高压共轨燃油喷射的发展趋势与展望
高压喷射、可变喷油量和喷油定时的精确控制以及喷油速率的柔性控制是柴油机燃油喷射系统的发展方向。而电子控制技术在柴油机上应用的日趋成熟使这些不再是可望而不可及了,尤其是高压共轨电控燃油喷射系统的出现使柴油机喷油系统的前景越来越光明了。它不仅有能力实现现代燃油系统所要求的各关键技术,使发动机达到最佳的经济性、排放性、动力性以及舒适性的要求;而且其结构简单,大大降低了新型发动机的制造成本。共轨式燃油喷射系统对于车用柴油机来说是一种最佳选择,也将是燃油喷射系统的发展趋势。
笔者认为,柴油机电控燃油喷射系统今后的发展趋势大致有以下几个方面:
(l) 在燃油喷射系统结构得到完善、材料性能得到改进的基础上适当提高燃油喷射压力,达到200MPa左右,甚至超过200MPa。以改善发动机的排放和燃油经济性。
(2) 改善电控系统的抗电磁干扰能力。由于电控系统中各电子部件受到电磁环境的影响,从而严重干扰电子部件的工作性能,因此确保电子部件在严峻的电磁环境下工作的可靠性和稳定性就变得很重要了。
(3) 提高电控燃油喷射系统的自诊断能力。采用自诊断系统用以监测电控燃油喷射系统各部件的工作情况。
(4) 柴油机变工况下燃油流动压力波的计算和控制研究。
(5)提高各部件的工作可靠性。尤其是电磁阀、喷油器等关键部件,既要求其响应速度快、高压稳定性好,同时可靠性好、寿命长。
(6) 电控喷油系统与柴油机优化匹配的研究。
(7)进一步简化结构、降低成本。
国内外高压共轨式系统的研究现状，高压共轨系统作为一种高度柔性的燃油喷射系
统，给柴油机的结构设计和性能优化带来了广阔的自由空间，但系统中大量参数的可变性也增加了废气排放、噪声水平、经济性和动力性之间折衷优化匹配的困难。研究热点有：a．高压共轨系统的恒高压密封问题。
b．共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀
问题。
c．高压共轨系统三维控制数据的优化问题。
d．微结构、高频响电磁阀所涉及的制造过程中
的关键技术问题。
但是从总体上讲，我国的柴油机电喷技术仍滞后于世界上许多发达国家，主要在四
个方面急需加强。
(1)高速高压电磁阀是关键部件，国外已达0．27ms的开闭周期，而我国仍处于研制
阶段，所涉及到电工材料、微电子技术方面的问题较难解决。
(2)在共轨式喷油系统中，供油泵的供油量控制尚缺少灵敏的控制机构，因此在供
油过程中油压与油量的脉动变化仍制约着供油量的准确性。
高小娟：柴油机电控共轨系统的控制技术
(3)在执行机构的开发研制上，仍限于传统的机械装置，未能从根本上向机电一体
化和微电子化方向发展。
(4)共轨油道中的控制油多以中、高压为主，因此许多工作部件因为润滑不当使磨
损加剧，影响密封面泄漏增加，在产生泄漏后降压不可避免；今后对加强密封、防止泄
漏最佳材料的研究有待于加强。
1．4．1电控共轨式燃油喷射系统发展的热点和难点
柴油机电子控制系统本身也不是万能的，一方面是因为它参与柴油机的控制的主要
作用，是使被控对象柴油机能在接近于其最优运行状态下工作，而该最优运行状态则完
全取决于发动机本身，与控制系统的存在与否无关。另一方面，柴油机微单片机电子控
制系统也存在一些固有缺陷，可靠性问题首当其冲。在实际应用中，电磁干扰问题是单
片机系统必须解决的重要问题，若不采取有效措施，控制系统无法工作。柴油机电子控
制技术的两个明显特点是：柴油喷射电控执行器和柴油电控喷射系统的多样化。柴油机
电子控制技术的关键和难点，就是柴油喷射电控执行器，也即电控柴油喷射系统。主要
控制量是喷油量和喷油定时。对电控共轨式燃油喷射系统来说，主要难点在于：
一是如何解决高压共轨系统的恒高压密封问题；
二是如何解决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闯题；
三是如何解决高压共轨系统的多MAP(三位控制数据表)优化问题；
四是如何解决微结构高频响电磁开关阀设计与制造过程中的关键技术问题。
1．4．2共轨系统的发展趋势
高压共轨电控喷油系统自问世以来，德国BOSCH公司、日本DENSO公司、美国
DELPHI公司等多家厂商已经开发出不同结构的高压共轨电控喷油系统，且广泛应用于
多种柴油机上。系统的喷射压力正在从120～150MPa向180-200MPa的水平发展，高速
电磁开关阀的响应速度、控制精度等也在逐步提高。主要是因为高压喷射在改善排放的
同时，由于其燃烧急速而使气缸燃烧压力急剧上升，发动机噪声和振动急剧增大。这种
噪声和振动对于车用柴油机，尤其是轿车柴油机是不可容忍的。为此，必须在燃油的主
喷射之前，有适当的、多次的预喷射，以此来控制预燃速度，减缓气缸燃烧压力上升速率。为了有效地减少炭烟和微粒的排放，在主喷射之后，还需要有适当、多次后喷射。
这些喷射特性要求喷油系统必须有更高的响应速度，更精确地控制精度。为此由德国Siemens公司、Bosch公司相继开发的采用压电晶体驱动器的新一代高压共轨电控喷油
系统应运而生，其核心是采用压电晶体驱动的高速开关阀，取代高速电磁开关阀驱动电
控喷油器，实现了精确控制的、多次的预喷射和后喷射，使高压共轨喷油系统的特性有
了明显改善。
目前，各家公司都在大力开发第二代电控共轨系统。第二代、第三代电控共轨系统
将具有更出色的控制功能、更可靠、更紧凑、价格更便宜。专家们认为：电控共轨系统
必将以不可阻挡之势迅速发展，并将逐步替代现有的机械式燃油系统。总之，电控共轨
大连理工大学硕士研究生学位论文
喷油系统的进一步发展与优化涉及到执行器、传感器、计算机和控制技术，是一门综合
性的新型技术，其应用前景一片光明。综合分析国内外的研究历史和现状，电控共轨喷
油系统将在以下几个方面得到进一步的发展和完善：
a．研发新型智能型传感器；
b．提高整个喷油系统的可靠性，降低制造成本：
c．采用先进的控制模式与算法；
d．结构的进一步改进；
e．电磁阀的研发；
f．共轨系统控制功能的优化与改善。
随着我国汽车产量和汽车保有量的逐年增加城市大气污染已引起人民群众和环保部门的重视我国将实施更为严格的排放法规因而采用电控柴油喷射技术的迫切性已摆在汽车工业界的面前由于电控柴油喷射系统执行机构比较复杂各种系统各有利弊既要开发具有发展前途的电控共轨系统也要考虑我国国情和排放法规落后于国外发达国家水平的现状迅速开发研制形成自己的电控柴油机产品时间控制式电控燃油喷射系统第二代电控喷油系统虽然大大
优于位置控制式电控燃油喷射系统第一代电控喷油系统但其关键技术高速高压电磁阀的制造难度大国外似乎已解决制造技术在我国汽车工业水平和电子技术相对落后的情况下要达到这个水平需要付出艰巨努力不可盲目追求第二代控制系统而应该从实际出发逐步发展。柴油机电喷系统的优化控制涉及到执行器传感器计算机和控制技术是一门综合性的新兴技术，综合分析国内外的研究历史和现状柴油机电喷系统应将在研制新型智能型传感器、采用总线控制技术、提高故障诊断及紧急运行能力、集成电喷系统与车辆其他电控系统、实现整车的优化控制、采用先进的控制模式与算法等方面得到进一步发展和完善
未来的柴油机燃油喷射装置将向着喷射压力高压化及灵活调整喷油量及喷油定时自由控制喷油速率最佳控制的方向发展全电子控制的燃油喷射系统是实现燃油过程柔性控制的必然趋势
在国外，一直都在研究先进的燃油系统，且往往超前于发动机和汽车的开发。然而，传统上我国由于燃油喷射系统的技术基础比较差，还有就是人们的观念跟不上，市场过分强调价格和低成本，推动技术进步的动力不足，所以研发工作重视程度不高，投入不高，因此燃油系统的研发常常滞后于柴油机的发展，不能很好地满足柴油机的配套要求，一定程度上对我国柴油机和汽车的发展有一定制约作用。
柴油机电控共轨式燃油喷射技术是一种全新现代微机控制技术，该系统对降低柴油机的排放有着最关键的作用，它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。该技术的主要特点是：1)采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀；2)采用共
