控制系统等。,68,(三)可变配气正时控制配气凸轮轴和凸轮通过螺旋花键连接，ECU向电磁阀发出指令，液压伺服机构动作，使凸轮相对于凸轮轴有一个轴向位移，由于螺旋花键连接的作用，凸轮便相对于凸轮轴有一个角位移，从而改变了配气正时。,69,三、排放控制,对降低颗粒排放而言，主要是通过在排气管上安装各种颗粒捕集器、颗粒净化器等机外净化的方法。对降低NOx来说，由于柴油机的燃烧过程属于富氧燃烧，所以无法采用汽油机所用的在排气管上安装三元催化反应器加上氧传感器那样的反馈控制系统来降低包括NOx在内的废气中有害气体的排放。所以迄今为止，主要采取以废气再循环(EGR)为代表的机内净化措施。,7
27、0,一种旨在同时降低直喷式柴油机NOx和颗粒排放(同时也可降低噪声)的燃烧方式（日产）即“低温预混合燃烧方式”(MK：Modulated Kinetics)已开始实用化。它是通过推迟喷油正时、延长滞燃期来增加预混合燃烧在整个燃烧过程中的比例，在预混合燃烧过程中采用EGR率高达45%的废气再循环，通过大幅度降低缸内气体中氧浓度来降低火焰温度，从而降低NOx排放。,71,可溶性有机物,后果,柴油机的主要有害排放物是NOx和微粒，CO和HC排放量相对较少。NOx和微粒的控制技术互相矛盾。柴油机NOx排放的控制技术除了改善燃烧系统等机内措施之外，采用排气再循环是有效的方法之一。微粒的控制主要采用后处理
28、装置捕集器。,(一)、柴油机EGR系统根据EGR的回流方式，车用增压柴油机EGR系统分为外部EGR和内部EGR。外部EGR根据进、排气管的连接方式，又分为低压回路方式和高压回路方式。,低压回路EGR方式是直接连接压气机入口端和废气涡轮出口端来实现EGR。易实现，但由于废气直接流过压气机和中冷器，容易造成压气机和中冷器的污染和腐蚀等。,低压回路EGR,高压回路EGR方式是直接连接压气机后中冷器出口端和废气涡轮入口端来实现EGR。因废气不流过压气机和中冷器，所以不存在压气机和中冷器的污染和腐蚀，可提供压气机和中冷器的可靠性和耐久性。但因EGR率取决于排气压力和进气压力之差，在中、大负荷及高速时由于
29、进气压增高，很难实现EGR。（可节流排气来提供排气压力，但增加泵气损失，使经济性变差。）,内部EGR是利用进排气管中的气体脉动进行。不需要排气节流，故不影响泵气损失，对经济性无影响；不需要EGR阀和EGR管路等，结构简单。电控更易实现。但内部EGR温度高，对NOx的抑制效果较外部EGR差。,(二)、后处理催化装置包括NOx的还原装置和CO、HC的氧化装置。1.NOx的催化还原装置采用添加轻柴油、提高排气中的HC、添加酒精、添加氨化合物等技术。1）酒精选择还原法酒精具有亲水性，与水蒸气的性质相似，酒精和氧化铝具有良好的促进NOx还原反应的性质，因此当氧化铝系催化剂采用酒精还原时，即使在氧和水蒸气
30、共存的排气中，也能显著降低NOx。,2）尿素（氨气）选择还原法（NH3-SCR法）系统由尿素箱、滤清器、尿素泵、尿素喷射器、SCR（selective catalytic reduction）控制单元以及SCR催化装置等组成。,上述反应最佳温度范围350-450。温度过低，反应不能有效进行；温度过高，会造成催化剂过热损伤，而且还会使还原剂NH3直接氧化而消耗，并生成新的NOx，特别是可能生成强温室气体N2O。,(三)、微粒捕集器1.柴油颗粒过滤器DPF柴油颗粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制作，排气通过多孔陶瓷滤芯进入排气支管，而微粒则滞留在滤芯上。在过滤器的入口处设置一个燃烧器，通过喷油器向燃烧器内
31、喷入少量的燃油，并供入二次空气，利用火花塞或电热塞点燃，将滤芯上的微粒烧掉。,2.DPNR系统微粒-NOx净化装置（DPNR：Diesel particulate and NOx reduction）采用陶瓷蜂窝状结构，入口和出口交叉堵塞。在载体内设有细孔，载体壁面和细孔内固化NOx吸附还原型催化剂。燃烧稀混合气时，装置中的吸附还原型催化剂将NOx吸附，在排气中的HC和CO以及还原剂的作用下，还原为N2。在混合气浓稀交变中，通过吸附和释放NOx时的氧化还原反应，在催化剂表面生成活性氧，促进PM氧化。,(四)、DPF的再生目前正在开发的再生技术有燃烧器法、电热塞、进排气节流、对燃料添加催化剂及向
