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柴油機(jī)電控技術(shù)總結(jié)

網(wǎng)站:公文素材庫 | 時(shí)間:2019-05-29 07:09:19 | 移動(dòng)端:柴油機(jī)電控技術(shù)總結(jié)

柴油機(jī)電控技術(shù)總結(jié)

第一章

1.進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后,由于發(fā)動(dòng)機(jī)排放物對大氣的污染和能源危機(jī),柴油機(jī)面臨新的挑戰(zhàn)。

2.1922年,博世公司開始著手開發(fā)噴油泵和噴油嘴。1927年,開發(fā)成功直列式噴油泵。從此,制約狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵被攻克。柴油機(jī)開始了第二歷史階段蓬勃發(fā)展的階段。

3.柴油機(jī)技術(shù)的三次飛躍:機(jī)械式燃油系統(tǒng),增壓和中冷技術(shù),電控噴油技術(shù)

4.哪些技術(shù)革新使經(jīng)濟(jì)性提高:直噴,渦輪增壓技,進(jìn)氣冷卻,高噴油率,電子控制,EGR

5.電控技術(shù)三代變化:(1)第一代:凸輪壓油、位置控制。(2)第二代:凸輪壓油、時(shí)間控制。(3)第三代:共軌蓄壓、電磁閥時(shí)間控制。

6.柴油機(jī)的排放問題中最成問題的是浮游粒子(PM)和氮氧化物(NOx);到目前為小,還沒有一種有效的技術(shù)措施可以使柴油機(jī)的顆粒排放(PM)和氮氧化物(NOx)同時(shí)降低。

7.含硫量對柴油機(jī)顆粒排放有密切關(guān)系,如圖1-31所示。要求柴油中硫含量盡可能低。目前歐洲柴油含硫量控制在500×10之內(nèi)。在未來幾年內(nèi),將要采用含硫量為50×10和10×10的柴油。

8.為了滿足歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)需要排氣后處理技術(shù),采用顆粒濾清器及采用NOx催化劑(DeNOx)等。9.降低排放從燃燒方面考慮:(1)減少預(yù)混合燃燒。(2)促進(jìn)擴(kuò)散燃燒。

因此,對燃油系統(tǒng)的要求是:(1)最佳的噴油定時(shí)。(2)減少初期噴油量。(3)高壓化、良好霧化。(4)噴油結(jié)束干脆。(5)電子控制。10.降低排放的技術(shù)措施第二章

1.Theworkingcycleincludesfourstrokes:inductionstroke,compressionstroke,powerstrokeandexhauststroke.2.燃燒產(chǎn)物:Inthefirstplace,water(H2O)andcarbondioxide(CO2)aregenerated.Andinrelativelylowconcentrations。thefollowingsubstancesarealsoproduced:

-Carbonmonoxide(CO),-Unburnthydrocarbons(HC),-Nitrogenoxides(NOx),-Sulphurdioxide(SO2)andsulphuricacid(H2SO4),aswellasSootparticles.

燃燒最主要的產(chǎn)物是水和CO2,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生以下濃度相對較低的物質(zhì):一氧化碳(CO),未燃碳?xì)洌℉C),氮氧化物(NOx),二氧化硫(SO2)和硫酸(H2SO4),碳煙顆粒(Soot)

3.五個(gè)正時(shí):Eachengineoperatingpointthusrequires:Thecorrectinjectedfuelquantity,Atthecorrecttime,Atthecorrectpressure,Atthecorrecttimesequence

AndAtthecorrectpointinthecombustionchamber

4.限制:Inadditiontotherequirementsforoptimummixtureformation,otherengine-specificandvehicle-specificoperatinglimitsmustbetakenintoaccountfor

fuelmeteringsuchas:-Smokelimit-Combustion-pressurelimit-Exhaust-gastemperaturelimit-Engine-speedandtorquelimitsand-Vehicle-specificandhousing-specificloadinglimits

5.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低,最終壓縮壓力和壓縮溫度越低,這種現(xiàn)象的原因是:開始時(shí)活塞與氣缸壁之間的油膜尚未形成導(dǎo)致漏氣損失;發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí),壓縮期間熱損失仍存在;另外,低溫時(shí)摩擦力更大,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)部件的機(jī)械間隙減小,機(jī)油粘度更高。此外,由于冷態(tài)下電池電壓降低,起動(dòng)轉(zhuǎn)速特別低。必須采取措施克服冷起動(dòng)困難。6.影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)混合氣形成和燃燒過程的燃油噴射系統(tǒng)參數(shù)有:供油始點(diǎn)(進(jìn)油孔關(guān)閉)和噴射始點(diǎn);噴油持續(xù)期和噴油速率曲線;噴油方向和噴束數(shù)目。過量空氣

7.油始點(diǎn)更為簡單,柴油機(jī)噴油泵對發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)即為供油始點(diǎn)8.為什么噴油始點(diǎn)要控制在最小允許范圍內(nèi)?

噴油始點(diǎn)對油氣混合氣的燃燒始點(diǎn)有顯著的影響。最高壓縮溫度發(fā)生在上止點(diǎn)。燃燒壓力陡增還導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴。燃燒必須在排氣門打開前完成。燃燒始點(diǎn)提前,燃燒室內(nèi)溫度升高,導(dǎo)致NOx排放升高。燃燒始點(diǎn)太遲,會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒和未燃HC排放(圖2-12)。噴油始點(diǎn)還影響碳煙排放和不完全燃燒產(chǎn)物。噴油始點(diǎn)對比油耗與HC排放的影響是相反的,對黑煙排放與NOx排放的影響也是相反的。

9.Theterm“rateofdischarge”describesthecharacteristiccurveofthefuelquantityinjectedintothecombustionchamberasafunctionofcrankshaftorcamshaftangle(degreescrankshaftanddegreescamshaftrespectively).噴油速率:噴入燃燒室的燃油量隨曲軸轉(zhuǎn)角或凸輪角變化的特性曲線.