轨方式供油；3)高速电磁开关阀频响高，控制灵活；4)系统结构移植方便，适应范围宽。这一技术的研究与开发热点问题有：1)对高压共轨系统的恒高压密封的研究问题；2)对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的研究问题，3)对高压共轨系统的多MAP即三维控制数据表优化的研究问题；4)对微结构、高频响电磁开关阀设计与制造过程中的关键技术的研究问题等。在机械方面，对于电控高压共轨式喷射系统，国外开发商正在着眼于提高燃油喷射压力和精确性，以使燃油更充分燃烧，其中最高压力可达260Mpa。在高压油泵、油路，喷嘴的材料和加工过程上进行改进方法有：1)对泵轴及驱动系统进行专门设计以增强其刚度和硬度。2)减小喷油孔直径，该直径小于0．2ram，最小可达0．12mm和增加油孔数目。3)减小喷油提前角，增大燃烧室直径和提高压缩比。4)进一步减少零部件，因为较少的零部件意味着较少的管路、接头和振动。在电气方面，重点在于执行器和EC
U的设计。国内对柴油机电控燃油喷射系统的研究起步较晚，在20世纪90年代才开始
有几家单位研究，但呈后起直追之势，在控制理论、系统组成、关键零部件研究等方面取得了一些进展。
由前述目前的状况可知，电控高压共轨式喷射系统是未来最有前景的控制系统，对于燃油喷射控制的原理，各种共轨喷射系统近期变化较小。可以说将来的柴油机燃油喷射系统将会是高喷射压力、喷油量及喷油定时可灵活控制、最佳喷油速率控制的这样的一个趋势，全电子控制的燃油喷射系统是实现燃油喷射过程柔性控制的必然趋势f1引。综合分析柴油机电控燃油喷射系统的研究历史和现状，柴油机电控喷射系统应将以下几点作为发展动向：
1)使高压技术进一步发展。最根本的解决尾气排放达标问题办法是提高共轨压力。电控高压共轨燃油
喷射系统的发展趋势是喷射压力达180’200MPa，甚至出现了“超高压喷射”的概念。但相关研究也指出，在综合考虑油束贯穿距离足够大、压力提高值对燃烧改善效果较明显的前提下，最高喷射压力取l80 MPa。2)喷孔L直径向更小化发展、响应时间更短化和功率消耗更低化从而提高关键部件的可靠性和寿命。由于喷射压力的提高，在电磁阀、喷油器的要求上相应提高，要求其响应速度快，高压稳定性好，同时可靠性好，使用时间长，这将都取决于零部件制造技术的发展。关键技术采用压电晶体喷油器而取代以前的电磁阀。3)共轨系统
具有更好的经济性。柴油机电控高压共轨喷射系统的研究前景和趋势：大力研制新型智能型传感器，如研究更高精度和响应速度的传感器；新型喷油器的研究，控制精度和速度的提高，喷油器的加工难度的降低，喷油器寿命的加长；共轨燃油压力波动的控制和计算的研究，如持续恒压反馈控制的进一步深入研究和完善，最佳控制策略的研究，入反复多次喷射的控制技术以及通过控制压力调节喷油规律等161，安全保护与提高故障诊断及紧急运行能力的研究；研究整个喷射系统优化匹配；提高整个喷油系统的可靠性，降低制造成本；研究应用新材料和新的表面处理技术；提高喷油系统的耐久性等等。
柴油机电控燃油喷射系统发展应加强研究的内容未来的柴油机燃油喷射装置将向着喷射压力高; 喷油量及喷油正时可灵活控制; 喷油速率可控制在最佳的方向发展, 全电子控制的燃油喷射系统是实现燃油喷射过程柔性控制的必然趋势。综合分析国内外对柴油机电控燃油喷射系统的研究历史和现状, 应在以下几方面进一步加强研究:
( 1) 高速、强力电磁阀的研究开发;
( 2) 高压转子式和直列式喷油泵原件的研究开发;
( 3) 柴油机变工况下燃油流动压力波的计算与
控制研究;
( 4) 电控系统软、硬件的研究开发;
( 5) 最佳喷油规律的研究;
( 6) 电喷系统与柴油机优化匹配的研究;
( 7) 新型及智能型传感器的研制;
(8) 安全保护与提高故障诊断及紧急运行能力
的研究;
( 9) 集成电喷系统、车辆其它电控系统及整车优
化控制的研究。
结论
柴油机电控燃油喷射系统是一个动力机电一体化系统, 仅通过电子学途径进行喷油定时和油量的实时优化不足以全面改善柴油机性能。只有按照机电一体化途径, 同时变革柴油机的固有特性, 才能开发出真正的高效低污染的电控柴油机。
高压喷射系统的研究目标和方向
(1)研究目标
就燃油喷射控制原理而言, 各种共轨喷射系统近期不会有大的变化。未来的柴油机燃油喷射系统将向着高喷射压力、喷油量及喷油定时可灵活控制、最佳喷油速率控制的方向发展, 全电子控制的燃油喷射系统是实现燃油喷射过程柔性控制的必然趋势。综合分析国内外对柴油机电控燃油喷射系统的研究历史和现状, 柴油机喷射系统应将以下几点作为研究目标:
a. 进一步高压化。为解决尾气排放达标问题,最根本还是提高共轨压力。电控高压共轨燃油喷射系统的发展趋势是喷射压力达180~ 200MPa, 甚至出现了/ 超高压喷射0的概念。当然, 喷射压力也不是越高越好, 相关研究指出, 在保证油束贯穿距离足够大、压力提高值对燃烧改善效果较明显的前提下,最高喷射压力取180MPa为宜。
b. 更小的喷孔直径、更短的响应时间和更低的功率消耗, 提高关键部件的可靠性和寿命。随着喷射压力的提高, 对电磁阀、喷油器的要求相应提高, 要求其响应速度高, 高压稳定性好, 同时可靠性好, 寿命长,这将依赖于零部件制造技术的发展。关键技术如采用压电晶体喷油器代替原有的电磁阀进行控制。
(2)研究方向
柴油机高压共轨喷射系统的研究方向为:
a. 新型智能型传感器的研制, 更高精度和响应
速度的传感器的生产和应用。
b. 新型电磁阀的研究。未来的电磁阀要求有更
快的响应能力、工作精确性、重复、可靠性以及良好
的流通能力。如采用压电陶瓷驱动器研制高响应电
磁阀。
c. 共轨燃油压力波动的控制和计算的研究, 持
续恒压反馈控制的进一步深入研究和完善。
d. 最佳控制策略的研究, 即多次喷射的控制技
术以及通过控制压力调节喷油规律等。
e. 安全保护与提高故障诊断及紧急运行能力的
研究。
f. 研究整个喷射系统优化匹配。
国内外发展趋势
电控高压共轨燃油喷射系统的应用使柴油机的排放、噪声及燃烧性能都得到了很大改善，远远超过了传统内燃机，大大增强了柴油机的竞争力。随着电子技术、材料技术以及控制理论等的不断发展，该技术还具有很大的发展潜力，进一步的研究主要体现以下趋势：
a．设计开发新的执行器．以及通过对高压油泵、喷嘴材料和加工过程的改进进一步提高燃油喷射压力及其精确性，使燃烧更为充分I侧。
b．通过最优控制、自适应控制、预测控制等控制理论的研究，将模糊控制、人工神经网络、基于非线性的滑模控制、基于辨识模型的自适应控制等运用到电控高压共轨燃油喷射系统中，改进其控制策略。
C．研究新的喷油规律|12I。随着柴油车数量增加，柴油机尾气已经成为大气的主要污染源之一。因此，；世界各国都在积极探索新方法和采取有效的技术措施主动减少和控制污染物的排放．欧洲已经制订出严格的欧V、欧VI排放法规。预计2014年开始实施欧VI排放法规。因此，必须不断研究满足新的排放标准的喷油规律，进一步降低柴油机的排放。
d．燃油喷射系统的数值模拟技术。通过仿真软件建立电控高压共轨燃油系统的数值模型．分析燃油的喷射过程及系统参数对燃油喷射特性的影响．为燃油系统的优化设计、故障分析提供理论依据[13,141，降低产品开发成本，缩短开发周期。
e．传感器技术。随着喷射压力的不断提高．要求有更高精度和响应速度的新型智能传感器。f．解决高压共轨系统的恒高压密封问题|161。高压共轨系统的密封性能影响燃油喷射压力的提高和柴油机性能。传统燃油系统和电控泵只在20～30℃A内高压供油，油泵驱动扭矩的峰值很高，但泄漏时间很短．而高压共轨燃油系统在一个循环内都高压供油，喷油器中的针阀偶件和控制活塞偶件长期处于恒定高压中，泄漏量大幅增加，因此，必须进一步解决零部件的恒高压密封问题。
g．解决共轨压力的微小波动造成的喷油量不均匀问题【闭。高压共轨系统的动态压力稳定性直接影响系统理想喷油规律的实现，因此。对高压共轨系统压力波动性的研究已经成为当前的热点之一。
h．解决高压共轨系统的多MAP优化问题。电控燃油系统中，ECU根据其内部存储的MAP 控制喷射过程。现有的电控泵ECU中只有喷油量MAP和喷油定时MAP，而高压共轨燃油系统除这两者外，还有喷油压力MAP和预喷射MAP等。控制数据较多。要根据排放和燃油耗进行优化，工作量很大。因此需要研究统计学方法、神经网络模型映射MAP数据、自学习优化方法等很多关键技术．以解决多MAP优化问题。
针对我国总结
目前我国对高压共轨燃油喷射系统的研究与开发尚处于起步阶段，发动机燃油喷射系统由机
械式喷射系统向电控式喷射系统过渡还主要依靠国外技术来实现。为尽快提高我国的自主开发和核心竞争力。应不遗余力地在电控喷油器、液力控制阀、喷油嘴偶件和高速执行器、ECU 软硬件等关键零部件的制造以及控制策略和功能、匹配标定技术、提高产品可靠性和安全、降低制造成本等方面开展研究。
