淺析柴油機(jī)共軌系統(tǒng)中軌壓的有效控制

孟凡超

摘 要：詳細(xì)分析了柴油機(jī)和傳感器的電氣特性，闡述了高壓共軌系統(tǒng)的工作原理和控制策略。同時(shí)分析了柴油機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中速度不穩(wěn)定的問題。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);高壓共軌;速度;傳感器

1 前言

該項(xiàng)目采用D2876LuE622高壓共軌系統(tǒng)電控柴油機(jī)。人類柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常用于國內(nèi)汽車工業(yè)或海洋工業(yè)，并首次用于鐵路機(jī)車。用于機(jī)車發(fā)電的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有比船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更高的速度要求，并且柴油發(fā)動(dòng)機(jī)速度必須隨負(fù)荷變化保持恒定。因此，柴油機(jī)的調(diào)速性能對(duì)機(jī)車發(fā)電非常重要，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響柴油機(jī)的運(yùn)行和整車的性能。詳細(xì)分析了電子柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。在充分了解柴油機(jī)特性，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性問題的基礎(chǔ)上，柴油機(jī)數(shù)據(jù)解決方案，取代了傳統(tǒng)的柴油機(jī)數(shù)據(jù)處理。問題。電子控制器，低速皮帶速度控制。

2 柴油機(jī)高壓共軌電控系統(tǒng)的開發(fā)

自1970年代以來，電子控制噴射系統(tǒng)的開發(fā)和研究經(jīng)歷了三代的歷史，是第一代的位置控制噴射系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是在不改變柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，良好的繼承，生產(chǎn)技術(shù)改造和促進(jìn)當(dāng)前模型，缺點(diǎn)是小，準(zhǔn)確性差、控制精度很難控制注入速度和注入壓力，第二代流體控制燃油噴射系統(tǒng)、更靈活，具有精確的優(yōu)勢(shì)注入問。定量和噴射定時(shí)控制，可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制獨(dú)立氣缸，提高高壓噴射流的能力，第三代是注入壓力控制的控制系統(tǒng)，即電子共軌噴射系統(tǒng)，克服了冷杉的缺點(diǎn)。第一代柴油機(jī)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)高壓注射，注射壓力，注射壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以提高柴油機(jī)的低速低負(fù)荷條件下的性能，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)注入和調(diào)整噴射速度，可以自由選擇注射時(shí)間和注射體積，注入特性，燃燒過程優(yōu)化，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好，適應(yīng)性強(qiáng)，可以看出TEM電子控制高壓共軌系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢(shì)，是柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

3 高壓共軌電控系統(tǒng)

系統(tǒng)組成：共軌系統(tǒng)包括電子控制的燃料噴射器，電子控制的高壓油泵，共軌管，高壓油管和電子控制單元（ECU）。通過激勵(lì)控制電流打開電控噴射器。其中，電磁閥（進(jìn)氣閥，壓力控制閥，PCV）是共軌壓力控制系統(tǒng)的核心控制部件，安裝在油泵和高壓油泵之間的低壓油管上。可以看出，電控高壓共軌系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)，是柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。高壓油泵還與預(yù)供給泵組合，拆卸預(yù)供給泵齒輪系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。高壓共軌是高壓容積燃燒室，其可以存儲(chǔ)和分配高壓燃料并抑制高壓燃料的壓力波動(dòng)。泄壓閥安裝在共軌上，可提供安全保護(hù)，防止共軌壓力超壓和噴油器泄漏。同時(shí)，電子控制單元安裝壓力傳感器以檢測(cè)共軌壓力?？刂圃恚汗曹墘毫τ晒?yīng)的油量，噴射的燃料量和其體積決定。通過電磁閥的控制，可以調(diào)節(jié)高壓油泵的油量以調(diào)節(jié)供油量。電磁閥的控制由ECU控制。通過調(diào)節(jié)比例電磁閥中的電流來調(diào)節(jié)滑閥的滑動(dòng)位置，并靈活地改變?nèi)剂瞎?yīng)脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)了共軌系統(tǒng)中軌道壓力的有效控制，從而實(shí)現(xiàn)了總的通路?？刂栖壍老到y(tǒng)的燃料量。E高壓油泵，使燃油均勻霧化?；钊敳康目刂剖彝瑫r(shí)由高壓燃料管線和共軌高壓燃料中的噴嘴的壓力控制。在油室中，相同的油壓同時(shí)向控制活塞的頂部和針閥上的錐體施加壓力。

