电控柴油发动机标定的探讨与研究

题目：柴油发动机标定的探讨与研究

摘要

随着对排放法规的不断严格，柴油发动机引入电控系统之后，其工况愈加复杂，为了使柴油发动机达到规定的要求以及更好地使电控系统与发动机相匹配，我们必须对柴油发动机进行优化标定。

本文介绍了电控柴油发动机标定技术以及标定系统的发展，并以YC4112电控柴油发动机为案例，采用计算机辅助方法，对电控柴油发动机的优化标定进行了探讨与研究，主要优化标定的有燃烧室喷油优化标定、排放优化标定、全工况特性标定以及全负荷特性标定。

本文着重分析了有效燃油消耗率及主要排放污染物(NOx、烟度等)的排放量随油束分布特征的变化趋势,并找出了一组满足欧Ⅲ排放法规且使油耗率达最低水平的供油提前角，为该类型柴油机的性能分析提供了参考。

本文介绍了YC4112型电控柴油机标定系统设计,提出了优化标定方法。选用合适的标定系统,运用优化标定方法优化标定电控柴油机,在满足排放法规和发动机设计指标的前提下,实现圆滑丰满的扭矩特性和最佳经济性。

关键词：电控柴油发动机；标定；性能优化

Abstract

with the strict regulations on emissions of diesel engine electronic control system was introduced, the working condition of increasingly complex, in order to make diesel engines meet the requirements and make better matching with the engine electronic control system, we must optimize the diesel engine calibration.

This paper introduces the electronic control diesel engine calibration technology and the development of the calibration system, and with the examples of YC4112 electronic control diesel engine using computer aided method, the optimization of electronic control diesel engine calibration are discussed in this paper and the research, main optimized calibration of combustor fuel injection optimization, emission optimization calibration, all condition characteristics and the characteristics of full load calibration.

This paper analyzes the effective fuel consumption rate and main pollutants emissions (NOx and smoke, etc.) along with the oil change trend of beam distribution characteristics, and find out a set of meet the Ⅲ emission regulations and fuel consumption rate was the lowest level of fuel delivery advance Angle, provides some reference for the analysis of the type of diesel engine performance.

YC4112 type electronic control diesel engine calibration system are introduced in this design, the optimization method is proposed. Choose appropriate calibration system, using the optimization method to optimize calibration electronic control diesel engine, to meet emission regulations and engine under the premise of design index, achieve smooth full torque characteristics and the best efficiency.

Key words：Electronic controlled diesel；Calibration；Performance optimization

目录

绪论 (6)

1柴油发动机标定技术及工作内容 (8)

1.1试验设计技术 (8)

1.2试验数据建模技术 (8)

1.3参数优化技术 (9)

1.4MAP优化技术 (9)

1.5柴油发动机标定的具体工作内容 (9)

1.5.1发动机台架标定试验 (10)

1.5.2发动机整车标定试验 (10)

2发动机标定系统 (12)

2.1电控发动机标定系统的组成 (12)

2.2电控发动机标定系统的功能 (13)

2.3国内外电控发动机标定技术的发展现状 (14)

3电控柴油机标定试验准备 (19)

3.1标定系统选择 (19)

3.2优化标定方法 (20)

3.2.1局部优化与整体优化 (20)

3.2.2优化方法选择 (22)

3.3标定试验的分析方法 (24)

4YC4112电控柴油发动机标定试验 (25)

4.1燃烧室内喷雾油线优化标定 (25)

4.1.1理论基础 (25)

4.1.2实机试验 (25)

4.1.3结论 (28)

4.2排放优化标定 (29)

4.3全工况特性优化标定 (30)

4.3.1供油量Map的确定 (30)

4.3.2供油提前角Map的确定 (31)

4.4全负荷特性优化标定 (32)

5总结与展望 (34)

5.1全文工作总结 (34)

5.2工作展望 (34)

致谢 (35)

参考文献 (36)

