隨著汽車社會的高速發(fā)展，能源危機和環(huán)境污染問題日趨嚴重。為解決這兩大問題，世界各國都制定了發(fā)展節(jié)能與新能源汽車技術路線，并且不斷革新著汽車動力裝置—發(fā)動機。傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機主要包括汽油機和柴油機。相對于汽油機來說，柴油機的顯著優(yōu)點就是油耗較低。在排放方面，汽油機廢氣中的一氧化碳（CO），碳氫化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）比較容易處理，而柴油機廢氣中CO、HC的排放量很低，NOx與碳煙顆粒（PM）的排放量卻比較高，而且很難同時降低NOx與PM。因此，世界各國在采用柴油機作為汽車動力的同時，對其排放控制提出了越來越高的要求，這也促進了車載柴油機控制新技術的相繼問世。尤其是高壓共軌柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的研制成功，改變了傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的基本組成和結構，使柴油發(fā)動機越來越成為汽車動力的主流，柴油機電控技術也成為當前內(nèi)燃機節(jié)能技術的主要發(fā)展方向。

 

1．柴油機汽車排放法規(guī)

    從2001年開始，我國先后實施了《輕型汽車污染物排放限值及測量方法》國I到國V的排放標準。2016年12月，又發(fā)布了國V114放法規(guī)，為了給車企一定的緩沖時間，該標準設有6a和6b兩個排放限值方案，分別將于2020年和2023年實施，具體的排放限值如圖1。與現(xiàn)國V標準比較，國VI標準具有下列不同：（1）測試循環(huán)從NEDC（新標歐洲循環(huán)測試）循環(huán)變成WLTC循環(huán)（全球輕型車統(tǒng)一測試循環(huán)）；（2）加嚴了測試要求；（3）采用燃料中立原則，對柴油車NOx和汽油車PM不再設置較松限值，而是采用相同限值要求，比國V標準嚴格了50％左右；（4）增加了實際道路行駛排放測試；（5）加嚴了蒸發(fā)排放控制要求；（6）增加排放質保要求；（7）引入OBD控制要求，實時監(jiān)測車輛排放狀態(tài)。因此，嚴厲的排放標準實施，有力推動了車載柴油機電控技術的快速發(fā)展。

 

2．電控柴油機汽車燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展

    電控柴油機汽車燃油噴射系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了三代變化。第一代為位置控制式的電控燃油噴射系統(tǒng)，此系統(tǒng)中將機械式調(diào)速器和提前器換成電子控制的機構，燃油的壓送機構和機械式燃油系統(tǒng)相同。噴油量根據(jù)ECU指令由齒桿或溢油環(huán)的位置進行控制，噴油時間由發(fā)動機曲軸和凸輪軸的相位差進行控制。第二代為時間控制式的電控燃油噴射系統(tǒng)，采用高速電磁閥式噴油器對噴油量和噴油時間進行時間控制。燃油升壓通過噴油泵或發(fā)動機凸輪來實現(xiàn)，升壓開始時間（與噴油時間對應）和升壓終了時間（升壓開始到升壓終了的時間與噴油量對應）由電磁閥的通斷控制，控制自由度得到了很大提升。第三代為時間壓力控制式電控燃油噴射系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特點是有一個各缸共用的高壓燃油容腔。這一高壓油腔稱為高壓油軌或簡稱共軌。一般共軌被安裝在汽缸蓋側方呈管狀與機身長度方向平行。在與各汽缸相對的位置，引出高壓油管連接對應汽缸的噴油器。共軌系統(tǒng)的噴油器受電驅動信號控制。當存在驅動電流時，共軌系統(tǒng)噴油器的高速電磁泄壓閥會被打開，引發(fā)噴油器針閥兩端壓力差升高、針閥抬起、燃油噴入汽缸。由于這種系統(tǒng)在油軌內(nèi)壓力一定時，每次供油量大體與供油時間成正比，因此也被稱作時間壓力式控制系統(tǒng)。高壓共軌系統(tǒng)具有很突出的特點：（1）燃油噴射壓力獨立于柴油機的轉速和負荷。在柴油機低速下，仍可實現(xiàn)較高的燃油噴射壓力。這可以使柴油機低速低負荷時的性能得以改善；（2）對噴油時間和噴油量的控制非常自由；（3）對噴油規(guī)律的調(diào)節(jié)能力很強。噴油控制僅取決于高速電磁閥這一運動件，由于這個運動件質量比較小，因此運動慣性也很小。實際控制時可以實現(xiàn)在一個工作循環(huán)內(nèi)的多次噴射，有效地改進燃燒效果；（4）能夠實現(xiàn)很高的燃油噴射壓力，目前已達到180～200MPa; （5）適應性較強，可以用于多種柴油發(fā)動機。由于共軌系統(tǒng)這些優(yōu)異的性能，實現(xiàn)對柴油機燃燒壓力的變化率較好地控制，燃燒噪聲得到了改善。與此同時對柴油機本體也進行優(yōu)化，如新型燃燒室設計、可變截面渦輪廢氣增壓（VGT）、降低壓縮比、增大EGR冷卻效率、可變氣門正時（VVT）、進排氣道結構優(yōu)化等，特別是結合排放后處理系統(tǒng)選型（催化氧化轉換器DOC+顆粒過濾器DPF系統(tǒng)或DOC+DPF＋選擇尿素溶液還原的SCR系統(tǒng)），拓寬了柴油機的使用領域。實現(xiàn)對排放更好的控制。

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