4 控制原理

4.1 電子控制單元EDC是電子控制系統(tǒng)的核心，包括單芯片模塊，輸入信號(hào)處理模塊，輸出驅(qū)動(dòng)模塊，電源模塊，通信模塊等。EDC查詢歷史以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和確定的燃料噴射量確定目標(biāo)值。然后，根據(jù)傳感器信號(hào)，改變噴射壓力，并且控制策略控制噴射壓力以實(shí)現(xiàn)恒定壓力噴射。為了實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的最佳性能，良好的控制算法和策略是電子控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保證。影響控制的關(guān)鍵參數(shù)：駕駛員的速度要求由手柄水平?jīng)Q定，曲軸速度傳感器用于測(cè)量柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度。最終控制保證兩者之間的零偏差。凸輪軸傳感器用于確定點(diǎn)火氣缸和燃油噴射起始點(diǎn)。預(yù)噴油量受噴射時(shí)間長度，噴嘴尺寸和數(shù)量以及共軌壓力的影響。

4.2 傳感器的功能是實(shí)時(shí)檢測(cè)柴油機(jī)操作。測(cè)量信號(hào)處理EDC的昏迷，EDC用來修改控制策略中的參數(shù)。這個(gè)項(xiàng)目使用5V電源，傳感器部分在EDC電路提供的。傳感器的實(shí)際應(yīng)用（1）共軌壓力傳感器。安裝在測(cè)量管的高壓共軌，這是影響注塑參數(shù)的關(guān)鍵。（2）曲軸傳感器。安裝在曲軸的邊緣測(cè)量凸輪軸速度傳感器（3）。安裝在凸輪軸的邊緣定位燃油噴射。（4）冷卻水溫度傳感器。柴油發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行監(jiān)控、冷卻水溫度高于98℃，報(bào)警提示。超過102度，準(zhǔn)備停止。（5）進(jìn)氣溫度傳感器。監(jiān)控柴油發(fā)電機(jī)的操作。當(dāng)溫度高于75度，將顯示警報(bào)。（6）燃料壓力傳感器。之間的管道安裝在低壓泵、高壓泵，觀察傳感器的壓力值，確定低壓油正常。（7）油壓傳感器。柴油機(jī)監(jiān)測(cè)單位工作。當(dāng)機(jī)油壓力低于極限速度和停止發(fā)動(dòng)機(jī)。

5 共軌壓力控制策略

5.1 啟動(dòng)軌道壓力控制

5.1.1 在啟動(dòng)過程中，由于油泵凸輪軸的速度較低，必須快速建立共軌油壓。必須使用早期PCV閥關(guān)閉起始點(diǎn)。在此階段，控制軟件使用PCV閥的開環(huán)模式，該模式以固定頻率打開和關(guān)閉。共軌油壓可在1s以上25MPa以上獲得。

5.1.2 ECU檢測(cè)到氣缸密封信號(hào)后，在氣壓達(dá)到目標(biāo)值之前：ECU驅(qū)動(dòng)兩個(gè)P-C-V閥，以與速度同步工作。通過閉環(huán)控制方法，高壓油泵凸輪整個(gè)上升段的供油迅速轉(zhuǎn)換為開環(huán)控制模式，迅速建立目標(biāo)軌壓。當(dāng)軌道壓力高于最小噴射壓力時(shí)，主噴射標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為1，并且ECU根據(jù)冷卻水溫度和速度圖獲得低速濃縮油。并將其轉(zhuǎn)換為噴射脈沖寬度以開始噴射。

5.1.3 燃油軌壓力達(dá)到目標(biāo)值后，柴油機(jī)達(dá)到最低怠速前：同時(shí)，預(yù)噴射標(biāo)志設(shè)定為1，并且ECU基于油的總量和轉(zhuǎn)數(shù)分配油量。通過預(yù)噴射產(chǎn)生的冷焰反應(yīng)在主噴射之前增加燃燒室溫度，改善柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，并促進(jìn)燃料霧化。