绪论

随着柴油机排放法规的要求越来越严格，人们对车辆驾驶性和舒适性的要求也在不断增加，柴油机行业面临着一些严重的挑战。而柴油机电控技术的应用成为了解决问题的有效手段，然而在柴油机采用电控技术之后，在电控软硬件不变的情况下，柴油机的性能在很大程度上取决于它的标定结果。为了使柴油机获得它的最佳性能，我们必须对柴油机性能参数进行精确的优化标定。

发动机乃至整个车辆的工作过程都是非常复杂的动态、非线性、具有相应滞后的混合时变系统，它们的性能都依赖于大量的机械动力学和热力学参数，很难用准确的数学模型精确地表达出来。发动机电控系统的控制参数对发动机的性能影响较大。为使发动机达到最佳的综合性能，必须对电控系统的控制参数进行精确的标定，使发动机按照最优的控制参数运行。标定是指根据整车的各种性能要求，如动力性、经济性、排放及辅助功能等，来调整、优化和确定整车上各电子设备控制单元（ECU）的运行及控制参数的控制算法。标定系统则是根据匹配标定需求实时的将电子控制单元工作状态参数通过通信接口传送给操作人员作为判别电控装置运行性能的依据，将操作人员设置的控制参数传送到电子控制单元中[1]。

发动机标定技术的发展是与电控技术的进步相关的。在上世纪七十年代末期，就已经开始研究发动机性能达到综合最佳的优化策略和方法了。八十年代以后，进一步明确了发动机控制参数标定工作的内容，提供了标定工作所需要的集成开发环境。进入九十年代，随着发动机电控技术的成熟，发动机标定技术也得以得到更加细致深入的研究。

电控发动机的标定，是指根据电控发动机的各种性能参数要求，比如动力性、经济性、排放性等，来调整、优化和确定电控系统软件的运行参数、控制参数和各种控制数学模型的整个过程。发动机标定过程包括了发动机台架、整车转鼓、“三高”（高温、高寒、高原）试验和实际道路的实验验证过程，其中有大约30%-50%的标定工作需要在台架上完成，50%-70%的标定工作需要在整车上完成。这些标定工作对发动机的性能有十分重要的影响。

在采用电控技术之后，发动机的性能在很大程度上取决于控制参数的标定结果。随着排放法和燃油消耗标准的要求不断严格，以及人们对车辆舒适性、驾驶平顺性要求的不断提高，推动了发动机电子控制技术的不断发展，从而促进了发动机控制参数的不断增加，也因此，发动机标定的工作量成指数增加，传统的标定系统和标定优化方法可能已经无法满足标定要求。为了更有效地进行标定试验，标定系统开发技术需要不断的发展。

标定是一项十分复杂的工作，一方面，发动机的性能表现在多方面，诸如动力性、燃油经济性和排放性能进行控制参数的标定必须对各种性能指标的影响进行综合考虑；另一方面，发动机的各个控制参数之间也存在着相互影响，将各个控制参数单独地进行

选择并不十分科学。因此，功能完善且灵活方便的标定系统是汽车电子产品高效开发的关键因素与支撑技术之一。

标定系统是标定试验得以进行的前提和基础，其中融合了先进试验设计技术的自动标定系统能够显著减少标定的工作量，提高标定的效率；而基于模型的标定技术和基于实验设计的标定技术的运用为发动机标定试验的发展提供了优良的途径。本文对先进标定系统开发技术进行了论述，上述的技术的运用目前已成为提高标定效率，减少标定工作量的有效途径。

目前，国外的标定系统较国内的先进很多，这也是目前国产汽车大多采用国外发动机品牌的原因。我国的汽车工业较国外比较落后，但是在“九五”期间，汽车电子控制技术的国家科技攻关项目为发动机标定技术打下了良好的基础，近年来，一些高校和研究所开发的标定系统开始崭露头角，推进了我国电控发动机产业化进程。在92年的国外文献中首先引入了局部优化和全局优化的概念，标定开发技术有了显著的进步[2]。目前，国内对柴油机优化标定研究发展相对缓慢，对于优化标定的研究主要集中在标定技术中的个别技术方面。如北京理工大学开展的二元回归建模以及控制参数的遗传算法优化研究。现在国内尚未形成比较完整的柴油机优化标定理论体系，这极大地制约了国内电控柴油机的发展。因此，对于电控柴油机的优化标定研究显得很迫切，这也是我写这篇文章的原因。