10.計(jì)算正時(shí):直噴式柴油機(jī)的噴油持續(xù)期在額定轉(zhuǎn)速下約為25~30CA。若噴

油持續(xù)期為30CA,則對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角為15,噴油泵轉(zhuǎn)速為201*r/min時(shí)噴油持續(xù)期為1.25ms。

-6-6

-11.提高噴油壓力可顯著改善混合氣:燃油壓力大使燃油速度高。燃油與空氣間的相對速度越高,燃燒室內(nèi)空氣密度越大,柴油霧化越好。

12.Theregulationscontaintestmethodsforenginesand/orvehicles,measurementtechniques,andlimits.這些法規(guī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)(車輛)的測試方法、測量技術(shù)和限值

13.Limitswhichmustnotbeexceededapplytothefollowingexhaust-gascomponents:Unburnedorpartiallyburnedhydrocarbons(HC).Carbonmonoxide(CO),Nitrogenoxides(NOx).ParticulatematterandSmoke(vision-impairingcomponentofparticulatematter)

這些必須不能超過的限值針對以下排氣成分:未燃或部分燃燒碳?xì)洌℉C)一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),顆粒物(PM),煙度(PM中影響視覺的成分)14

15.當(dāng)噴油壓力超過1000bar時(shí),碳煙排放可以大幅度降低,尤其在低速工況下。16.是,對碳煙和顆粒排放有利的措施大多數(shù)對油耗、NOx排放和噪聲有負(fù)面影響Ch3

1.柱塞行程不變,有效供油行程變化2.正時(shí)裝置控制的是噴油始點(diǎn)3.轉(zhuǎn)速增加時(shí),

4.對二沖程機(jī),噴油泵轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速是一致的,對四沖程機(jī),噴油泵轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸轉(zhuǎn)速一樣,是曲軸轉(zhuǎn)速

的一半。

5.燃油噴射系統(tǒng)部件:完整的燃油噴射系統(tǒng)由以下部件組成:噴油泵;機(jī)械或電子調(diào)速器,用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

和噴油量;正時(shí)裝置(若需要),使供油始點(diǎn)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化;供油泵,將燃油從油箱經(jīng)燃油過濾器、油管供給給噴油泵;與氣缸數(shù)一樣多的高壓油管,連接噴油泵和噴嘴;噴嘴。6.一些專業(yè)名詞:Ch4

1.Theincreaseinenginespeedisproportionaltotheloadchange,i.e.thegreatertheengine-loadreduction,thegreatertheengine-speedincrease.Theresultingphenomenonisknownas“speeddroop”,andonereferstogovernorswitha“speed-droop”characteristic.

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加與負(fù)荷的變化是成比例的,即負(fù)荷下降越大,轉(zhuǎn)速增加越大。這種現(xiàn)象稱為“速度陡降”,也稱為調(diào)速器的調(diào)速特性。2.

3.調(diào)速器的調(diào)速率通常以最大全負(fù)荷轉(zhuǎn)速(標(biāo)定轉(zhuǎn)速,額定轉(zhuǎn)速)為參考,并按下式計(jì)算:4.調(diào)速器的基本作用是限制發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速。

5.Thebasicjobofeverygovernoristolimittheengine’smaximumspeed.6.機(jī)械調(diào)速器包括以下幾類:

最大轉(zhuǎn)速調(diào)速器(單極調(diào)速器):只控制發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速最小-最大轉(zhuǎn)速調(diào)速器(兩極調(diào)速器):控制最高轉(zhuǎn)速和怠速全程調(diào)速器:能控制從怠速到最高轉(zhuǎn)速的任何轉(zhuǎn)速全程兩極組合式調(diào)速器用于固定電站柴油機(jī)調(diào)速器7.兩級調(diào)速器特性圖:

圖中A點(diǎn)為冷起動(dòng)油量位置。駕駛員將加速踏板踩到底,再松開,控制齒桿返回怠速位置(B)。暖機(jī)過程中,圍繞怠速控制曲線波動(dòng)后,怠速最終穩(wěn)定在L點(diǎn)。一般來說,暖機(jī)后重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)不再需要最大供油量。

Ch5.

1.TheVEdistributorfuel-injectionpumpfulfillsthesestipulationsbycombiningFuel-supplypump,High-pressurepump,Governor,andTimingdevice,VE泵將結(jié)合在一起2.

3.Thefollowingnozzlesandnozzleholdersareusedwithin-lineinjectionpumps:Pintlenozzles(DN..)forindirect-injection(IDI)engines,andHole-typenozzlesfordirect-injection(DI)engines,

Standardnozzleholders(single-springnozzleholders),withandwith-outneedle-motionsensor,andTwo-springnozzleholders,withandwithoutneedle-motionsensor.軸針式噴嘴,用于非直噴發(fā)動(dòng)機(jī),孔式噴嘴,用于直噴發(fā)動(dòng)機(jī),

標(biāo)準(zhǔn)噴油器體(單彈簧),帶或不帶針閥運(yùn)動(dòng)傳感器,雙彈簧噴油器,帶或不帶針閥運(yùn)動(dòng)傳感器,雙彈簧噴油器

4.Hole-typenozzlesareusedwithin-lineinjectionpumpsondirect-injectionengines.OnedifferentiatesbetweenSac-holeandSeat-holenozzles.