高压共轨系统的不足
1，该系统的共轨管燃油压力调整十分复杂存在建立时间和建立精度的矛盾即缩短调节时间将很可能导致共轨管内的燃油压力超调一般共轨管燃油压力需要在柴油机的几个循环内才能完成调整在一个循环中并不能实现各缸的独立调节,
2，随着共轨管燃油压力的不断提高会要求传感器具有更高的精度对系统各部件的工作性能要求也会越来越苛刻,
3，油品的适应性差用户维修保养的成本高高压燃油喷射系统必须使用符合国Ⅲ标准以上的低硫柴油且共轨发动机的电控系统故障必须依靠
专业故障诊断仪器进行检测和维修
研究方向
目前共轨系统存在的主要问题：系统组成价格较高，技术方面垄断性突出且系统对燃油的清洁性要求较高，因此进一步的研究与开发热点主要体现在以下几个方面
1，进一步解决高压共轨系统中由于共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀的问题以保证高压共轨系统的动态压力稳定性实现系统理想喷油规律,
2，通过增加喷孔数目减小的喷孔直径进一步完善喷油器以便使燃油雾化更好提高的喷射压力可保证足够高的喷油速率
3，解决微结构高频电磁开关阀的设计以及制造过程中的关键技术问题使其具有更快的响应能力工作精确性重复性可靠性以及良好的流通能力
4，解决高压共轨系统的恒高压密封问题
5，研制具有更高精度和响应速度的新型智能传感器和执行器完善控制单元
6，通过仿真软件建立电控高压共轨燃油系统的数值模型分析燃油的喷射过程及系统参数对燃油喷射特性的影响为燃油系统的优化设计、故障分析提供理论依据，从而降低产品开发成本缩短开发周期，优化整个喷射系统的匹配
7，改善喷油系统的响应特性以实现多次喷射,
8，提高系统的可靠性和寿命以降低成本
9，由于系统对燃油的清洁性要求较高，期待政府采取措施确保燃油质量以适应电子控制高压共轨燃油喷射系统的要求
对我国而言
目前我国对高压共轨燃油喷射系统的研究与开发尚处于起步阶段还不具有自行开发应用的能力缺乏自己的核心技术燃油喷射系统由机械式喷射系统向电控式喷射系统过渡还主要依靠国外技术来实现例如国产的柴油机主要依靠博世德尔福等跨国集团在我国的合资或独资公司生产的新产品为尽快提高我国自主开发能力和核心竞争力我们应不遗余力地在电控喷油器液力控制阀以及高速执行器和ecu 软硬件等关键零部件的制造及其可靠性降低制造成本等方面加大研究开发力度提升自主研发现代柴油机和柴油轿车的能力加快我国轿车柴油化生产和销售比例同时对缓
解我国能源短缺和环境保护具有重要的现实意义
可用可用中
2．2发展趋势
目前。国内外很多学者已成功应用计算机技术对共轨柴油机燃油喷射系统进行了仿真计算，并研发各种试验台架，获得了大量的试验数据。研究结果表明．采用ECU技术对于提高柴
油机的动力性和经济性．改善有害物质排放有很大帮助。就原理而言，各电控共轨喷油系统基本上是一致的，一定时期内不会有很大变化，建议今后我们的研究从以下几个方面来开展：1、对柴油机电控共轨喷油系统中的关键部件——电磁阀的研发是未来发展方向之一。该系统要求电磁阀具有快速响应能力、工作精确性、重复性、可靠性以及良好的流通能力，其中响应特性是最重要的，一般要求响应时间仅为几个毫秒。近年来，国内外在利用压电陶瓷驱动器研制高响应电液开关阀方面取得了一些进展。在电控共轨喷油系统中采用压电陶瓷阀是未来的一种可能。
2、电控喷油器是共轨燃油喷射系统的重要组成部分，其结构参数对柴油机的性能有重要影响。目前，对于高压共轨系统配机开展的主要工作是在不改变进排气系统和燃烧室结构的基础上，对喷油系统和喷射控制策略进行合理的设计和优化。因此，有必要将燃烧室结构参数和喷射系统参数结合起来优化研究，使柴油机的整体性能达到最佳。
3、进行全工况下共轨喷射系统参数研究。国内外学者对喷油器结构参数的优化方面开展过大量工作，且大多数是针对车用和小型柴油机，设计出了个别工况下最优结构参数的喷油器。但是对全工况下共轨大功率柴油机喷油器结构参数优化的研究还没有开展过。对于海军舰艇主动力的大功率柴油机而言，由于海上环境复杂多变，使得柴油机工况变化频繁。对于舰上的柴油发电机而言，也有多种工况，在平时只要满足各种电器设备的正常用电需求，此时柴油机处于低负荷状态；而在战时各种武器设备用电量大，柴油机处于大负荷工作状态。因此舰艇柴油机不论是发动机还是发电机既要满足大负荷时的动力需求．又要满足中、低负荷时的可靠性。因此，有必要结合电站柴油机的几个典型工况，实现全工况的燃烧最优化。
浅谈柴油机高压共轨技术 一、高压共轨技术简介 我们先来了解下传统柴油发动机燃油喷射系统的局限性： 传统柴油发动机燃油喷射系统的工作过程是：柴油通过高压油泵提高油压后，再按照一定的供油定时和供油量通过喷油器，喷入气缸燃烧室。在燃油喷射过程中，由于压力波动，存在二次喷油现象。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的排放量，油耗也增高。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，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。 随着发动机自动控制技术的发展和进步，为了解决柴油机燃油压力变化所造成的燃油喷射燃烧缺陷，现代柴油机采用了一种高压共轨电控燃油喷射技术，使柴油机的性能得到了全面提升。 柴油机在机械喷射、增压喷射和普通电喷后,近几年来出现了共轨高压喷射。高压共轨（Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元（ECU)组成的闭环系统中,相比于一般的喷油系统,它的压力建立、喷射压力控制和喷油过程相互独立,并可以灵活地控制。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管（Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力（Pressure)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变化的程度。 另外，共轨喷油系统的高精度零部件的表面加工质量要求高，几何精度高，特殊要求多，其加工都是微米、亚纳米级的精度，代表了目前机械制造行业的最高加工水平。 二、高压共轨系统的组成和工作原理 2.1、高压共轨喷射系统组成 高压共轨喷射系统主要由高压油泵、共轨管、电控喷油器、各种传感器和电控单元ECU 等组成，如图1所示。发动机工作时，高压油泵上自带的齿轮泵通过负压从油箱中吸油，并以一定的压力（约5~7bar）将过滤后燃油送入高压油泵。燃油进入高压柱塞腔后被压缩，通过高压油管进入共轨管形成高压，每缸喷油器通过高压油管与共轨管相连，以实现高压喷射。 2.1.1 高压油泵（High pressure pump） 高压油泵是高压共轨系统中的关键部件之一，它的主要作用是将低压燃油加压成为高压燃油，储存在油轨内等待ECU的喷射指令。高压油泵由齿轮泵、油量计量单元、溢流阀、进出油阀和高压柱塞等部分组成。以Bosch目前广泛应用于中国商用车市场并已开始本地化生产的CPN2.2BL为例，其结构如图2所示[12]。
共轨系统概述BOSCH高压共轨技术 柴油共轨系统特性 传统柴油喷射系统其压力的产生与喷油量跟凸轮与柱塞联系在一起，喷油的压力随着发动机转速与喷油量的增加而增加。这种柴油系统已经无法满足日益严格的排放法规和降低油耗的愿望。 共轨系统（Common Rail Systems，简称CRS）将燃油在高压下贮存在蓄压器（高压油轨）中，从本质上克服了传统柴油机喷射系统的缺陷，其特性有： 喷油压力的产生不依赖于发动机转速与系统喷油量，可根据发动机不同的工况灵活控制喷射压力和油量，从而实现低转速高喷射压力，达到低速高扭矩，低排放及优化燃油经济性的目的。 通过电子控制单元算出理想的喷油量和喷油时间，再由喷油器精确地喷射，甚至多次喷射。更高的系统压力，更好的排放能力，更低的燃油消耗 柴油共轨系统组成 柴油共轨喷射系统由液力系统和电子控制系统构成。其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。 液力系统 低压液力系统 —油箱 —输油泵 —燃油滤清器 —低压油管 高压液力系统 —高压泵 —高压油轨 —喷油器 —高压油管 电子控制系统（Electronic Diesel Control，简称EDC）