发动机标定项有很多，包括了稳态测功标定、功率标定、冷机暖机燃油消耗标定、排放标定、高原标定、怠速标定等等。本文对柴油机标定的典型标定项进行了探讨与研究，对全局优化和局部优化进行了探讨与研究，并选取YC4112电控柴油机为案例分析。

1柴油发动机标定技术及工作内容

目前，国内对柴油机优化标定研究发展相对缓慢，对于优化标定的研究主要集中在标定技术中的个别技术方面。如北京理工大学开展的二元回归建模以及控制参数的遗传算法优化研究。现在国内尚未形成比较完整的柴油机优化标定理论体系，这极大地制约了国内电控柴油机的发展。因此，对于电控柴油机的优化标定研究显得很迫切。

目前，按照优化标定过程的不同，优化标定技术可以分为试验设计技术、数据建模技术、参数优化技术和 MAP 优化技术四个方面，在电控柴油机的标定中均得到不同程度的发展[3]。

1.1 试验设计技术

试验设计方法于20世纪60年代由费雪在农业试验时最早提出，日本的质量管理专家田口玄一又将其应用于工业化过程优化，使得此方法得以普及和发展。传统的试验设计技术主要应用于对发动机稳定工况的标定。现如今发动机稳定工况的标定仍然可以采用传统的试验设计技术。这一技术已经应用于发动机标定有十余年了，是一种可靠稳定的标定方法。

试验设计是对试验方案进行优化设计，以降低试验误差及生产费用，是减少试验工作量并对实验结果进行分析的一种方法。

后来。随着电控单元的控制参数的增加，适当地选择实验设计是现代企业采取的普遍做法。采用自编设计程序、建模算法和优化程序等来进行合理计算，在尽可能较少试验样本的情况下，完成对柴油机标定的优化。试验设计技术的应用，除了能够大幅度地减少样本容量，节约经费和时间之外，它还能够保证能够达到常规标定的理想结果。

传统的试验设计技术的应用主要是对柴油机稳定工况的标定，对瞬态工况标定则较少。现在，采用贝叶斯统计法的试验设计技术就可以解决这个问题，贝叶斯统计法的主要特点或者说是突出特点就是可以根据以往的知识，来建立清楚地模型。目前，该技术已经成为柴油机试验设计标定技术的研究热点。

1.2 试验数据建模技术

20世纪70年代，标定工程师为了提高标定结果的品质，在早期手工标定的基础之上，逐渐运用数学方法取代以往的直觉和经验，通过对实验数据的分析和建立数学模型，从中观察数据变化的趋势。这样一种将实验数据拟合建立模型并在模型基础上进项参数优化的方法就是我们所说的基于模型的标定。其中建模是关键环节，一般要求是模型能够快速准确地反应。

传统的建模方法是多项式建模方法，多项式建模方法在模型的复杂性和计算的效率上面具有很好的折衷，现在广泛应用于柴油机标定的拟合模型。

基于模型的标定和优化可以大大减少试验工作的工作量，除此之外，其还可以降低试验的成本，并且缩短试验周期。可以预见的是：随着标定技术的发展，基于模型的优

化标定技术将会以其特有的优势得到普遍的关注，这决定了这项技术将会是未来电控柴油机标定技术的发展趋势。

1.3 参数优化技术

对柴油机电控系统控制参数的优化标定有局部优化和全局优化两大类，两者互为补充。局部优化是指不考虑参数之间的相互影响。独立地对各个参数匹配优化，此时工况的变化只与这单个参数的变化有关，与其它参数的变化无关。目前主要的局部优化方法是梯度法。全局优化是指将若干个工况点综合起来对控制参数进行优化。典型案例是在满足排放法规的前提下，对一个排放法规试验循环内的各个工况进行优化，最后得到特定性能的最佳目标。这不单单是一个数学过程，还包括标量间的折中，因为柴油机的设计方案越来越多地考虑了约束条件和要求。全局优化的结果依赖于试验循环内各个工况的控制参数。传统的全局优化方法是枚举法和 Lagrange 法，目前全局优化方法主要的发展趋势是遗传算法、人工神经网络、鲁棒优化、随机试验法等。