32、滤芯喷射催化剂等。,1.电加热再生系统用电加热器加热DPF，并供给一定量的空气烧掉PM。因再生时不能继续工作，故需多个DPF。每个DPF再生所需能量少，但结果复杂。,2.连续再生系统通过前置氧化催化转换装置生产氧化性很强的NO2来再生后边的DPF。DPF中固化有氧化剂以提高其低温活性。,3.强制氧化催化再生系统通过发动机控制和氧化催化装置相结合，是DPF强制升温。发动机控制主要包括喷射时期、EGR、VGT（可变增压）、排气制动等，用以提高排气温度，使之达到前置氧化催化转换装置催化剂的活性温度，也可结合发动机控制，实施燃料后喷射（入下止点后喷射），以排出未燃HC，在前置催化转换装置中燃烧，由此加
33、热DPF达到再生的目的。,86,四、起动控制,起动是柴油机能否工作的先决条件。起动性能中最重要的就是起动的可靠性，即在规定的使用环境温度下迅速而可靠地起动，并能在需要时多次连续起动。它是柴油机工作可靠性的重要表现之一。,87,由于起动时所需的起动力矩和最低起动转速随温度降低而增加，所以，改善起动性能主要是降低起动阻力(包括预热润滑油，稀释润滑油或采用低温稠化润滑油、减压起动等)和改善着火条件(包括进气预热、冷却液预热、起动加浓、燃烧室局部加热、采用自燃性能好的燃料等)。,88,分隔式燃烧室(预燃室式和涡流室式)柴油机和一些小排量直喷式柴油机：通常在这些柴油机燃烧室内靠近喷油器的部位设置电热塞。
34、为减少柴油机暖车期间蓝烟排放和燃烧噪声，电热塞在柴油机起动后往往还要工作一段时间。,89,一、PT 燃油系统的组成及基本原理,90,1.PT燃油系统的组成输油泵3、稳压器4、柴油滤清器5、断油阀7、节流阀14 及调速器6、16 等组成一体，并称此组合体为PT燃油泵。,一般汽车上只装PTG两极式调速器16，而在特种用途或负荷变化频繁的汽车上加装MVS 或VS 全程式调速器。,当只装PTG 调速器时，节流阀14 与汽车加速踏板连接，踩动加速踏板可以使节流阀旋转，从而改变了节流阀的通过断面积。,若加装MVS 或VS 调速器，则节流阀保持全开位置不动。MVS 或VS 调速器在PTG调速器不起作用的转速
35、范围内起调速作用。,91,2.PT 燃油系统的基本原理由流体力学的原理知，流过孔口的液体数量与液体压力、流过时间及孔口断面积成正比，此外还与孔口的形状有关。当孔口断面积和孔口形状一定时，流过孔口的液体数量便取决于液体的压力（P）和流过孔口的时间（T）。在PT燃油系统中，当喷油器内的计量量孔的尺寸和形状选定之后，只要改变供给喷油器的燃油压力即供油压力，或燃油进入计量量孔的时间即进油时间发生变化，都会改变喷油器的喷油量。供油压力由PT燃油泵产生，供油压力的调节由调速器和节流阀进行，而进油时间则取决于柴油机的转速。,92,PT燃油泵由发动机驱动，但它与发动机之间无传动定时关系。因此，安装时无需校对定
36、时。PT燃油泵起供油、调压和调速等作用：在适当压力下将燃油供入喷油器；在柴油机转速或负荷发生变化时及时调节供油压力，以改变供油量满足工况变化的需要；限制柴油机超速和稳定怠速，若加装MVS 或VS 调速器还可使柴油机在任何转速下稳定运转。,93,1.PTG调速器PTG两极式调速器主要由调速器重块3、调速套筒5、调速柱塞6、低速校正柱塞2、低速校正弹簧1、高速弹簧9、高速校正弹簧4、怠速弹簧8 和怠速柱塞7 等组成。,PTG调速器不仅用来限制高速和稳定怠速，而且还能随柴油机转速的变化自动调节供油压力和校正柴油机的转矩特性。,94,1）高速控制 调速套筒5 的内腔通过调速柱塞6 的中心孔及径向孔与进
37、油口13、出油口14、怠速油道16 等相通。当发动机工作时，在调速器起作用之前，由于燃油压力的作用，怠速柱塞7 与调速柱塞6 两者的端面不相接触，保持一定的间隙，部分燃油即从此间隙经旁通油道12(5)流回输油泵的入口。当发动机转速升高时，重块3 的离心力增大，推动调速柱塞右移，使间隙减小，通过旁通油道的回油量随之减少，调速套筒内腔的油压即出油口14(3)的燃油压力增高，从而使喷油量不会由于转速升高喷油器进油时间缩短而减少。反之亦然。,95,2）怠速控制 柴油机怠速时将节流阀关闭，燃油经怠速油道16 供出以维持怠速运转。若转速降低，在怠速弹簧8 的作用下怠速柱塞7 左移，消除间隙后推动调速柱塞左