—传感器 —电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU） —执行器，包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、 增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等 —线束 其中，喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。 轨系统示意图 喷油器 喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号，再由电磁阀控制。 高压泵 高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态，以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。 高压油轨 高压油轨的作用是存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。 电控单元 电控单元就像发动机的大脑，它收集发动机的运行工况参数，结合已存储的特性图谱进行计算处理，并把信号传递给执行器，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。
国内外汽车发动机的现状和发展趋势 内燃机的发展带动汽车的发展，伴随汽车产销量快速增长而来的是大气污染和石油消耗。无疑，先进的发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。 近 20 年来, 面对世界石油资源日趋枯竭给社会发展带来的压力, 面对汽车保有量急剧增长对环境的影响, 世界汽车界不停地在寻找实现汽车工业可持续发展的解决方法。 一. 车用柴油机发展及现状 1.1 车用柴油机的性能特点 （1）有能量密度高（大型低速增压柴油机的有效热效率已超过50%），燃油消耗率低，这对节约能源和提高经济效益都很重要。 （2）好的燃油经济性； （3）温室效应气体排放少，其二氧化碳的排放量比汽油机大约低30-35%，但废气中含有害成分（NO，颗粒物等）较多，噪声较大，在环境环抱方面已引起重视。 （4）功率和转速范围很大（功率1—65580KW，转速54—5000r/min），因此应用领域宽 （5）结构较复杂，零部件材料和工艺要求较高，制造成本较高，与汽油机相比质量较大。主要有三大优点: (1) 经济。首先, 每单位柴油的能量含量比汽油高;其次,柴油机的压燃特性, 使其热效率比汽油机高。一般柴油机的油耗要比汽油机的低 30%～40%。 (2) 环保。一般来说, 机动车的主要排放物有一氧化碳、碳氢化合物、二氧化碳、颗粒物和氮氧化物。相对而言, 柴油机的一氧化碳、碳氢化合物和二氧化碳排放量极低, 但在颗粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油机更难处理。这是柴油机本身的特性造成的, 可通过现代技术处治。 (3) 柴油机低速大扭矩的特性, 为汽车提供了更好的使用性能。通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术, 现代柴油机在动力性、加速性、舒适性指标上已经无异于汽油机。 1.2 国内柴油机的现状 自2003年以来,国内柴油机行业出现了结构调整:潍坊柴油机厂在2002年的基础上继续保持快速增长势头,功率水平也有了明显提高;上海柴油机厂在商用车柴油机领域初露锋芒,主要得益于北汽福田欧曼重卡市场份额的迅速提高;广西玉柴机器股份有限公司作为行业的领先者,进行了新一轮的产品结构优化,产品顺利实现从欧Ⅰ向欧Ⅱ的过渡,完善了产品系列(从4缸机到6缸机)平台,进一步拓展了功率覆盖范围,柴油机最大功率水平可以达到257 kW(350 ps)。总体水平有了显著提高。无论是从经济性还是从环保角度讲，国内的车用柴油机技术已经接近世界平均水平了。自产发动机已经完全能够满足国内重卡及低端乘用车对发动机的需求，无需外购。
世界科技馆的现状和发展趋势 中国科技馆副馆长黄体茂 在科技馆规划设计之前，客观地了解世界上典型的、水平较高的、主流的科技馆的现状和发展趋势，对正确理解科技馆的性质和特点，对科技馆的正确定位和实现较高的质量和水平是非常必要的。 为区别传统意义上的、众所周知的科技工业博物馆，本文称要讨论的为现代意义的科技馆，简称科技馆，国外也有叫科学中心等名称的。 研究现代意义科技馆，有必要先探讨一下它的由来，再比较客观地了解一下它的现状，然后总结归纳出一些规律性的东西，进而科学推测其发展趋势。 一、科技馆的由来 关于科技馆的由来，可有两种解释。一种是教育家和科学家在教育思想改革中创造出来的，另一种是为适应科学技术日新月异的发展而自然产生的。 （一）科学家和教育家在教育思想改革中创新出科技馆 从时间上看，最早具备现代意义科技馆特点的应算法国巴黎发现宫，它建于1937年。当时法国巴黎承办了一次万国博览会，即现在的世博会。政府为此投资兴建了一批建筑，其中包括漂亮的大宫和小宫。博览会后，诺贝尔物理学奖获得者让-佩兰策划了一个叫“技术中的艺术”的展览，并在大宫展出，后不断改造、扩充，发展成为现在的发现宫形式。 是什么使让?佩兰产生建发现宫的想法呢？据说，是他与一位英国朋友、也是一位诺贝尔奖得主讨论时说，不应把科学活动局限在科学家范围，应把科学加以普及，让更多的人了解科学。要设置一些公共场所，在这里通过科学表演向观众介绍生活中的科学，体现科学与公众的关系。他认为，多数公众对高深的科学原理并不感兴趣，也不可能理解，因此只告诉他们应用即可。他还说，发现宫反映的不是高技术，而是让平民百姓了解最基本的科学。连基本的科学都不懂，怎么可能了解高新技术呢？在此先不讨论这种观点是否准确，但应该承认他在某种程度上已经道出了科普的一般意义和大众教育的某些基本特点。 正是在这种思想引导下，发现宫开始尝试展出一些基础科学内容。最初的形式有些象老师辅导的科学实验，后来逐渐地采取不用老师辅导而由观众自己进行的实验和演示，即现在的常设展览教育形式。要特别强调，发现宫是世界上第一个没有象传统科技工业博物馆那样的收藏品的科技馆。 （二）为适应科学技术日新月异的发展而自然产生的 谈到科技馆常使人联想到自然博物馆和工业技术博物馆这类科技工业博物馆。 在科技不发达的时候，人们把自然界本身产生的动、植物的标本、化石等收藏起来，进行陈列和研究。出现了如1753年建成的伦敦大英自然博物馆等自然博物馆。 在科技逐渐发达起来后，特别是欧洲工业革命后，人们把由人设计制造出来的较为复杂的工具、仪器和设备收藏起来，进行陈列。出现了如1820年建成的德国柏林国家技术博物馆和1857年建成的英国伦敦科学博物馆等工业技术博物馆。
一、标准学习 GB 17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段） 二、柴油机台架标定。 1 外特性工况点油量的初步限制 首先确定机型的外特性曲线，然后对各转速下的外特性工况点进行初步的油量限制，确保柴油机在以后的标定过程中不出现不正常的现象。此时要监控发动机的爆压、涡轮后排温、机油压力、出水温度等参数不得超过柴油机规定的限值。 台架标定相关修改或监控的INCA参数： EngPrt_swtTrq_C = 0 EngPrt_qLim_CUR InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP InjCtl_qLim CoEng_stCurrLimActive 2 ESC(European steady state cycle欧洲稳态测试循环）的标定 根据外特性曲线定出A、B、C三点的转速和100%的扭矩。在主喷的轨压和提前角的MAP图里面插入这三个转速。可根据需要把这与三个转速加到其他相关的MAP和CUR中，如InjCtl_tiET_MAP，EngPrt_qLim_CUR，EngPrt_TrqLim_CUR等，然后进行13工况各排放点的标定。 在台架标定时，可对标定点附近的主喷轨压和提前角设置成一致，这样可以保证各排放工况点的稳定。记录该排放点在某一主喷轨压和提前角时的各试验参数：大气压力/温度/相对或者绝对湿度、中冷后温度/压力、油耗量、空气流量、NOx的浓度值、爆压、烟度、涡轮后排温等，然后根据相应的NOx的计算公式得到该排放点的NOx值。