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分析车载高压共轨柴油机燃油喷射系统控制策略(下)
来源:本站整理  作者:佚名  2020-01-20 14:15:55

 (6)预喷射

    通过在压缩行程期间少量燃油(约1mg)的燃烧提高主喷射开始时刻汽缸内的压力和温度,能够缩短主喷射的着火滞后期,这能降低燃烧产生的噪声。但是,因为减少了预混合燃烧的燃油份额,同时增加了扩散燃烧的燃油量,以及提高了汽缸中的温度,会使炭烟颗粒和NOx排放有所增加。另一方面,冷启动和低负荷范围内,较高的燃烧室温度对稳定燃烧,降低HC和CO排放是有利的。通过预喷射与主喷射之间间隔时间和预喷射油量的匹配,有利于根据运行工况点调整燃烧噪声与NOx排放之间较好的折中。
(7)早后喷射
    在共轨喷油系统中,后喷射能够直接紧跟在主喷射后面实现连续的燃烧,使炭烟颗粒以这种方式后续燃烧,从而能使碳烟颗粒排放减少20%~70%。
(8)晚后喷射
    晚后喷射的燃油并不参与燃烧,而是靠废气中的余热汽化。这种后喷射位于主喷射之后的做功行程,或直至上止点后(OT后)2000 KW(KW曲轴缩略语)的排气行程,将精确计量的燃油喷入废气中,这种废气一燃油混合气在排气期间通过排气门被输往废气后处理装置中。
    晚后喷射主要为碳氢化合物在催化转换器中的氧化反应提高废气温度。这种措施用于连接废气后处理系统(颗粒捕集器或存储式NOx催化转换器)的再生。
    因为这种晚后喷射会导致发动机机油被柴油稀释,因此它们必须由发动机制造商来进行程序调整。
 
四、高压共轨柴油发动机燃油喷射系统的过量空气系数λ调节
    以上所述的高压共轨柴油发动机喷油量控制,除了怠速转速有转速反馈,使发动机转速稳定在目标怠速上的闭环调节外,其余工况都是根据传感器输入信号,查MAP图得到喷油器可执行的喷油脉宽。这种喷油量的确定和调节只是属于开环控制。但是随着车载柴油发动机排放法规的限值越来越严厉,特别是轿车用的高压共轨柴油发动机,除了优化发动机燃烧之外,对废气排放具有重要意义的反馈控制功能变得越来越重要,其中实施过量空气系数入调节为柴油发动机减小排放提供了有效措施。
    应用入调节的喷油闭环控制,是采用安装在排气管道中的宽带式氧传感器(图12),测量废气中的氧浓度,此氧浓度与进气系统中新鲜空气氧浓度(约21%)比较得到一个偏差值,用这个偏差值使发动机学习到在每个工况点的空燃比(过量空气系数入)修正值,并且应用到喷油量平均值的调节过程中,控制发动机燃烧达到目标空燃比,这就是利用氧传感器的信号调节喷油量平均值的自适应功能。
1.基于λ调节的废气再循环
    从柴油发动机燃烧分析,是属于过量空气下的高速、高温、高压燃烧。而且混合气λ值要比汽油机大,增压柴油发动机全负荷时的λ=1.15~2.0,怠速和空负荷运行时提高到10。因此,混合气燃烧时过量空气中的氮在高温下氧化生成NOx,成为柴油发动机的主要排放物之一。通过废气再循环(EGR)系统将废气回引到进气管中与新鲜进气混合后充入汽缸,可以降低进气中的氧浓度,并且由于混合气的比热容增大使缸内燃烧的峰值温度降低,从而可以有效抑制NOx生成。
    喷油量平均值自适应功能为对废气调节回路中的EGR率形成提供一个精确的喷油量信号。而且EGR的修正对废气排放具有重大影响。喷油量平均值自适应功能在低速部分负荷范围内工作,它查明对所有汽缸平均的喷油量偏差。图13示出了喷油量平均值自适应功能的基本原理。
    用氧传感器和空气流量计信号计算实际喷油质量,并与喷油量额定值进行比较,两者的差值被存储在自适应特性曲线场中规定的“学习点”上,从而确保发动机即使在动态运行工况变化的情况下也能确定运行工况点特有的喷油修正量。这些修正量被存储在ECU的EEPROM中,在发动机启动时立即就可提供使用。

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