5.2 噴射壓力的預(yù)控制當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)快速加速時(shí)，其速度會(huì)隨著加速器的燃料供應(yīng)而增加。并且目標(biāo)噴射壓力通常在短時(shí)間內(nèi)顯著增加，以減少煙灰和微粒排放。因此，為了盡快增加共軌油壓，接近目標(biāo)噴射壓力，預(yù)控制模式驅(qū)動(dòng)PCV閥供油，連續(xù)供油角T大于5°（凸輪）。預(yù)供給泵從低壓入口通過孔進(jìn)入控制室，而另一個(gè)進(jìn)入控制室的閥體部分。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)閥未通電時(shí)，低壓油通道和控制室之間的連接被阻擋。在液壓和彈簧力的作用下，控制室中的滑閥被抬起，中間凸起部分位于通向泵柱塞室的油通道上方。此時(shí)，低壓燃料直接連接到柱塞室。如果此時(shí)供油裝置的三作用凸輪下降，則油可以被吸入柱塞室。

油壓啟動(dòng)后，三運(yùn)動(dòng)凸輪到達(dá)下止點(diǎn)。由于進(jìn)油口和柱塞室之間的單向閥，無論閥芯的位置如何，油在油壓階段都不會(huì)流回入口。在三移動(dòng)凸輪的跳閘期間的某一點(diǎn)，可以停止電源以調(diào)節(jié)柱塞室的入口。當(dāng)壓縮燃料壓力大于連接到流動(dòng)管線的共軌燃料壓力時(shí)，油閥打開到共軌中。同時(shí)，如果電動(dòng)閥連接到電磁閥，控制室和低壓油管，低壓油管將迅速返回油箱。由于節(jié)流孔的功能，燃料控制室不會(huì)及時(shí)補(bǔ)充，壓力會(huì)下降，導(dǎo)致液壓?；y的作用使物料下降，其中凸起進(jìn)料和進(jìn)料。

5.3 啟動(dòng)后的軌道壓力控制計(jì)算后，將多余的燃料壓回到低壓罐中，剩余的燃料量被壓縮為高壓。油通過高壓油管泵入共軌，共軌管中的高壓燃料通過高壓油管進(jìn)入電子噴油器，大大降低了泵油的消耗。在達(dá)到目標(biāo)油量之后，電子控制單元發(fā)出信號(hào)以關(guān)閉電磁閥并通過彈簧預(yù)緊固吸盤。低壓入口回路斷開。隨著柱塞繼續(xù)下降，柱塞室中的壓力降低。當(dāng)達(dá)到下死點(diǎn)時(shí)，柱塞反轉(zhuǎn)并開始油壓。然后，電子控制單元首先基于最終燃料噴射量和轉(zhuǎn)速檢查油壓力圖，以確定目標(biāo)軌道壓力的基本值，即，最終目標(biāo)軌道壓力PfIN。然后，將當(dāng)前軌道壓力反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并通過實(shí)時(shí)控制算法獲得實(shí)際軌道壓力控制量Pf。通過查詢映射獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)占空比PWM，然后輸出到電磁閥，高壓油泵的比例油輸入量T完成共軌壓力控制。由于燃料噴射和噴射器的燃料泄漏，每次噴射后需要調(diào)節(jié)壓力。在高壓泵柱塞的向下壓力期間，控制電磁閥的通電時(shí)間T，使得可以控制油泵的低壓燃料量以變成共軌高壓燃料量。因此，共軌管內(nèi)的燃料壓力保持穩(wěn)定，精度高，響應(yīng)速度快，燃料利用率提高。

6 結(jié)束語

柴油電子控制的共軌技術(shù)是通過共軌直接或間接地形成恒壓燃料，并將其分配到每個(gè)噴射器。通過集成在每個(gè)噴射器中的高速電磁開關(guān)閥的打開和關(guān)閉來確保柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳霧化。燃料利用率高。

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