标定的目标就是在保证各点的NOx在小于5g/前提下，尽可能的使烟度值降低，即保证颗粒的排放也要小。 一般说来主喷的轨压越高（提前角越大），NOx值就会越高，但烟度和油耗会降低。因此要综合权衡NOx和烟度的关系。如果不能达到理想的效果，就要考虑喷油器、燃烧室以及增压器等部件的匹配问题。 由于进行ESC试验时，需要在A和C转速之间的工况点任意加测三个点的排放，因此也需要对A、C区域的其他转速下工况点的轨压和提前角进行标定，使得这些转速下的工况点的NOx和烟度值不能和其相邻四个排放点的NOx和烟度值差别过大。 台架标定时注意轨压在发动机转速100r/min间隔不得高于200bar；喷油量在10mg/cyc间隔的轨压不得高于200bar。 相关修改或监控的INCA参数： InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP EngPrt_qLim_CUR EngM_nAvrg InjCrv_phiMI1Bas RailCD_pPeak InjCtl_qSetUnBal CoEng_stCurrLimActive 3 ET-MAP的标定： 由于喷油器的加电MAP图是在油泵试验台上得到的，跟喷油器实际工作环境不同，因此需要对从台架得到的加电MAP的数据进行修改，使ECU显示的喷油量跟台架实测的燃油消耗率的结果等效： （mg/cyc*3*60*n）/（1000*P）= g/ 即：mg/cyc =（g/*Trq）/ 1719 SMG remark：设置SV101=BSFC*Torque/1719 该方法只适用于喷油量大于15mg/cyc以上的加电时间的标定，不适合小喷油量对应加电时间的标定，因为此时油耗仪测量的结果不稳，再就是还有部分燃油没有燃烧，因此需要利用碳平衡法（可根据欧III标准编制计算公式）测量尾气中HC、CO、CO2的浓度，计算得到小负荷工况下的油耗率，然后根据上面的公式，对小油量的加电时间进行标定。 标定方法：选择一个固定转速，如B点，然后根据InjVCD_tiET_MAP中x坐标轨压的显示值，确定需要进行标定的轨压，例如下图，可以选择350bar、550bar、750bar、950bar和1300bar作为标定的轨压。把B点的轨压全部设为350bar，根据y轴的喷油量选择需要标定的工况点，监控ECU显示的喷油量和实测油耗率，如果该工况点显
当代科学技术发展的特点和趋势以及对未来的影响 摘要：正当今世界,科学技术发展异常迅猛,学科交叉融合加快,重大创新不断涌现,技术更新和成果转化的周期日益缩短。科学技术不仅成为推动全球产业结构升级和调整的根本动力,也成为引领社会发展的先导力量和国际竞争的核心要素。总体来看,当前世界科技发展呈现出以下基本特征和新趋势。 关键词：双刃剑高度分化国际竞争管理体制信息技术产业结构升级 引言 当今时代，科技发展突飞猛进，极大的推动了社会的进步，改变了人类生活的面貌。尤其是第二次世界大战以来，科学技术的发展更是日新月异，不少学者称之为"第三次技术革命"，以表明其划时代的意义或用"知识爆炸"来形容现代科技发展的高速度。随着科学技术的不断发展以及与人类社会的紧密结合，人们也开始思考关于科技发展的哲学命题：例如科学技术的本质问题、科技与自然的关系问题、科技与社会的关系问题、科技与人的自身关系问题等等。同时，科学技术本身也呈现出了超越以往时代的特点。 正文 一. 关于科学技术
科学是关于自然、社会和思维的知识体系。科学的任务是揭示事物发展的客观规律，探求客观真理；而技术则泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。在现代，随着科学技术化和技术科学化的趋势日益加强，科学和技术作为两个既有本质区别又有内在联系的概念已成为一个有机的整体。 科技就其本质而言，是人类的一种有目的的活动。科学技术自从产生以来，已经给人类带来了数不清的实际利益。它既是利用自然的资源为人类服务，也是以人为主体进行改造自然的活动；科技作为一种社会历史现象，也与社会有着双向依赖关系；人类发展科学技术的初衷在于使科学技术造福人类，使人获得更大的自由与解放，从而使人获得全面发展，在当代科技更是与人类自身的发展建立了密不可分的关系。 然而，科学技术是一把双刃剑。由于科学技术本身存在某种非人性化的因素，加上人类自身对科技的不合理使用，导致技术的异化。在这种状态下，技术不再是为人服务的工具，对于人自身而言，技术反倒成为统治自己的异己力量，造成了人类社会的灾难，带来科学技术的负面效应，即科学技术的进步带给人类的并不尽是鲜花和满意的微笑，还有困惑和苦恼。 在当代，科学技术与自然，社会和人类自身的联系更加紧密；围绕着这些关系，科学技术的发展呈现出了鲜明的时代特点。 二．科学与技术的关系： 在当代科学技术的发展，主要在于揭示事物本质的规律，总的来说具有以下的特点： 首先，随着工程的系统化，工程项目规模越来越庞大，结构愈来愈精巧；因此科学与工程、技术的关系日益紧密，在工程技术中的比重越来越大；离开
柴油机的发展历程 班级： 学号： 姓名：
发展历程： 1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。 1862年法国工程师德罗沙认识到，要想尽可能提高内燃机的热效率，就必须使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围（冲程）尽量长。在此基础上，他在提出了著名的等容燃烧四冲程循环：进气、压缩、燃烧和膨胀、排气。 1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机（单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min）。在这部发动机上，奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了气缸盖，使混合气充分形成。这是一部非常成功的发动机，奥托把三个关键的技术思想：内燃、压缩燃气、四冲程融为一体，使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点。在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。等容燃烧四冲程循环由奥托实现,也被称为奥托循环。 煤气机虽然比蒸汽机具有很大的优越性,但在社会化大生产情况下,仍不能满足交通运输业所要求的高速、轻便等性能。因为它以煤气为燃料,需要庞大的煤气发生炉和管道系统。而且煤气的热值低(约1.75×107～2.09×107J/m3),故煤气机转速慢,比功率小。到19世纪下半叶,随着石油工业的兴起,用石油产品取代煤气作燃料已成为必然趋势。 1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机，此发动机上安装了迈巴赫设计的化油器，还用白炽灯管解决了点火问题。以前内燃机的转速都不超过200r/min，而戴姆勒的汽油机转速一跃为800—1000r/min。它的特点是功率大，质量轻、体积小、转速快和效率高，特别适用于交通工具。与此同时，本茨研制成功了现在仍在使用的点火装置和水冷式冷却器。 柴油机几乎是与汽油机同时发展起来的，它们具有许多相同点。所以柴油机的发展也与汽油机有许多相似之处，可以说在整个内燃机的发展史上，它们是相互推动的。 德国狄塞尔博士于1892年获得压缩点火压缩机的技术专利，1897年制成了第一台压缩点火的“狄塞尔”内燃机，即柴油机，从此揭开了柴油机发展的新篇章。 1976年，德国大众首先在高尔夫轿车上采用柴油发动机； 1989年，德国大众高尔夫柴油车获得“低排放车”的称号； 1990年，德国大众首次推出增压、直喷柴油机，德国大众在柴油动力技术的开发和应用上一直走在世界的前沿； 1993年，开发出四缸涡轮增压直喷柴油发动机（TDI）； 1995年，开发出自然吸气式直喷（SDI）柴油发动机； 1995年，开发出变截面涡轮增压器； 1998年，开发出泵喷嘴技术； 1999年，开发出3升路波轿车柴油动力是未来的主流技术。未来的柴油动力将创造一个光辉灿烂的新经济时代，德国大众一升轿车的出世令整个世界震惊，这种柴油概念轿车的百公里油耗实现了创记录的0。99升----世界上最省油的轿车。发动机采用铝制自然吸气式单缸柴油机，采用了先进的高压直接喷射技术，排量为0。3升；