1.4 MAP优化技术

获得MAP（电控单元里存储的参数数据）是优化标定的最终目的，电控单元中存储的参数数据（MAP）决定着发动机的工作质量。控制MAP的优化需要对发动机进行试验研究，试验工作量随着可控参数的增加按照指数增长。有效、精确地控制MAP优化已经成为开发电控发动机性能的关键。

传统的MAP优化方法有样条插值法和线性插值法。MAP图像的处理也仅能按一般的三维图像或表格方式显示和编辑，如NCA标定软件的MAP图。

玉柴发动机研究院以标定工况点的优化控制参数为样本，采用人工神经网络方法对MAP进行优化计算，得到了更为紧密、平滑的MAP数据。生成平滑的MAP可能造成MAP 值和最佳值的偏移，但约束MAP的平滑度却有利于提高车辆的驾驶性和发动机的瞬态性能。玉柴开发的MAP梯度优化约束软件，可以实现对MAP平滑度的折中。该软件能够对最大允许/理想的MAP梯度做出限制，可以用在全局模型的优化中，从而生成满意的MAP 数据。

1.5 柴油发动机标定的具体工作内容

发动机标定项目的工作内容，包括室内台架试验和室外道路试验，室外道路试验要求在汽车试车场进行，另外还要进行“高寒、高温及高海拔”的“三高”试验，它们分别是冬季试验、夏季试验及高原试验[4]。

1.5.1 发动机台架标定试验

1.5.1.1 发动机实际充气效率标定

进气温度计算及发动机不同节气门开度状态进气效率标定。

1.5.1.2 空燃比标定

1) 理论空燃比开环燃油控制；

2) 最稀空燃比（动力加浓）之下的最佳扭矩测试。

1.5.1.3 点火正时标定

1) 达到最佳扭矩的最小点火角标定；

2) 爆震极限域标定；

3) 发动机爆震控制敏感度标定；

4) 功率加大及点火提前角修正标定。

1.5.1.4 基本发动机热机标定

1) 排气温度测试与最高发动机排气温度控制标定；

2) 燃油消耗率标定。

1.5.2 整车标定试验

1.5.

2.1 整车废气排放标定

1) 整车排放工况排放标定；

2) 燃油闭环控制标定；

3) 排放工况中碳罐吸附流量控制标定；

4) 三元催化器保护标定。

1.5.

2.2 热带环境标定

1) 热带夏季环境启动性能；

2) 热带夏季环境驾驶性能；

3) 热带夏季环境条件下的爆震控制标定；

4) 零部件温度适应能力；

5) 空调及冷却风扇控制系统标定。

1.5.

2.3 寒带环境标定

1) 寒带严冬环境启动性能；

2) 寒带严冬环境驾驶性能；

3) 多次重复启动防止淹缸考核试验；

4) 节气阀体防止结冰考核试验；

5) 冷冻室内的低温起动性标定。

1.5.

2.4 高原环境标定

1) 高原地区启动性；

2) 高原地区驾驶性；

3) 高原地区汽车发动机的爆震控制标定。

1.5.

2.5 整车驾驶性标定

1) 怠速稳定性标定；

2) 加、减速及稳速的驾驶舒适性；

3) 爆震控制系统标定。

1.6 本章小结

本章介绍了发动机标定技术的定义以及其具体的工作内容。

2发动机标定系统

发动机标定技术的发展是与电控技术的进步相关的。在上个世纪七十年代末期，已经有学者开始研究使发动机性能达到综合最佳的优化策略和方法，提出了一些控制算法求解约束优化问题。八十年代以后，进一步明确了发动机电控系统参数标定工作的内容，提出了标定优化工作需要一个集成开发环境。即将进入21世纪时，发动机电控技术取得了飞跃发展，国外已经开始研究自动优化技术。标定工作取得质的飞跃是在局部优化和全局优化的概念被提出来之后。随着排放法规不断严格，以及对发动机动力性能、燃油经济性的要求不断提高，电控系统的功能不断增强，控制参数不断增多，控制方法越来越复杂，对控制精度的要求也越来越高，因此对标定系统的要求也越来越高[5]。