38、移，使怠速油道的通过断面积增大，喷油量相应增加，使发动机转速回升。相反，当怠速转速升高时，重块推动调速柱塞右移，怠速油道通过断面积减小，喷油量随之减少，使转速复原，从而稳定了怠速。,96,3）高速转矩校正柴油机转速较低时，高速校正弹簧4 处于自由状态。当转速升高到最大转矩转速时，高速校正弹簧开始与调速套筒5 接触。随着转速继续升高，调速柱塞右移，校正弹簧逐渐被压缩，使调速柱塞的移动受阻，从而延缓了燃油压力的增高，使喷油量相对减少，最终使柴油机的转矩随转速升高而有较大的下降。,97,4）低速转矩校正柴油机在最大转矩转速运转时，低速校正弹簧1 处于自由状态。当转速降低时，低速校正柱塞2 左移，低速
39、校正弹簧被压缩，使低速校正柱塞的移动受阻，从而延缓了燃油压力的下降，使喷油量相对增加，最终使柴油机的转矩随转速降低的趋势减缓。,98,2.MVS（mechanical variable speed）全程调速器,MVS 调速器柱塞左侧承受来自齿轮泵并经细滤网过滤的燃油油压，此油压随发动机转速的增减而增减，柱塞右侧承受MVS 调速器怠速弹簧8 和高速弹簧7 的弹力。,99,板动油门操纵杆，双臂杠杆轴和双臂杠杆随之转动，同时可以压缩或放松高速弹簧7，改变了发动机的最高转速。为了限定发动机的最高和最低转速，MVS 调速器上设有最高转速限位螺钉3 和怠速限位螺钉4。怠速时，调速器高速弹簧不起作用，怠速弹
40、簧维持怠速稳定。怠速转速可利用怠速限位螺钉进行调整。,100,在超过怠速的情况下，由于怠速弹簧的弹力较弱而完全压缩不起作用，只有高速弹簧起作用。转动双臂杠杆可以压缩高速弹簧使具有一定的弹力。当此弹力与油压平衡时发动机即可在这一转速下稳定工作。如果发动机转速再增加，则油压也要增加，燃油压力大于弹簧弹力，柱塞就要被推向右方，经旋转式油门来的流往喷油器的燃油，因通道断面积变小，压力迅速下降，喷油量减小，扭矩也迅速下降。最后，燃油几乎断流，转速不再增加，这就是这一弹簧弹力下的发动机最高转速。,101,由于MVS 调速器可以自由地改变弹簧弹力，因而就可任意改变发动机的最高转速。当油门操纵杆确定在哪个位置
41、，高速弹簧就被压缩在某一定位置，发动机就能在怠速与最高转速之间某一转速下稳定地工作。油门操纵杆位置改变了，发动机就在另一转速下稳定地工作，起到了全速调速器的作用。,102,3.断油阀通电时，阀片3 被电磁铁4 吸向右边，断油阀开启，燃油从进油口经断油阀供向喷油器。,断电时，阀片在复位弹簧2 的作用下关闭，停止供油。因此，柴油机起动时须接通断油阀电路，停机时须切断电路。若断油阀电路失灵，则可旋入螺纹顶杆1 将阀片顶开，停机时再将螺纹顶杆旋出。,103,1 进油回油阶段当曲轴转到（进）排气行程上止点时，针阀12 升起，环形空间16 将进油孔17 与回油孔18 连通。这时计量量孔15被关闭，从PT燃
42、油泵来的柴油经进油量孔A、进油孔17、回油孔18 和D 返回柴油箱。在此阶段，柴油在喷油器内循环流动有利于针阀和针阀体的冷却和润滑以及排除柴油中的气泡。,104,2 计量阶段当曲轴旋转到上止点后44时，针阀升起到计量量孔15被打开的位置，这时进油孔17 和回油孔18 均被关闭。柴油经计量量孔进入喷油嘴头1 的内腔。曲轴继续转到上止点后60时，针阀上升到最高位置，随后便停驻不动，直到压缩行程上止点前62针阀才开始下降。在压缩行程上止点前28时，计量量孔关闭。从计量量孔开启到关闭这段时间为柴油计量阶段，也就是喷油器的进油时间。,105,3 喷油阶段当曲轴转到压缩行程上止点前22.5时，随着针阀迅速
43、下行，喷油嘴头内腔的燃油以很高的压力喷入气缸。直到压缩行程上止点后18喷油结束，针阀锥面与喷油嘴头内锥面接触。,106,4 回油阶段在此阶段环形空间将计量量孔与回油孔连通，开始回油。,107,四、PT燃油系统的特点,l)PT燃油泵为低压输油泵，在标定工况时的输油压力仅为1.2MPa。因此，无需高压油管及管接头，因而减少了漏油的可能性和不正常喷射现象。2）燃油泵输出的柴油只有20经喷油器喷入气缸，其余80对喷油器进行冷却和润滑之后返回柴油箱，这有利于提高喷油器工作的可靠性和使用寿命。,108,3）喷油器具有计量、增压和定时喷射等多种功能。由于针阀下行速度快，喷射压力可高达105.6MPa，再加上喷孔直径仅为0.2mm，喷孔数多达7 10个，因此喷注雾化良好。4）在柴油机全部转速范围内，大体上在同一时刻进行喷射和燃烧。因此，不需装设喷油提前器来自动调节喷油提前角。5)PT 燃油系统中只有针阀和针阀体一对精密偶件。,