世界科技发展新趋势 2015年07月06日07:51 来源：人民网-人民日报手机看新闻 打印网摘纠错商城分享推荐字号 原标题：世界科技发展新趋势 进入21世纪以来，新一轮科技革命正在孕育兴起，世界科技发展呈现新的大趋势。为反映当今世界科技发展新趋势，从本期“观察”版起将陆续推出“世界科技发展新趋势”系列专版。今日刊发第一期，敬请关注。 ——编者 新一轮科技革命将深刻影响世界力量格局 创造未来的科技发展新趋势（大势所趋） 白春礼 当前，全球新一轮科技革命和产业变革方兴未艾，科技创新正加速推进，并深度融合、广泛渗透到人类社会的各个方面，成为重塑世
界格局、创造人类未来的主导力量。我们只有认清趋势、前瞻擘划，才能顺势而为、抢抓机遇。从宏观视角和战略层面看，当今世界科技发展正呈现以下十大新趋势。 颠覆性技术层出不穷，将催生产业重大变革，成为社会生产力新飞跃的突破口。作为全球研发投入最集中的领域，信息网络、生物科技、清洁能源、新材料与先进制造等正孕育一批具有重大产业变革前景的颠覆性技术。量子计算机与量子通信、干细胞与再生医学、合成生物和“人造叶绿体”、纳米科技和量子点技术、石墨烯材料等，已展现出诱人的应用前景。先进制造正向结构功能一体化、材料器件一体化方向发展，极端制造技术向极大（如航母、极大规模集成电路等）和极小（如微纳芯片等）方向迅速推进。人机共融的智能制造模式、智能材料与3D打印结合形成的4D打印技术，将推动工业品由大批量集中式生产向定制化分布式生产转变，引领“数码世界物质化”和“物质世界智能化”。这些颠覆性技术将不断创造新产品、新需求、新业态，为经济社会发展提供前所未有的驱动力，推动经济格局和产业形态深刻调整，成为创新驱动发展和国家竞争力的关键所在。 科技更加以人为本，绿色、健康、智能成为引领科技创新的重点方向。未来科技将更加重视生态环境保护与修复，致力于研发低能耗、高效能的绿色技术与产品。以分子模块设计育种、加速光合作用、智能技术等研发应用为重点，绿色农业将创造农业生物新品种，提高农
电控高压共轨柴油机的标定 一、标准学习 GB 17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段） 二、柴油机台架标定。 1 外特性工况点油量的初步限制 首先确定机型的外特性曲线，然后对各转速下的外特性工况点进行初步的油量限制，确保柴油机在以后的标定过程中不出现不正常的现象。此时要监控发动机的爆压、涡轮后排温、机油压力、出水温度等参数不得超过柴油机规定的限值。 台架标定相关修改或监控的INCA参数： EngPrt_swtTrq_C = 0 EngPrt_qLim_CUR InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP InjCtl_qLim CoEng_stCurrLimActive 2 ESC(European steady state cycle欧洲稳态测试循环）的标定 根据外特性曲线定出A、B、C三点的转速和100%的扭矩。在主喷的轨压和提前角的MAP图里面插入这三个转速。可根据需要把这与三个转速加到其他相关的MAP和CUR中，如InjCtl_tiET_MAP，EngPrt_qLim_CUR，EngPrt_TrqLim_CUR等，然后进行13工况各排放点的标定。 在台架标定时，可对标定点附近的主喷轨压和提前角设置成一致，这样可以保证各排放工况点的稳定。记录该排放点在某一主喷轨压和提前角时的各试验参数：大气压力/温度/相对或者绝对湿度、中冷后温度/压力、油耗量、空气流量、NOx的浓度值、爆压、烟度、涡轮后排温等，然后根据相应的NOx的计算公式得到该排放点的NOx值。标定的目标就是在保证各点的NOx在小于5g/kW.h前提下，尽可能的使烟度值降低，即保证颗粒的排放也要小。 一般说来主喷的轨压越高（提前角越大），NOx值就会越高，但烟度和油耗会降低。因此要综合权衡NOx和烟度的关系。如果不能达到理想的效果，就要考虑喷油器、燃烧室以及增压器等部件的匹配问题。 由于进行ESC试验时，需要在A和C转速之间的工况点任意加测三个点的排放，因此也需要对A、C区域的其他转速下工况点的轨压和提前角进行标定，使得这些转速下的工况点的NOx和烟度值不能和其相邻四个排放点的NOx和烟度值差别过大。 台架标定时注意轨压在发动机转速100r/min间隔不得高于200bar；喷油量在10mg/cyc间隔的轨压不得高于200bar。
车用发动机电控技术发展方向 【摘要】随着技术的不断进步，.发动机的电控技术手段不断精确，发动机若要进一步发展，其燃油消耗率则要进一步降低，其原先的震动以及噪音等等缺陷就应该要被减小，控制精度要进一步提高。本文主要针对这几方面来概括发动机电控技术未来的发展现状和趋势，以及针对现代柴油发动机现有的特点提出一些自己对柴油机未来电控技术发展的见解和趋势。 一·汽车发动机的电控技术整合了机械、电子以及计算机信息控制技术的综合应用，每个环节都有着不可或缺的作用，缺少任何一个步骤都可能导致全部系统的混乱甚至瘫痪。就我国目前的汽车行业发展而言，解决发动机电控技术的缺陷是关键，只有能更好的运用发电机电控技术才能更好的去完善汽车装置，降低汽车中有害物质尾气的排放量、完善发动机的运行程序、提升发动机的运转性能，将汽车行业推向一个全新的领域。对于传统的发动机主要从以下五个方面入手来解决现在所面临的问题，同时也是未来发动机的发展趋势。 （1）驱动能力 汽车上所使用的发动机驱动执行器一般有电磁式、电动式和气动或液动式。电磁和电动式的执行器是以电做为主要能源驱使操作机构工作，其空间占位小、质量低、处理速率块、节能减排是其主要的设计核心，若是与气动／液动式执行器相对比，输出驱动能力就相对较弱，在电控系统中进行大驱动输出时，不能完全满足其运行的需求。然而，伴随着新能源工艺（新材料）新材质设计的制作，使得电磁和电动式这两种执行器的驱动能力大大提升，从而逐渐代替了液动／气动执行器，尤其在新汽车能源工艺中将４２Ｖ新电源系统运用其中后，输出的驱动能力将会再进一步的提升，其反映速率也会随之相应增加。随着汽车电控技术的飞速发展，智能电子自动化逐步加快，智能传感器在汽车发动机上使用的类型和数量的增加，使其向着多元化、复合化、自动化和微型化方向发展。它能够使自动化集成传感器不仅能用于模拟和处理相互关联以及外界传输进来的信息，还能指定性进行信号发射和信号搜寻等的处理；与此同时，它能自行进行时漂、温漂和非线性的自我修正，拥有很强的抵御外界电磁干扰的性能，为智能传感器信号的运行营造一个良好的环境，即便在非常严酷的使用条件下
【摘要】从船用柴油机的市场、产品、技术等方面介绍了柴油机的现状及发展动向。论述当前国外气缸直径160 mm以上，单机功率大于1000 kW的大功率低速、中速、高速柴油机的总体技术水平、技术发展概况，特别是在提高可靠性、改善其低工况特性、降低其排放和智能柴油机等方面进行阐述，并预测今后的发展趋势。 0 引言 柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等，在民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合法定标准、可靠性高的产品。 柴油机相对汽油机的最大优点在于高压缩比。这使最大功率、热效率提高，油耗降低；发动机坚固、耐用，寿命变长。但柴油机缺点在于比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦损失大。 1 低速柴油机 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保
持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer 和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。 MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC 型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。 通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新材料，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以