Thehole-typenozzlesalsovaryaccordingtotheirsizeTypePwith4mmneedlediameterandTypeSwith5and6mmneedlediameters.

孔式噴嘴用于直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的直列噴油泵。分為:

根據(jù)尺寸大小分為P型(針閥直徑4mm)和S型(針閥直徑5~6mm)。\\Ch6.

1.柴油機(jī)ECU要處理信號(hào)的三種類型。

模擬輸入信號(hào)Analoginputsignals;數(shù)字輸入信號(hào)Digitalinputsignals;為了抑制干擾脈沖,由感應(yīng)型傳感器來的脈沖輸入信號(hào)Inordertosuppressinterferencepulses,thepulse-shapedinputsignalsfrominductivesensors2.為汽車應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的通訊系統(tǒng)接口可分為兩類(***)傳統(tǒng)接口

串行接口,如控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)。

車輛中傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是:每個(gè)信號(hào)都分配有屬于自己的獨(dú)立連接線(圖7-2)。二進(jìn)制信號(hào)只能用兩種狀態(tài)“1”或“0”來傳送,例如空調(diào)壓縮機(jī)“開”與“關(guān)”。On/Off可用于傳送連續(xù)變化的參數(shù),如加速踏板位移傳感器的狀態(tài)。汽車電子部件之間數(shù)據(jù)交換的增加如今已達(dá)到這樣的程度,試圖通過傳統(tǒng)的配線和插件連接

器來處理這個(gè)問題不再是明智的選擇。它不僅使費(fèi)用增加,而且這些配線的復(fù)雜程度已達(dá)到失控的程度。另外,ECU之間的數(shù)據(jù)交換也非常慢。

通過傳統(tǒng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的問題可采用總線系統(tǒng)(數(shù)據(jù)高速公路)來解決。例如CAN,它是專門用于為汽車應(yīng)用開發(fā)的總線系統(tǒng)。只要電控單元有串行CAN接口,上述信號(hào)就可通過CAN傳送。

3.CAN總線系統(tǒng)中,標(biāo)識(shí)符標(biāo)記要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容和信息的優(yōu)先權(quán)。變化很快的信號(hào),如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào),必須及時(shí)傳送,因此比變化相對慢的信號(hào)(如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度)分配了較高的優(yōu)先權(quán)。4.EDC

防抱死系統(tǒng)(ABS):Antilockbrakingsystem(ABS),電子穩(wěn)定程序(ESP):Electronicstabilityprogram(ESP),Ch7.

1.EDC系統(tǒng)由三系統(tǒng)模塊組成:1.傳感器與目標(biāo)設(shè)定值傳感器,用于檢測運(yùn)行工況,產(chǎn)生目標(biāo)設(shè)定值。它們將不同的物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。2.電控單元(ECU)采用一定的控制算法將以上信息加工處理成合適的電輸出信號(hào)。3.電磁執(zhí)行器:將ECU的電輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制齒桿的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器固定在噴油泵上,并通過線性螺線管移動(dòng)控制齒桿。它代替了機(jī)械調(diào)速器2.齒桿位置的移動(dòng)來改變噴油量3.一些傳感器

1.油泵速度傳感器一種感應(yīng)型傳感器,在直列噴油泵執(zhí)行器內(nèi)部,檢測油泵轉(zhuǎn)速。2.齒桿行程傳感器該傳感器也集成在油泵執(zhí)行器中,記錄油泵齒桿位置。3.增壓壓力傳感器渦輪增壓器的增壓壓力由一種壓阻式傳感器測量。4.溫度傳感器溫度傳感器用于測量進(jìn)氣溫度、冷卻劑溫度、燃油溫度。5.車速傳感器行程記錄信號(hào)或車速傳感器信號(hào)用于確定車速。

6.加速踏板傳感器加速踏板設(shè)置,即駕駛員的轉(zhuǎn)矩輸入或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸入,由一個(gè)電位計(jì)記錄,它代替了機(jī)械式加速踏板的連接桿。

7.操作面板駕駛員可以輸入或取消車速和中間轉(zhuǎn)速的目標(biāo)設(shè)定值。

8.制動(dòng)、排氣制動(dòng)、離合器開關(guān)每次需要執(zhí)行制動(dòng)、排氣制動(dòng)或離合器時(shí),這些開關(guān)將相關(guān)信號(hào)發(fā)送到ECU。4.ECU可以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車要求。

發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)在制造后立即存儲(chǔ)在ECU程序中。ECU采用這種形式使得ECU可用于許多不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車型式而不用改造硬件。

ECU設(shè)計(jì)可在典型汽車應(yīng)用的溫度中工作。因此ECU可安裝在駕駛室中或在發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的適當(dāng)位置。對ECU的抗干擾提了很高的要求。根據(jù)這些要求,ECU配備了防短路輸入和輸出。它們也可以防護(hù)汽車電器系統(tǒng)的寄生脈沖。

通過過濾和屏蔽,ECU對外部干擾有很強(qiáng)的電磁兼容性(EMC)。Ch9

1.VR泵用于高速直噴式柴油機(jī),特點(diǎn)是:高度動(dòng)態(tài)的供油控制和噴油始點(diǎn)控制,噴嘴處噴油壓力高達(dá)1600bar。2.VR徑向活塞分配泵柴油噴射系統(tǒng)為電子控制EDC裝備了2個(gè)ECU:發(fā)動(dòng)機(jī)ECU和噴油泵ECU。一方面是為了防止某些電子部件過熱,另一方面是為了防止在有些情況下為控制電磁閥需要很大的電流(達(dá)20A)時(shí)引起的干擾信號(hào)。