2.1 电控发动机标定系统的组成

发动机电控系统主要由传感器、电控单元(ECU)和执行器组成。发动机电控系统的开发一般可分为研制开发和应用开发两个阶段。研制开发主要包括传感器的研制(或选型)、电控单元的软硬件的设计、执行器的研制；应用开发主要将电控系统与发动机及整车相匹配，并通过调试和优化使发动机和整车性能达到最佳。应用开发阶段是整个电控系统研制的最终阶段，也是工作量最大、最困难的阶段。这个阶段的工作目标就是保证发动机和汽车的性能指标满足当前排放法规和使用要求的情况下，获得最佳的汽车动力性和燃油经济性。运用发动机标定系统对安装了ECU的发动机进行喷油特性、点火特性、怠速特性及瞬态过渡工况的综合实验，使ECU在实际应用中获得理想效果，让发动机具有较大的柔性，可以对应各种工况、环境和状态，让发动机在最优状态下运行，获得最佳动力性和燃油经济性[6]。

电控系统性能的发挥主要依赖于各种脉谱图(MAP)、数据表和常数的质量，获得这些ECU内部参数的标定上作是相当烦琐的。标定工作需要反复进行发动机台架试验和道路试验，反复修改电控单元(ECU)@的数据，而且，发动机的许多指标是相互矛盾的，寻求一种良好的全局优化，最终确定ECU的各种内部参数，需要性能优良的标定系统的支持。一般来说，要求标定系统能够实现对发动机运行参数和电控单元控制参数的实时采集和数字方式显示，能够对控制参数进行离线或者在线优化，同时还可以对数据结果以一定的格式保存等[7]。

电控系统本质上是一个复杂的控制系统，其复杂性主要表现在以下四个方面：第一，电控系统需要实现众多的控制项目，如启动控制、怠速、部分负荷、全负荷、加速、减速等；第二，电控系统的控制应能使发动机的潜力充分发挥，使功率、油耗、排放和汽车的操纵性等多方面性能达到综合最佳状态；第三，影响发动机上作的因素众多，除一些典型的参数如转速、油门开度、喷油正时、点火提前角、曲轴位置外，还包括一些附加参数如油温、废气再循环率等，电控系统需要综合考虑这些因素才能使发动机运行在

最佳状态；第四，电控系统如何调整才能更好的适应外界环境的变化，如大气温度变化、蓄电池电压波动、海拔位置改变等。借助电控发动机标定系统及其台架试验，可以帮助我们找到发动机的最佳控制参数，得到发动机的控制规律。

2.2 电控标定系统的功能

由于发动机在排放性能、动力性能和经济性能之间相互制约，因此，要想发动机工作在全局最优状态下是一项十分复杂的工作，这要求要求标定系统可以对各个参数进行同时监测，进行大量的试验，然后利用算法，在各种相互矛盾的参数中寻找最优的控制参数。根据对任务评价准则的不同，其结果取舍各异，一般是在一个或几个容易测量的参数引导之下，进行发动机的喷油特性及点火特性的匹配试验，提高匹配效率，节省匹配时间[8]。一般发动机标定的目标是在发动机动力性、经济性和排放性上进行折衷，取得良好的整体性能。在中小负荷下，喷油量的设定应该首先注重其对经济性目标的影响，同时注意其他目标；而在怠速区域内，以减小排放污染和获得稳定怠速为首要目标；在大负荷区域，动力性成为喷油量标定的首要目标[9]。

随着电子技术在汽车上的日益广泛的应用，现在的汽车与传统的汽车相比，在控制方法上己经有本质的区别，当今的汽车已经是一个相当复杂的机电一体化的综合系统。就发动机来讲，随着日益严格的排放和燃油经济性法规的施行，使发动机电子控制技术得到更广泛应用的同时，也给ECU与发动机的匹配带来了一些新的课题。由于发动机在排放性能、动力性能和经济性能之间相互制约，因此要想让发动机工作在全局最优状态下是一项十分复杂的工作，要求标定系统能够对许多参数进行同时监测，进行一系列大量的匹配试验，然后规划优化方法，在各种矛盾的要求目标中寻求最优。根据对任务评价的准则不同，其结果取舍各异，一般是在一个或几个容易测量的参数引导之下进行发动机的喷油特性及点火特性的匹配试验，提高匹配效率，节省匹配时间[10]。