电控高压共轨柴油发动机原理及特点
前言 电控柴油发动机进入海气已有十个年头了，我们的汽车维修工还没有正确认识它。目前进入我国燃油喷射系统技术有博世、电装、德尔福等几家柴油机用电控技术来控制供油，并非想象中的那么神秘，它的发动机工作原理是一样的。我们常见电控柴油发动机均采用电控共轨或单体泵技术，其主要差异在于发动机的燃油喷射系统，发动机的外形差异不是很大，电控部分的实现、更加有利于整正性能的优化，减少排放、经济性、动力性、以及整车的舒适性等。 第一章电控发动机与普通发动机的差异 一、技术原理上的差异性。 1、高压共轨与四气门技术结合。 电控发动机目前一般采用高压共轨、四气门和涡轮增压中冷技术相结合，四气门结构（二进、二排）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置，使多孔油未均匀分布，可为燃油和空气良好混合创造条件，同时可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有圆形状的结构以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质），有效降低碳烟颗粒（HC）碳氢和（NOX）氮氧化物排放，并提高热效率。 2、高压喷油和电控喷射技术。 高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整车性能。 二、部件构成上的差异。 电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、压力传感器和
ECU（电脑控制）组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此分开的一种技术。由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷油压力独立可调。 三、高压共轨系统的特点。 高压共轨系统改变了传统的喷油系统的组成结构，最大的特点就是将燃油压力产生和燃油喷射分离，以此对轨管内的油压实现精确控制。 1、可靠性：对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证，中型比较成熟。 2、继承性：结构简单，安装方便。 3、灵活性：高压共轨油压独立于发动机转速控制，整车控制功能强。 4、喷油压力：共轨管压力1600bar、普通压力180kgf/cm2。 5、多次喷油：可以实现多次喷射，目前最好的共轨系统可以进行6次喷射，共轨系统的灵活性好。 6、升级潜力：多次喷油特别是后喷能力使得共轨系统特别方便与后处理系统配合。 7、匹配适合性：结构移植方便，适应范围广，与柴油机均能很好匹配。 8、时间控制：时间控制系统抛弃了传统喷油系统的泵、管、嘴、系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的通与断，喷油量由电磁阀开启和切断的时间来确定，时间控制系统结构简单，将喷油量和喷油正时的控制合二为一，控制的自由度更大，同时能较大地
云南交通职业技术学院张爱山 摘要：介绍了柴油机电子控制技术的发展状况、控制原理和应用特点及高压共轨技术的工作原理、研究方向、应用前景。 关键词：柴油机电控技术；高压共轨技术；应用前景 1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势 1.1柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代，20世纪80年代以来，英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场，以满足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用范围越来越广，数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求，也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近年来，随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展，使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进行电子控制的要求，并且电子控制燃油喷射很容易实现。 实际上，柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多，NOX排放量与汽油机相近，只是排气微粒较多，这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧，可燃混合气形成时间很短，而且可燃混合气形成与燃烧过程交错在一起。通过分析柴油机喷油规律得到：喷入燃料的雾化质量、汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。 经过多年的研究和新技术应用，柴油机的现状已与以往大不相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。随着国际上日益严格的排放控制标准(如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施，无论是汽油机还是柴油机都面临着严峻的挑战，解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在，柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。 1.2何谓电喷柴油机 采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)，与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。
柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展 陈然 摘要：随着排放法规的日益严格和柴油机电控技术的不断进步，高压共轨喷油系统作为一种高度柔性控制的燃油喷射系统，以其显著的优越性，已经成为现代柴油机技术的主要发展方向之一。本文介绍了电控高压共轨喷油系统的组成、工作原理和特点，概括了国内外的研究状况，最后提出了未来的研究目标和发展趋势。 关键词：柴油机；喷射系统；高压共轨；发展趋势 能源危机和环境污染问题以及世界各国日益严格的排放法规促使人们进一步改善柴油机的燃烧过程，而影响燃烧过程的关键是燃油喷射系统的性能。电控高压共轨喷油系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状况，由计算机计算和处理，可以精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力，与传统的喷射技术相比，进一步降低了燃油消耗和排放，增强了动力性能，实现了柴油机综合性能的又一次飞跃。柴油机高压共轨系统在整个内燃机行业被公认为20世纪三大突破之一[1]，是21世纪柴油喷射系统的主流。 1电控高压喷油系统的原理和结构 与前两代喷油系统相比,电控共轨燃油喷射系统克服了燃油压力受柴油机转速的影响,不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理,而采用了公共控制油道——共轨管,高压油泵只是向公共油道供油以保持所需的共轨压力,通过连续调节共轨压力来控制喷射压力,使其达到与工况相适应的最优数值,而且还使得喷油压力和喷油速率的控制成为
可能,且系统的控制自由度及精度得到了大幅度提高。 高压共轨喷油系统的结构见图1,为典型的电控高压共轨喷射系统,主要由高压泵、带调压阀的共轨管、带电磁阀的喷油器、各种传感器和电控单元(ECU)组成。 图1 高压共轨喷射系统结构 2 国外主要的高压共轨喷射系统 目前,国外在柴油机电控共轨喷射系统方面的研究进展很快,并有多种共轨喷射系统设计并投产。德国Bosch公司、意大利菲亚特集团、英国LUCAS、日本电装公司、美国德尔福公司等世界著名油泵油嘴制造商相继开发了高压共轨系统。 2.1 德国Bosch公司的高压共轨系统 目前为止,Bosch公司总共规划和设计了3代高压共轨系统。如图2所示为Bosch公司的高压共轨喷射系统。第一代已经上世纪批量投放市场,主要应用于轿车,喷射压力达135MPa。第二代于2000年开始批量生产,开始使用具有油量调节功能的高压泵和经改进的电磁阀喷油器,喷射循环由预喷射、主喷射和多级喷射等多次喷射组成,最大