3.徑向分配泵噴油系統(tǒng)的燃油系統(tǒng)由低壓回路(低壓供油)、高壓回路(高壓供油)和ECU組成。4.噴油泵高壓部件

Radial-pistonhigh-pressurepump徑向活塞高壓泵High-pressuresolenoidvalve高壓電磁閥

Distributorshaftwithdistributorhead帶分配頭的分配軸Return-flowthrottlevalves回流節(jié)流閥Ch10

1.共軌和傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的比較:

在共軌蓄壓式噴油系統(tǒng)中,壓力產(chǎn)生與燃油噴射是完全相互分開的。噴油壓力的產(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油量無關(guān)。燃油加壓貯存在高壓蓄壓器(油軌)準(zhǔn)備噴射。噴油量由駕駛員決定,噴油始點(diǎn)和噴油壓力由ECU依據(jù)存儲(chǔ)的Map圖計(jì)算。然后ECU觸發(fā)電磁閥,每個(gè)缸的噴油器(噴射單元)相應(yīng)噴油。2.

3.與噴油特性有關(guān)的部件:

4,“共軌”噴油系統(tǒng)由用于低壓供油的低壓回路和用于高壓供油的高壓回路、ECU組成。共軌系統(tǒng)的低壓回路組成如下:油箱,帶預(yù)過濾器;預(yù)輸油泵;燃油濾清器;低壓油管。

共軌系統(tǒng)的高壓回路組成如下:高壓泵,帶壓力調(diào)節(jié)閥;高壓油管;高壓蓄壓器(油軌),帶油軌壓力傳感器、限壓閥、限流閥;噴油器;回油管。

5.高壓回路的組成和最重要部件:最重要的部件有:高壓泵,帶油量控制閥,壓力調(diào)節(jié)閥,蓄壓器(油軌)油軌壓力傳感器,限壓閥,限流閥,噴油器6.一些部件的作用:蓄壓器貯存高壓燃油。壓力傳感器:

壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷設(shè)置正確的油軌壓力,并維持不變。

限壓閥的作用與過壓閥一樣,在超壓情況下,限壓閥通過開啟溢流通道,限制油軌壓力限流器:限流器的作用是在有一個(gè)噴油器始終開啟時(shí)防止連續(xù)噴射7.重要的傳感器:曲軸轉(zhuǎn)速傳感器,溫度傳感器,熱線空氣質(zhì)量流量計(jì)

8.為什么必須對怠速轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制:在怠速工況,油耗絕大部分取決于發(fā)動(dòng)機(jī)效率和怠速轉(zhuǎn)速。由于交通密集情況下的汽車油耗相當(dāng)一部分是由于怠速工況引起的,顯然怠速速度必須保持最低。

然而怠速轉(zhuǎn)速必須設(shè)置,以便無論在什么運(yùn)行工況,轉(zhuǎn)速不會(huì)在負(fù)荷下下降至發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)甚至停轉(zhuǎn)。補(bǔ)充:

1.電控共軌系統(tǒng)分類壓力范圍及代表。按共軌壓力分:高壓共軌系統(tǒng)、中壓共軌系統(tǒng)

高壓共軌系統(tǒng)共軌內(nèi)的壓力等于噴油器噴油壓力,噴油壓力通常較高(一般120~160MPa,目前達(dá)到300MPa),典型代表:Bosch共軌系統(tǒng)和日本電裝ECD-U2系統(tǒng)

中壓共軌系統(tǒng)共軌中的壓力較低(4~25MPa),在噴油器中有增壓裝置,以便實(shí)現(xiàn)高壓噴射(增壓后噴射壓力可達(dá)150MPa),典型代表:美國Caterpillar公司的HEUI共軌系統(tǒng)(共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng))

2,采用電控共軌系統(tǒng)的柴油機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是,在理論分析、大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,綜合柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況,能夠自由控制噴油量、噴油壓力、噴射正時(shí)、噴油(速)率和多次噴射(預(yù)噴射、主噴射和后噴射),不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)省燃料、減少廢氣有害成分的排放目標(biāo),并且給柴油機(jī)帶來了技術(shù)性能的全面提高。3,Bosch公司四代用于轎車柴油機(jī)的共軌噴射系統(tǒng):

Bosch公司第一代用于轎車柴油機(jī)的共軌噴射系統(tǒng)及其特點(diǎn):1350bar,靈活的預(yù)噴射;通過零件集成來減小零件尺寸;可滿足歐3排放要求;噴油量、噴油始點(diǎn)、噴油壓力和噴油速率能自由控制;噴射壓力較高,驅(qū)動(dòng)扭矩較低

Bosch公司第二代共軌噴射系統(tǒng):使用壓電石英作為執(zhí)行器替代高速電磁閥;噴油壓力提高到1600bar;可滿足歐4排放;預(yù)噴油量可控制在1mm3/st;每個(gè)噴射循環(huán)可以由預(yù)噴射、主噴射和多級后噴射等4~5次噴射組成;通過預(yù)噴射技術(shù)降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,通過后噴射技術(shù),降低發(fā)動(dòng)機(jī)NOx和顆粒排放。

201*年,Bosch公司推出第三代共軌系統(tǒng),噴油壓力達(dá)1800bar,用于排量達(dá)7升的輕型和中型商務(wù)車;(201*年Bosch公司發(fā)布的消息)第三代共軌系統(tǒng)帶有壓電直列式噴油器。壓電式(piezo)共軌系統(tǒng)的壓電執(zhí)行器代替了電磁閥,噴射控制更加精確的。省去了回油管,在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從20~200MPa彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm3,減小了煙度和NOX的排放。最高噴射壓力達(dá)到180MPa。

