柴油機電控技術的發展歷程、現狀及發展趨勢一、柴油機電控技術出現的背景1.石油危機要降低柴油機油耗，必須在各種工況下對循環供油量和噴油提前角精確控制。2.環境污染要降低NOx和PM排放，必須對噴油正時精確控制3.電子技術的發展單片機技術發展，提高了控制精度和處理信息的能力.同時汽油機電控技術的發展為柴油機提供了寶貴的經驗。二、柴油機電控技術的發展歷程柴油機電控燃油噴射系統的發展分為：位置控制式，時間控制式，時間壓力控制式三個階段。位置控制式保留了傳統的噴油泵-高壓油管-噴油嘴系統，只是對齒條（直列泵）或滑套（分配泵）的運動位置實現電子控制。同時，使用了電磁式供油定時控制閥。圖一如圖一所示，為位置控制式的分配泵，它通過采集加速踏板位置信號，轉速傳感器信號等，確定一個噴油量跟一個合適的噴油提前角。然后給執行器供油時間控制閥和溢油控制線圈通電，在電磁力和機械作用下，調整凸輪盤跟驅動軸的相對位置，同時也能改變滑套相對于回油口的一個相對位置。整個過程中，通過兩個電磁閥分別控制噴油量和噴油提前角。同理，位置控制式的柱塞泵也是一樣的道理，電磁閥只是控制齒條的相對運動，從而控制柱塞相對于柱塞套的位置，增大或減小噴油量。位置控制式電控柴油噴射系統與機械控制柴油噴射系統相比，控制精度和響應速度都有所提高。將機械控制系統改造成為位置型電控系統時，柴油機的機構無需改動，生產繼承性好。但是，這種系統的控制頻率低，噴油壓力跟噴油規律不能獨立控制。時間控制式用高速電磁閥直接控制高壓燃油的適時噴射。通過高速電磁閥關閉時刻和關閉時間長短控制噴油正時和噴油量。可保留了傳統的噴油泵-高壓油管-噴油嘴系統。圖二圖三如圖二，圖三所示，為VE分配泵部分結構簡圖。如圖二所示，當需要噴油時，電控單元ECU根據加速踏板位置傳感器和柴油機轉速傳感器的輸入信號，首先算出基本供油量，然后根據來自冷卻液溫度、氣溫度、進氣壓力等傳感器信號進行反饋修正后，確定最佳供油量。確定噴油延時角，進而確定電磁閥線圈通電時刻，線圈通電并產生吸力，吸引銜鐵，銜鐵克服閥芯回位彈簧的彈力推動閥芯上座向下運動，當閥芯上座和閥芯下座密封錐面接觸時，閥芯關閉形成封閉高壓腔。隨著柱塞旋轉和繼續向前運動，高壓腔的燃油被壓縮產生高壓，此時燃油流向如圖二所示。如圖三，當不需要噴油時，電磁閥斷電，噴油閥的閥芯是打開的，進入高壓腔的燃油經過溢流閥流回泵腔。時間控制型的電控噴油系統中，可仍保留了傳統的噴油泵-高壓油管-噴油嘴系統。利用具有高響應的電磁溢流閥、電控單元及各種傳感器進行噴油量控制，通過供油定時控制閥調節噴油定時。這種控制系統雖然控制精度有很大的提高，但是噴油壓力還是不能獨立控制。3、時間壓力控制式用一個高壓油泵以一定速比（與發動機轉速比）連續將高壓燃油送入共軌內，然后送入噴油器，用高速電磁閥控制噴射。噴油量及噴油時刻完全由噴油器按照電控單元的指令完成，可實現預噴、主噴，二次噴射。時間控制式的燃油噴射系統，又可以分為高壓共軌，中壓共軌。高壓共軌的高壓油是通過高壓油泵加壓，然后儲存在共軌內。中壓共軌只是經過低壓油泵加壓，儲存在共軌內，燃油的高壓是在噴油器內建立的。eq\o\ac(○,1)中壓共軌，共軌管內的燃油壓力低，需要配合整體式噴油器對低壓燃油加壓。高壓的機油通過放大活塞對低壓燃油進行加壓。eq\o\ac(○,2)高壓共軌，燃油通過低壓泵，高壓泵，兩級加壓。最后高壓油儲存在共軌管內。具體結構低車輛油耗，提高車輛裝載效率，必須繼續提高增壓比及增壓器效率。在進一步提高大負荷區的過量空氣系數a時可以減少顆粒排放，同時通過稀燃化，減少熱損失，提高循環效率，進而同時降低油耗，隨著高增壓和高a化，組裝有多個增壓器的復合系統已成為可能。另外，增壓器固定的渦輪幾何形狀也將由可用于多用途的電控可變幾何形狀所取代。目前，在小缸徑柴油機上4氣門和噴油嘴垂直中置技術得到廣泛的應用，為了減少換氣損失，使混合氣的形成進一步優化，現正在研究采用可變氣門配氣定時，從而使發動機在整個轉速范圍內的氣門升程和定時得到最佳優化。3、全電子優化控制如前所述，目前對燃油噴射時間、噴射量、慣性增壓、增壓器、進氣渦流及廢氣再循環(EGR)等都能實現電子優化的可變控制，從而對降低排放、減少油耗、提高輸出功率和啟動性能等有很大作用；但是，這些控制中的多半內容，如EGR、自動診斷等，還有很多技術不夠完善，有待進一步研究和開發，今后還將繼續開發其它方面的電子可變控制機構，尤其是與整車相協調統一的綜合化的全電子控制系統。4、電控排氣后處理技術柴油機能否像汽油機那樣使用催化劑大幅度減少排放，尤其是NOx，這是柴油機研制者一直追求的目標。日美歐現都在對此進行研究，日本有關大學、研究所和廠家正在對沸石鎂及氧化鋁的催化劑上用還原劑進行NOx還原試驗，美國福特等公司也正在對催化還原系統(SCR)及DeNOx，催化器兩種NOx還原系統進行研究。SCR技術是利用氮氧化物有選擇地與存在于廢氣中的或噴入的反應劑反應，利用一個催化器降低NOx排放，排出生成的氧氣。還原反應劑可以是在柴油機廢氣中的HC化合物或是由附加油箱直接噴入廢氣流中的物質，如氨等。與SCR技術相比，DeNOx催化技術系統簡單，無有害生成物，目前認為最具發展潛力。DeNOx催化技術主要是將NOx催化熱裂變為N2和O2,目前的問題是廢氣在催化器中停留時，催化器效率不高，因此帶來轉化還原效率也受到很大限制。為減少顆粒排放而研制的各種“柴油機顆粒收集器或稱過濾器(DEF)”，雖然不少產品已在歐洲轎車柴油機上裝車使用，但由于DEF的耐久性差且過濾器的再生問題也