柴油机高压共轨电控燃油喷射技术介绍 摘要:传统机械发动机的喷油系统凭借其可靠性、易维护性一直在不断地发展和使用。进入２1世纪以来，随着人们对能源、环保的意识和要求日益提高,传统发动机的脉动喷油系统已经不能够满足现代发动机的要求。因此，现代发动机的共轨燃油喷射技术在避免了传统发动机缺点的基础上,得到了快速的发展,已经成为燃油喷射的主要发展趋势。为了更好的对高压共轨电控发动机燃油喷射系统的理解,现对高压共轨电控燃油喷射系统进行系统的介绍。 1 引言 随着世界各国工程机械、运输车辆等数量增加,柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染原因之一,如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。我国从八十年代起相应制订了有关的标准,将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国也已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制柴油机污染排放的新技术。 2 高压共轨电控燃油喷射技术发展过程 ２0世纪40年代电控共轨燃油喷射技术首先在航空发动机上应用，20世纪５0年代在赛车发动机上广泛应用。２0世纪90年代，柴油机的电控供油系统开始在实际应用中大量使用。主要有日本电装公司和丰田汽车公司ＥCD-U2系统、博世公司和D－Ｃ公司电控共轨式燃油喷射系统。 国外在柴油机电控高压共轨燃油喷射系统方面的研究开展得较早而且比较深入，有多种共轨系统已经投产，并与整车进行了匹配应用。日本电装公司的EＣD－U2系统是电控高压共轨燃油喷射系统的典型代表，该系统还能实现预喷射和靴型喷射。 共轨喷射的发展大体经历了3个阶段,如表1所示。 从表1中可以看出：共轨喷射的最高喷射压力在不断提高,这样对于喷射品质的提高有着重要的意义。压力越高，燃料雾化越好,颗粒越小越均匀，燃烧越充分，经济性、动力性和排放性均好,但这对喷射系统的要求也越高;喷射的次数不断增加，可以实现满足发动机燃烧和排放的多次喷射,可以控制燃烧的不同阶段喷油量和喷油速率,使燃烧更充分,热效率提高；在最小稳定喷射量上,3个阶段的每次的喷射量在下降,这说明每次喷射时候可以使喷射更均匀、更细密,喷油和断油更干脆，反应灵敏，响应特性好，这样有利于燃烧，减少积炭的产生。
船用柴油机的现状及发展趋势 船用柴油机被誉为船舶的动力“心脏”，可分为低速、中速、高速柴油机。目前，MAN和W?rtsil?(瓦锡兰)是全球船用柴油机两大品牌，其中MAN是船用低速机龙头，瓦锡兰是船用中速机龙头。 1 低速柴油机 工作原理：通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。 MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。 通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新材料，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以求提高零部件的工作可靠性，增加柴油机的使用寿命；通过电子控制技术，达到柴油机运行的智能化。该公司
柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护
柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护 作者：佚名文献来源：本站原创点击数：更新时间：2005-10-04 2000-7(145)61,资源环境资源环境 柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护 ＮｅｗＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｍｍｏｎＲａｉｌＦｕｅｌＩ ｎｊｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅｓａｎｄＥｎｖｉｒ ｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 施光林１钟廷修２ (上海交通大学机电控制研究所，博士后１；教授２上海２０００３０) 人类虽已跨入了２１世纪，但环境问题始终是人们最为忧虑的问题之一。这是因为随着世界范围经济的发展，人们一方面在生产对自身生存与发展有用的东西，而另一方面也在大量排放破坏人类居住环境的有害物质，如有毒的气体、液体和固体物质等。尤其是随着世界各国城市交通运输车辆、船舶的急剧增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染源。 据美国的一份资料报道，现在地球大气中７７．３％的一氧化碳(ＣＯ)、５５．３％的碳氢化物(ＨＣ)、５０．９％的氮氧化物(ＮＯＸ)均来自以柴油机为动力的汽车排放。特别是在城市，由于人口密集、缺少绿地，而汽车排气口一般都离地面６０～７０厘米，低空排放恰好易于各种有害物质经呼吸系统进入人体内部，从而对人体的健康造成极大的危害。 在我国，伴随着经济建设的快速发展，环境问题也日趋严峻。目前在我国许多城市，大气污染已从煤烟型向煤烟—石油混合型或机动车污染型转变，甚至在有些大城市已出现了光化学烟雾。仅以上海为例，据环保部门的监测，现在机动车尾气污染已成为上海地区大气污染的主要来源，其中尾气中的ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ等分别占中心城区污染量的９０％、９２％和２３％。在交通干线附近，行人呼吸到的ＣＯ、ＨＣ和ＮＯＸ浓度均超过国家二级大气环境质量标准。上述事实充分说明，人类居住的地球环境已经开始遭到严重破坏，如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。为此，世界各国，如美国、日本和欧共体等国从２０世纪６０年代就开始相继制订出有关尾气排放法规，对在各种场合使用的柴油机、汽油机的尾气排放加以限制，以减少对大气的污染。这几年又先后有欧洲Ⅱ、欧洲Ⅲ等更加严厉的尾气排放限制法规出台。我国从８０年代起也相应制订了有关的标准，将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国业已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。柴油机共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制污染排放的新技术。 一、共轨式电控燃油喷射技术的原理 熟知柴油机的人都知道，燃烧过程是其工作的“核心”，而喷油系统对燃烧过程及其工作品质，特别是对排放的污染物种类及数量起着重要的作用。因此，对柴油机喷油系统的研究一直成为研究者们的关注热点。一般认为，柴油机喷油技术经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操纵式喷油这两个发展阶段。而现代电控喷油技术的崛起，则应归功于计算机技术和传感检测技术的迅猛发展。目前电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制型。共轨式电控燃油喷射技术正是属于后者。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动供油的原理，而是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，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。图１是柴油机共轨式电控燃油喷射系统的原理框图。 这一系统主要由电控输油泵、共轨(恒压蓄油箱)、高速电磁开关阀、喷油器、电子控制装置(ＥＣＵ)及各类传感器等组成。按照喷油高压形成的不同，目前共轨式电控燃油喷射系统有两种基本形式，即高压