201*年,Bosch公司推出第四代共軌系統(tǒng),噴油壓力達(dá)2500bar,用于排量可達(dá)16升的重型車;4,預(yù)噴,主噴,后噴的作用

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第一章

1.進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后,由于發(fā)動(dòng)機(jī)排放物對大氣的污染和能源危機(jī),柴油機(jī)面臨新的挑戰(zhàn)。

2.1922年,博世公司開始著手開發(fā)噴油泵和噴油嘴。1927年,開發(fā)成功直列式噴油泵。從此,制約狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵被攻克。柴油機(jī)開始了第二歷史階段蓬勃發(fā)展的階段。

3.柴油機(jī)技術(shù)的三次飛躍:機(jī)械式燃油系統(tǒng),增壓和中冷技術(shù),電控噴油技術(shù)

4.哪些技術(shù)革新使經(jīng)濟(jì)性提高:直噴,渦輪增壓技,進(jìn)氣冷卻,高噴油率,電子控制,EGR

5.電控技術(shù)三代變化:(1)第一代:凸輪壓油、位置控制。(2)第二代:凸輪壓油、時(shí)間控制。(3)第三代:共軌蓄壓、電磁閥時(shí)間控制。

6.柴油機(jī)的排放問題中最成問題的是浮游粒子(PM)和氮氧化物(NOx);到目前為小,還沒有一種有效的技術(shù)措施可以使柴油機(jī)的顆粒排放(PM)和氮氧化物(NOx)同時(shí)降低。

7.含硫量對柴油機(jī)顆粒排放有密切關(guān)系,如圖1-31所示。要求柴油中硫含量盡可能低。目前歐洲柴油含硫量控制在500×10之內(nèi)。在未來幾年內(nèi),將要采用含硫量為50×10和10×10的柴油。

8.為了滿足歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)需要排氣后處理技術(shù),采用顆粒濾清器及采用NOx催化劑(DeNOx)等。9.降低排放從燃燒方面考慮:(1)減少預(yù)混合燃燒。(2)促進(jìn)擴(kuò)散燃燒。

因此,對燃油系統(tǒng)的要求是:(1)最佳的噴油定時(shí)。(2)減少初期噴油量。(3)高壓化、良好霧化。(4)噴油結(jié)束干脆。(5)電子控制。10.降低排放的技術(shù)措施第二章

1.Theworkingcycleincludesfourstrokes:inductionstroke,compressionstroke,powerstrokeandexhauststroke.2.燃燒產(chǎn)物:Inthefirstplace,water(H2O)andcarbondioxide(CO2)aregenerated.Andinrelativelylowconcentrations。thefollowingsubstancesarealsoproduced:

-Carbonmonoxide(CO),-Unburnthydrocarbons(HC),-Nitrogenoxides(NOx),-Sulphurdioxide(SO2)andsulphuricacid(H2SO4),aswellasSootparticles.

燃燒最主要的產(chǎn)物是水和CO2,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生以下濃度相對較低的物質(zhì):一氧化碳(CO),未燃碳?xì)洌℉C),氮氧化物(NOx),二氧化硫(SO2)和硫酸(H2SO4),碳煙顆粒(Soot)

3.五個(gè)正時(shí):Eachengineoperatingpointthusrequires:Thecorrectinjectedfuelquantity,Atthecorrecttime,Atthecorrectpressure,Atthecorrecttimesequence

AndAtthecorrectpointinthecombustionchamber

4.限制:Inadditiontotherequirementsforoptimummixtureformation,otherengine-specificandvehicle-specificoperatinglimitsmustbetakenintoaccountfor

fuelmeteringsuchas:-Smokelimit-Combustion-pressurelimit-Exhaust-gastemperaturelimit-Engine-speedandtorquelimitsand-Vehicle-specificandhousing-specificloadinglimits

5.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低,最終壓縮壓力和壓縮溫度越低,這種現(xiàn)象的原因是:開始時(shí)活塞與氣缸壁之間的油膜尚未形成導(dǎo)致漏氣損失;發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí),壓縮期間熱損失仍存在;另外,低溫時(shí)摩擦力更大,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)部件的機(jī)械間隙減小,機(jī)油粘度更高。此外,由于冷態(tài)下電池電壓降低,起動(dòng)轉(zhuǎn)速特別低。必須采取措施克服冷起動(dòng)困難。6.影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)混合氣形成和燃燒過程的燃油噴射系統(tǒng)參數(shù)有:供油始點(diǎn)(進(jìn)油孔關(guān)閉)和噴射始點(diǎn);噴油持續(xù)期和噴油速率曲線;噴油方向和噴束數(shù)目。過量空氣

7.油始點(diǎn)更為簡單,柴油機(jī)噴油泵對發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)即為供油始點(diǎn)8.為什么噴油始點(diǎn)要控制在最小允許范圍內(nèi)?

噴油始點(diǎn)對油氣混合氣的燃燒始點(diǎn)有顯著的影響。最高壓縮溫度發(fā)生在上止點(diǎn)。燃燒壓力陡增還導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴。燃燒必須在排氣門打開前完成。燃燒始點(diǎn)提前,燃燒室內(nèi)溫度升高,導(dǎo)致NOx排放升高。燃燒始點(diǎn)太遲,會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒和未燃HC排放(圖2-12)。噴油始點(diǎn)還影響碳煙排放和不完全燃燒產(chǎn)物。噴油始點(diǎn)對比油耗與HC排放的影響是相反的,對黑煙排放與NOx排放的影響也是相反的。

9.Theterm“rateofdischarge”describesthecharacteristiccurveofthefuelquantityinjectedintothecombustionchamberasafunctionofcrankshaftorcamshaftangle(degreescrankshaftanddegreescamshaftrespectively).噴油速率:噴入燃燒室的燃油量隨曲軸轉(zhuǎn)角或凸輪角變化的特性曲線.