标定系统保证在台架试验条件下，实现对开发标定用ECU控制参数的实时在线调整，满足发动机与电控优化标定的需要，为ECU控制参数优化MAP的确定，提供标定工作平台。除此之外，还应该尽可能使标定系统成为一个通用型的发动机标定系统。具体说来，标定系统应具有以下基本功能：

1)控制电控单元(ECU)工作

在标定过程中，ECU相当于标定系统的执行器。标定系统通过通讯单元向ECU发出各种控制指令，由ECU来实时控制发动机运行。

2)完成数据采集

标定系统通过通讯单元接收来自传感器的信息，监视ECU和发动机的工作状况；并能够接收发动机测试设备的信息，评价发动机的工作，作为标定的依据。

3)试验数据的实时显示

为了使试验人员及时掌握试验进程，系统应该提供能及时观察和分析试验数据的人

机界面。现场采集的状态参数、控制参数、计算结果以及标定结果都可以通过标定界面以数字或图表的方式显示。

4)控制参数的在线调整

根据标定的需要，标定人员通过标定界面在线修改电控系统的控制参数，修改完成后标定系统通过通讯单元向ECU发出指令，由ECU来改变喷气脉宽和点火提前角等控制参数，以适应不同标定目的和要求的需要。

5)试验数据的存储

系统能够将发动机的所有状态参数、控制参数以及性能参数和部分环境参数以一定的数据格式保存下来。本文开发的标定系统将这些数据保存到相应的数据库中。

6)试验数据处理

为了到达匹配的目的，需要对采集的试验数据进行分析、比较、计算等处理。

7)MAP图的生成与存储

根据试验数据以及优化方法，生成实际需要的MAP图，最后生成的MAP图将以数据形式自动存储到ECU的MAP数据存储区中，或者以文件形式存于上位机中[9]。

此外，目前国内的标定系统大多数是作为电控系统研发的辅助工具出现的。由于国外先进的标定系统非常昂贵，因此在为某特定型号发动机开发电控系统时，也配套开发了用于电控系统后期匹配优化工作的标定系统。这类系统的通信协议应用层均为自定义，当机型更换时，标定系统必须作较大的改动，使得系统无法通用，具有局限性。因此，标定系统还应具有通用性的特点。

标定系统的通用性主要体现在系统的可复用性、可扩展性和可互换性上。可复用性指的是标定系统的现有技术能够在不同的平台和系统上移植使用；可拓展性指的是标定系统的控制策略、通信方式、传感器、微控制器等方面的技术在不断的发展，可以在不改变已有模块的前提下，将最新的技术应用到标定系统中来；可互换性指的是标定系统各功能模块相互之间独立，相互之间的访问通过标准的接口，每一个功能模块都可以被相同接口的模块替换，方便对系统进行更新以及升级。

2.3 国内外电控发动机标定技术的发展现状

2.3.1 国外标定技术发展现状

近年来，电控柴油发动机的发展有点跟不上时代发展所提出的要求。解决这些问题的一个有效的方法就是将电子控制技术应用到汽车和发动机上。目前在国外，发动机电控系统优化匹配的研究正在成为热点研究问题。在国外，各大汽车生产厂家，研究单位都十分重视在线标定系统的开发设计工作，用了很大的精力去完善和改进在线标定系统的功能，提高实验的自动化水平和实验精度，缩短电控系统开发周期，最终提高了产品的竞争力。

国外针对电控发动机台架匹配标定试验专门设计了试验台、试验测试系统及试验设

备，并且每种类型的发动机都配以专用的电控系统，为实验周期长的专项实验做好了准备。目前，欧美国家对匹配标定的研究已发展得比较完备，而且不断有新的标定软件问世，比如大众公司的vsloo以及通用公司的CalTool均为目前较为先进的标定系统。

