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柴油发动机通过15~20的高压缩比，隔热压缩吸入的空气，达到高密度或高温的状态。在此状态下，喷油器以超高压将柴油喷射至燃烧室，形成混合气体的部分能够自行着火、燃烧并扩散。与汽油发动机不同，无火花塞、自行着火是柴油发动机的特点。 柴油发动机中，曾经使用过直列式泵、分配式泵等机械式喷油泵。通过发动机的驱动力使活塞泵运转，形成喷射压力。但是，这种系统中，喷射压力会随着发动机转速的降低而降低。因此，目前通常采用的是电子控制的泵，由其形成高压，并将压力存储于压力公共供油管中的共轨系统。 共轨系统的特点：能够实现非常高的喷射压力；能够实现自由度非常高的喷射（多次喷射）。 下图为采用了共轨系统的柴油发动机控制系统。燃油通过高压泵加压，并存储于共轨中，由采用了电磁阀或压电元件的喷油器喷射至燃烧室内。发动机ECU根据驾驶者踩下的加速踏板位置，计算出所需喷油量。 共轨系统的构成包括提供高压燃油的高压泵，储存高压燃油的共轨，任意正时、任意时间开阀喷射的喷油器。 共轨系统的构成 与直列式喷油泵及分配式喷油泵等以前的燃油喷射系统相比，共轨系统具有以下特点： ① 通过反馈控制高压泵的压力，使轨道压力传感器的信号达到规定值，可任意改变喷射压力。 ② 能够始终向喷油器提供规定压力的燃油，可实现喷射正时及喷射量的精密控制。 ③ 通过电子控制喷油器，可实现多次喷射。 用于柴油发动机的喷油器分为电磁式和压电式。 电磁式是一种通过电磁阀使喷嘴开合的方式，其组成包括由电磁阀、进油及出油节流孔、液压控制室、使液压传递至喷嘴针阀的液压柱塞等组成的液压伺服机构，使燃油喷射的喷嘴机构（下图）。使用液压伺服机构会导致低压侧泄漏燃油，所以，如何减少泄漏燃油是电磁式喷油器需要解决的课题。 压电式是一种利用执行器控制燃油喷射的方式，施加电荷则可产生位移的压电效果。喷油器本体包括压电式执行器、增加位移的位移扩大机构、提起喷嘴针阀的液压伺服机构（下图）。与电磁式相比，压电式可进行小型化设计，减少燃油泄漏；并且能够减小可动元件的质量，实现比电磁式更快的喷油响应。 将高压燃油传送至共轨所需的高压泵的构造和燃油的路径如下图所示。通过发动机驱动凸轮轴的转动，带动供油泵从油箱中泵出燃油。通过供油泵下游的调压阀，将泵出的燃油调节至最大压力，约1MPa。之后，燃油通过SCV（进油控制阀=燃油调节量电磁阀）的开口面积进行量的调节，再经过进油阀进入柱塞室。通过凸轮轴使柱塞上下运动，从而对燃油加压，最后将加压的燃油经过出油阀送入共轨中。 共轨的构成：储存高压燃油的中空容器共轨管，检测共轨管压力的传感器，紧急情况下将加压燃油引入低压侧使其减压的压力限制器，在与喷油器和泵的管路连接的进油口和出油口侧设置的用于降低脉动（在喷射和压送过程中形成）的节流孔。 柴油发动机中，喷油量≈扭矩。将加速踏板位置和发动机转速对照调速器特性曲线，确定喷油量。在同一加速踏板位置条件下，曲线呈现朝向右下方降低的特性。所以，随着加速踏板位置的上升，即使转速相同，喷油量及扭矩也会增加，从而使车辆得以加速。 喷油量特性曲线的示例 检测曲轴转角以确定喷射开始的正时，同时调整喷油器的通电时间，以此控制喷油量。以通过调速器特性曲线确定的目标喷油量和此时的共轨压力作为输入参数，依据对应的喷射正时图求取喷射正时。 依据发动机转速、负荷等改变喷射模式也是喷油量控制的特点 ▼ 多次喷油的特性曲线 怠速时如上图中①所示，噪声降低，即将开始主喷射之前进行引燃喷射。 中负荷区域内如图中②所示进行引燃喷射，但与主喷射之间要有时间间隔。 如图中④所示，通过后喷射也可降低PM值。 低转速高负荷时，如图中③所示通过时间间隔长的引燃喷射来降低PM值。 另一方面，高转速高负荷时，要在较短的喷射周期内喷射大量燃油，所以如图中⑤所示大多仅为主喷射的特性曲线。 此外，为了使DPF中堵塞的PM燃烧，在提高排气温度时，如图中⑥所示为了提供燃烧所需的HC，也会增加多次后喷射。 喷油器在制造过程中，已对喷嘴喷孔的流量、液压伺服机构的响应、电磁阀的响应进行了精细的工艺设计。但是，需要通过机械调整使喷油量达到极限，从而应对严格的排气法规。因此，测量单个喷油器的喷油量，并将该喷油量记录为二维码。将该数据读入发动机ECU中，修正二维码（用于修正气缸之间喷油量）时，在整车厂商的工厂内读取二维码，并将该信息写入ECU的存储器中，ECU基于内含修正量的指令值控制喷油器 ▼ 依据二维码修正喷油器的喷射量  以上图文内容来自图书 《图解汽车电子技术》(系统篇) 日本电装汽车电子技术研究会 著 本书详细介绍了汽车各大控制系统的电子技术、发展趋势、零部件设计要点，主要包括传动系统控制、混合动力系统控制、行驶安全控制、车身控制、车载导航系统控制以及通信等。 |
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