10.計(jì)算正時(shí):直噴式柴油機(jī)的噴油持續(xù)期在額定轉(zhuǎn)速下約為25~30CA。若噴

油持續(xù)期為30CA,則對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角為15,噴油泵轉(zhuǎn)速為201*r/min時(shí)噴油持續(xù)期為1.25ms。

-6-6

-11.提高噴油壓力可顯著改善混合氣:燃油壓力大使燃油速度高。燃油與空氣間的相對速度越高,燃燒室內(nèi)空氣密度越大,柴油霧化越好。

12.Theregulationscontaintestmethodsforenginesand/orvehicles,measurementtechniques,andlimits.這些法規(guī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)(車輛)的測試方法、測量技術(shù)和限值

13.Limitswhichmustnotbeexceededapplytothefollowingexhaust-gascomponents:Unburnedorpartiallyburnedhydrocarbons(HC).Carbonmonoxide(CO),Nitrogenoxides(NOx).ParticulatematterandSmoke(vision-impairingcomponentofparticulatematter)

這些必須不能超過的限值針對以下排氣成分:未燃或部分燃燒碳?xì)洌℉C)一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),顆粒物(PM),煙度(PM中影響視覺的成分)14

15.當(dāng)噴油壓力超過1000bar時(shí),碳煙排放可以大幅度降低,尤其在低速工況下。16.是,對碳煙和顆粒排放有利的措施大多數(shù)對油耗、NOx排放和噪聲有負(fù)面影響Ch3

1.柱塞行程不變,有效供油行程變化2.正時(shí)裝置控制的是噴油始點(diǎn)3.轉(zhuǎn)速增加時(shí),

4.對二沖程機(jī),噴油泵轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速是一致的,對四沖程機(jī),噴油泵轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸轉(zhuǎn)速一樣,是曲軸轉(zhuǎn)速

的一半。

5.燃油噴射系統(tǒng)部件:完整的燃油噴射系統(tǒng)由以下部件組成:噴油泵;機(jī)械或電子調(diào)速器,用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

和噴油量;正時(shí)裝置(若需要),使供油始點(diǎn)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化;供油泵,將燃油從油箱經(jīng)燃油過濾器、油管供給給噴油泵;與氣缸數(shù)一樣多的高壓油管,連接噴油泵和噴嘴;噴嘴。6.一些專業(yè)名詞:Ch4

1.Theincreaseinenginespeedisproportionaltotheloadchange,i.e.thegreatertheengine-loadreduction,thegreatertheengine-speedincrease.Theresultingphenomenonisknownas“speeddroop”,andonereferstogovernorswitha“speed-droop”characteristic.

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加與負(fù)荷的變化是成比例的,即負(fù)荷下降越大,轉(zhuǎn)速增加越大。這種現(xiàn)象稱為“速度陡降”,也稱為調(diào)速器的調(diào)速特性。2.

3.調(diào)速器的調(diào)速率通常以最大全負(fù)荷轉(zhuǎn)速(標(biāo)定轉(zhuǎn)速,額定轉(zhuǎn)速)為參考,并按下式計(jì)算:4.調(diào)速器的基本作用是限制發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速。

5.Thebasicjobofeverygovernoristolimittheengine’smaximumspeed.6.機(jī)械調(diào)速器包括以下幾類:

最大轉(zhuǎn)速調(diào)速器(單極調(diào)速器):只控制發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速最小-最大轉(zhuǎn)速調(diào)速器(兩極調(diào)速器):控制最高轉(zhuǎn)速和怠速全程調(diào)速器:能控制從怠速到最高轉(zhuǎn)速的任何轉(zhuǎn)速全程兩極組合式調(diào)速器用于固定電站柴油機(jī)調(diào)速器7.兩級調(diào)速器特性圖:

圖中A點(diǎn)為冷起動(dòng)油量位置。駕駛員將加速踏板踩到底,再松開,控制齒桿返回怠速位置(B)。暖機(jī)過程中,圍繞怠速控制曲線波動(dòng)后,怠速最終穩(wěn)定在L點(diǎn)。一般來說,暖機(jī)后重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)不再需要最大供油量。

Ch5.

1.TheVEdistributorfuel-injectionpumpfulfillsthesestipulationsbycombiningFuel-supplypump,High-pressurepump,Governor,andTimingdevice,VE泵將結(jié)合在一起2.

3.Thefollowingnozzlesandnozzleholdersareusedwithin-lineinjectionpumps:Pintlenozzles(DN..)forindirect-injection(IDI)engines,andHole-typenozzlesfordirect-injection(DI)engines,

Standardnozzleholders(single-springnozzleholders),withandwith-outneedle-motionsensor,andTwo-springnozzleholders,withandwithoutneedle-motionsensor.軸針式噴嘴,用于非直噴發(fā)動(dòng)機(jī),孔式噴嘴,用于直噴發(fā)動(dòng)機(jī),

標(biāo)準(zhǔn)噴油器體(單彈簧),帶或不帶針閥運(yùn)動(dòng)傳感器,雙彈簧噴油器,帶或不帶針閥運(yùn)動(dòng)傳感器,雙彈簧噴油器

4.Hole-typenozzlesareusedwithin-lineinjectionpumpsondirect-injectionengines.OnedifferentiatesbetweenSac-holeandSeat-holenozzles.

Thehole-typenozzlesalsovaryaccordingtotheirsizeTypePwith4mmneedlediameterandTypeSwith5and6mmneedlediameters.