国际上在电控发动机标定技术上处于领先地位的是德国的SCHENCK公司和奥地利的AVL公司。以SCHENCK公司的系统为代表，如图2．1所示，该系统从结构上看属于多机控制标定系统，自动化程度高，系统包括三个层次。标定系统主机通过专用接口卡与试验台自动控制计算机通讯，实现对发动机-N功机系统和标定控制台的控制，完成工况点设定、控制参数设定、发动机性能参数和状态参数采集等功能世，比如大众公司的vsloo 以及通用公司的CalTool均为目前较为先进的标定系统[10]。

图2.1 SCHENCK公司的发动机自动化标定系统

SCHENCK公司的发动机基本控制参数试验标定软件包叫VEGA，它基于微软公司的WINDOWS NT操作系统。该软件包除了具有进行控制参数标定所必需的控制、测量、优化等功能，还具有对测试循环进行分析的功能，可以计算代表工况点。其基本原理是基于扩展目标函数法，完成一个带有喷油定时自动控制装置的直列泵的优化匹配，只需进行7轮迭代试验，与单参数试验和手工优化方法相比，大大地节约了时间，提高了精密度。

AVL公司的自动化标定系统CAMEO如图2．2所示，其在结构和功能上有与VEGA系统相似之处，但CAMEO系统集成的数据库，并不作为标定对象模型，而是单纯的数据存储功能。CAMEO的特点是它能与MATLAB软件相结合实现试验设计、试验数据建模、优化算法及MAP生成等功能。

图2.2 CAMEO自动优化标定系统

我们可以看出来，把两种优化方法结合结合起来是SCHENCK公司和AVL公司的自动化标定系统的特点。另外采用不同的方法求解全局优化问题对整个优化试验过程和优化试验结果有直接影响。从很多文献中看，国外普遍采用Lagrange乘子法和遗传算法进行求解[11]。

2.3.2 国内标定技术发展现状

国内目前的标定技术基本是借鉴国外的经验并根据自身的实际情况进行探索性试验。我国在标定方面和发达国家的差距较大，尤其是在自动标定和优化控制软件方面，要发展民族汽车工业，就必须建立自己的标定系统。国内标定系统研究虽然己经取得些进展，但大多采用人工在线标定方法，存在标定成本较高且标定质量难以保证的不足，不能满足工程实践的要求；购置国外自动标定系统价格又过于昂贵。

我国汽车工业比较落后，但在，“八五”期间和“九五”期间，汽车电子控制技术国家科技攻关项目为发动机电控系统标定技术打下了良好的基础。电控发动机真正走向产业化的任务己刻不容缓，发动机电控标定技术在这个过程中起着关键性作用。近年来，清华大学与北京吉普车有限公司合作进行了切诺基吉普车配装电控系统的标定试验；上海交通大学利用引进的vsloo优化标定软件进行了电控汽油机的标定试验；北京理工大学开发了在线标定匹配系统与采用Intell96单片机的JSl25汽油机电控单元在实验台上进行了标定实验：吉林大学与长春汽车研究所研制了基于计算机控制的柴油机电控标定系统，图2．3所示为开发的6110电控柴油机标定系统。监控PC机通过键盘和鼠标接受命令，ECU按照接受到的PC机命令控制执行器动作，采集发送数据。ECU把传感器采集的信号作为发动机运行参数传给PC机，通过显示器监视发动机运行状态。专用CPU选用

M68HC05单片机。串行通信接口电路完成PC机RS．232串行通信接口和单片机串行通信接

口SCI间的电平转换。该系统针对MD．TICS泵和6110柴油机进行了优化匹配，寻找不同

工况下满足要求的供油量和供油提前角，以改善柴油机的性能。标定系统的应用试验，获得了圆滑丰满的扭矩特性和最佳经济性，提高了发动机控制的灵活性。这些都推进了我国电控发动机产业化的进程[12]。