孔式噴嘴用于直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的直列噴油泵。分為:

根據(jù)尺寸大小分為P型(針閥直徑4mm)和S型(針閥直徑5~6mm)。\\Ch6.

1.柴油機(jī)ECU要處理信號(hào)的三種類型。

模擬輸入信號(hào)Analoginputsignals;數(shù)字輸入信號(hào)Digitalinputsignals;為了抑制干擾脈沖,由感應(yīng)型傳感器來的脈沖輸入信號(hào)Inordertosuppressinterferencepulses,thepulse-shapedinputsignalsfrominductivesensors2.為汽車應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的通訊系統(tǒng)接口可分為兩類(***)傳統(tǒng)接口

串行接口,如控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)。

車輛中傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是:每個(gè)信號(hào)都分配有屬于自己的獨(dú)立連接線(圖7-2)。二進(jìn)制信號(hào)只能用兩種狀態(tài)“1”或“0”來傳送,例如空調(diào)壓縮機(jī)“開”與“關(guān)”。On/Off可用于傳送連續(xù)變化的參數(shù),如加速踏板位移傳感器的狀態(tài)。汽車電子部件之間數(shù)據(jù)交換的增加如今已達(dá)到這樣的程度,試圖通過傳統(tǒng)的配線和插件連接

器來處理這個(gè)問題不再是明智的選擇。它不僅使費(fèi)用增加,而且這些配線的復(fù)雜程度已達(dá)到失控的程度。另外,ECU之間的數(shù)據(jù)交換也非常慢。

通過傳統(tǒng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的問題可采用總線系統(tǒng)(數(shù)據(jù)高速公路)來解決。例如CAN,它是專門用于為汽車應(yīng)用開發(fā)的總線系統(tǒng)。只要電控單元有串行CAN接口,上述信號(hào)就可通過CAN傳送。

3.CAN總線系統(tǒng)中,標(biāo)識(shí)符標(biāo)記要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容和信息的優(yōu)先權(quán)。變化很快的信號(hào),如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào),必須及時(shí)傳送,因此比變化相對慢的信號(hào)(如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度)分配了較高的優(yōu)先權(quán)。4.EDC

防抱死系統(tǒng)(ABS):Antilockbrakingsystem(ABS),電子穩(wěn)定程序(ESP):Electronicstabilityprogram(ESP),Ch7.

1.EDC系統(tǒng)由三系統(tǒng)模塊組成:1.傳感器與目標(biāo)設(shè)定值傳感器,用于檢測運(yùn)行工況,產(chǎn)生目標(biāo)設(shè)定值。它們將不同的物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。2.電控單元(ECU)采用一定的控制算法將以上信息加工處理成合適的電輸出信號(hào)。3.電磁執(zhí)行器:將ECU的電輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制齒桿的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器固定在噴油泵上,并通過線性螺線管移動(dòng)控制齒桿。它代替了機(jī)械調(diào)速器2.齒桿位置的移動(dòng)來改變噴油量3.一些傳感器

1.油泵速度傳感器一種感應(yīng)型傳感器,在直列噴油泵執(zhí)行器內(nèi)部,檢測油泵轉(zhuǎn)速。2.齒桿行程傳感器該傳感器也集成在油泵執(zhí)行器中,記錄油泵齒桿位置。3.增壓壓力傳感器渦輪增壓器的增壓壓力由一種壓阻式傳感器測量。4.溫度傳感器溫度傳感器用于測量進(jìn)氣溫度、冷卻劑溫度、燃油溫度。5.車速傳感器行程記錄信號(hào)或車速傳感器信號(hào)用于確定車速。

6.加速踏板傳感器加速踏板設(shè)置,即駕駛員的轉(zhuǎn)矩輸入或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸入,由一個(gè)電位計(jì)記錄,它代替了機(jī)械式加速踏板的連接桿。

7.操作面板駕駛員可以輸入或取消車速和中間轉(zhuǎn)速的目標(biāo)設(shè)定值。

8.制動(dòng)、排氣制動(dòng)、離合器開關(guān)每次需要執(zhí)行制動(dòng)、排氣制動(dòng)或離合器時(shí),這些開關(guān)將相關(guān)信號(hào)發(fā)送到ECU。4.ECU可以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車要求。

發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)在制造后立即存儲(chǔ)在ECU程序中。ECU采用這種形式使得ECU可用于許多不同的發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車型式而不用改造硬件。

ECU設(shè)計(jì)可在典型汽車應(yīng)用的溫度中工作。因此ECU可安裝在駕駛室中或在發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的適當(dāng)位置。對ECU的抗干擾提了很高的要求。根據(jù)這些要求,ECU配備了防短路輸入和輸出。它們也可以防護(hù)汽車電器系統(tǒng)的寄生脈沖。

通過過濾和屏蔽,ECU對外部干擾有很強(qiáng)的電磁兼容性(EMC)。Ch9

1.VR泵用于高速直噴式柴油機(jī),特點(diǎn)是:高度動(dòng)態(tài)的供油控制和噴油始點(diǎn)控制,噴嘴處噴油壓力高達(dá)1600bar。2.VR徑向活塞分配泵柴油噴射系統(tǒng)為電子控制EDC裝備了2個(gè)ECU:發(fā)動(dòng)機(jī)ECU和噴油泵ECU。一方面是為了防止某些電子部件過熱,另一方面是為了防止在有些情況下為控制電磁閥需要很大的電流(達(dá)20A)時(shí)引起的干擾信號(hào)。

3.徑向分配泵噴油系統(tǒng)的燃油系統(tǒng)由低壓回路(低壓供油)、高壓回路(高壓供油)和ECU組成。4.噴油泵高壓部件

Radial-pistonhigh-pressurepump徑向活塞高壓泵High-pressuresolenoidvalve高壓電磁閥

Distributorshaftwithdistributorhead帶分配頭的分配軸Return-flowthrottlevalves回流節(jié)流閥Ch10

1.共軌和傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的比較:

在共軌蓄壓式噴油系統(tǒng)中,壓力產(chǎn)生與燃油噴射是完全相互分開的。噴油壓力的產(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油量無關(guān)。燃油加壓貯存在高壓蓄壓器(油軌)準(zhǔn)備噴射。噴油量由駕駛員決定,噴油始點(diǎn)和噴油壓力由ECU依據(jù)存儲(chǔ)的Map圖計(jì)算。然后ECU觸發(fā)電磁閥,每個(gè)缸的噴油器(噴射單元)相應(yīng)噴油。2.

3.與噴油特性有關(guān)的部件:

4,“共軌”噴油系統(tǒng)由用于低壓供油的低壓回路和用于高壓供油的高壓回路、ECU組成。共軌系統(tǒng)的低壓回路組成如下:油箱,帶預(yù)過濾器;預(yù)輸油泵;燃油濾清器;低壓油管。

共軌系統(tǒng)的高壓回路組成如下:高壓泵,帶壓力調(diào)節(jié)閥;高壓油管;高壓蓄壓器(油軌),帶油軌壓力傳感器、限壓閥、限流閥;噴油器;回油管。

5.高壓回路的組成和最重要部件:最重要的部件有:高壓泵,帶油量控制閥,壓力調(diào)節(jié)閥,蓄壓器(油軌)油軌壓力傳感器,限壓閥,限流閥,噴油器6.一些部件的作用:蓄壓器貯存高壓燃油。壓力傳感器:

壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷設(shè)置正確的油軌壓力,并維持不變。

限壓閥的作用與過壓閥一樣,在超壓情況下,限壓閥通過開啟溢流通道,限制油軌壓力限流器:限流器的作用是在有一個(gè)噴油器始終開啟時(shí)防止連續(xù)噴射7.重要的傳感器:曲軸轉(zhuǎn)速傳感器,溫度傳感器,熱線空氣質(zhì)量流量計(jì)

8.為什么必須對怠速轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制:在怠速工況,油耗絕大部分取決于發(fā)動(dòng)機(jī)效率和怠速轉(zhuǎn)速。由于交通密集情況下的汽車油耗相當(dāng)一部分是由于怠速工況引起的,顯然怠速速度必須保持最低。

然而怠速轉(zhuǎn)速必須設(shè)置,以便無論在什么運(yùn)行工況,轉(zhuǎn)速不會(huì)在負(fù)荷下下降至發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)甚至停轉(zhuǎn)。補(bǔ)充:

1.電控共軌系統(tǒng)分類壓力范圍及代表。按共軌壓力分:高壓共軌系統(tǒng)、中壓共軌系統(tǒng)

高壓共軌系統(tǒng)共軌內(nèi)的壓力等于噴油器噴油壓力,噴油壓力通常較高(一般120~160MPa,目前達(dá)到300MPa),典型代表:Bosch共軌系統(tǒng)和日本電裝ECD-U2系統(tǒng)

中壓共軌系統(tǒng)共軌中的壓力較低(4~25MPa),在噴油器中有增壓裝置,以便實(shí)現(xiàn)高壓噴射(增壓后噴射壓力可達(dá)150MPa),典型代表:美國Caterpillar公司的HEUI共軌系統(tǒng)(共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng))

2,采用電控共軌系統(tǒng)的柴油機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是,在理論分析、大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,綜合柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況,能夠自由控制噴油量、噴油壓力、噴射正時(shí)、噴油(速)率和多次噴射(預(yù)噴射、主噴射和后噴射),不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)省燃料、減少廢氣有害成分的排放目標(biāo),并且給柴油機(jī)帶來了技術(shù)性能的全面提高。3,Bosch公司四代用于轎車柴油機(jī)的共軌噴射系統(tǒng):

Bosch公司第一代用于轎車柴油機(jī)的共軌噴射系統(tǒng)及其特點(diǎn):1350bar,靈活的預(yù)噴射;通過零件集成來減小零件尺寸;可滿足歐3排放要求;噴油量、噴油始點(diǎn)、噴油壓力和噴油速率能自由控制;噴射壓力較高,驅(qū)動(dòng)扭矩較低

Bosch公司第二代共軌噴射系統(tǒng):使用壓電石英作為執(zhí)行器替代高速電磁閥;噴油壓力提高到1600bar;可滿足歐4排放;預(yù)噴油量可控制在1mm3/st;每個(gè)噴射循環(huán)可以由預(yù)噴射、主噴射和多級后噴射等4~5次噴射組成;通過預(yù)噴射技術(shù)降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,通過后噴射技術(shù),降低發(fā)動(dòng)機(jī)NOx和顆粒排放。

201*年,Bosch公司推出第三代共軌系統(tǒng),噴油壓力達(dá)1800bar,用于排量達(dá)7升的輕型和中型商務(wù)車;(201*年Bosch公司發(fā)布的消息)第三代共軌系統(tǒng)帶有壓電直列式噴油器。壓電式(piezo)共軌系統(tǒng)的壓電執(zhí)行器代替了電磁閥,噴射控制更加精確的。省去了回油管,在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從20~200MPa彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm3,減小了煙度和NOX的排放。最高噴射壓力達(dá)到180MPa。

201*年,Bosch公司推出第四代共軌系統(tǒng),噴油壓力達(dá)2500bar,用于排量可達(dá)16升的重型車;4,預(yù)噴,主噴,后噴的作用

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