图2.3 柴油机标定系统

国内发动机电控系统的研究起步比较晚，但到目前为止，已经取得了较大进展，已研制成功了适用于各种发动机机型的不同控制模式的电控系统，但距离实用仍有相当大的差距。除了可靠性、工艺性等原因外，关键是电控系统与发动机优化匹配的工作没有开展起来，而不经过优化匹配，就无法获得良好的性能，也就无法体现出电子控制相对于机械控制的优势，实用推广也就无从谈起。解决优化匹配问题，切实提高电控发动机的各项性能是国内发动机电控系统从实验室走向生产应用的关键。发动机匹配(Matching)是指为某型发动机配用电控系统，使之实现发动机及整车的各种性能要求，而对整车、发动机、电控系统进行选型、配套设计、部件适配、标定以及为此进行的各种试验与开发的整个过程。其中难度最高、工作量最大的就是标定工作，而且最终整车的各项性能的优劣在很大程度上取决于标定工作的水平。

我国的汽车产业正在迅猛发展，电控发动机已经从引进国外的产品逐渐转为自主研发，电控发动机标定技术在这个过程中起着关键性作用。近年来，国内企业和大专院校、科研院所在发动机标定系统的研究方面已经做了许多有意义的探索，并取得了一些阶段性的成果。

虽然国内对电控发动机标定系统的研究取得了以上成果，但是这与国际先进水平相比，还存在以下问题：

1)参数标定处于手工与自动化之间的状态

目前，国内标定系统中ECU、测功机、油耗仪、废气分析仪之间是相互独立的，不能共享数据。在进行电控系统控制参数台架标定时，发动机工况的设置和发动机性能变化的监控都需要由人工干预完成。

2)未采用全局优化思想

全局优化根据一定的汽车测试规范确定发动机若干代表工况，对他们的控制参数进行综合优化，能实现发动机各性能指标之间良好的折中，满足汽车整体性能的要求。传统的标定方法经常是根据进口样本获得发动机某些控制参数与MAP数据，无法获得发动

机和汽车的整体最优性能。

3)未实现真正意义上的在线标定

一般标定分离线标定和在线标定。在线标定指在发动机运行过程中对控制参数、MAP 数据进行修改，这是发动机标定实时优化的必要前提，对标定主机通讯方式与通讯速率提出了很高的要求，要实现真正的在线标定还有待提高这方面的水平。

4)未实现商品化

国内的标定系统主要是由高校，汽车研究机构，并未实现真正意义上的汽车厂商通过这些机构的研制进行整车试装。汽车厂商只为有限的机型自己研制，这就决定了其不成熟、不完善，缺乏不断推出新版本的限制[13]。

2.5 本章小结

本章介绍了发动机标定系统的组成以及功能，分析了发动机标定系统应该具有的特点，阐述了目前国内外发动机标定系统技术的发展，分析了国内发动机标定系统发展的不足之处。

3电控柴油发动机标定试验准备

我们以以YC4112LQ四气门柴油机为标定对象。这是一款玉柴集团生产的典型的电控柴油发动机。

为适应国内更严格的排放法规,根据研发欧3产品的发展方向,广西玉柴机器股份有限公司技术中心试验室在试验中采用了成飞单体泵及控制系统,将原有的YC4112ZQL四

气门涡轮增压中冷柴油机改造为电控单体泵柴油机,旨在将原机的欧2排放水平提高到

欧3排放水平,如表3.1为YC4112LQ发动机的各性能参数。

表3.1 YC4112LQ发动机参数

型号YC4112LQ

型式直列、水冷、四冲程、直喷增压

缸径*行程 mm 112*132

气缸排量 L 5.202

标定功率 kW 155

标定转速 r/min 2200

标定点油耗率 g/kW.h 235

最大扭矩 N.m 820

最大扭矩转速 r/min <=1500

900转扭矩 N.m >=780

加速烟度 Bosch <=2.0

怠速稳定转速（r/min）650-700

目前我国在电控柴油机的试验研究方面仅仅是出于起步阶段。本试验主要研究柴油机燃油标定、功率的标定和高原标定，供油提前角的变化对电控柴油机的性能和排放影响，同时对进排气系统、增压系统的匹配进行优化，最终使得电控柴油机在性能、排放方面达到较好的匹配效果。

3.1 标定系统选择

我们采用如图3.2所示的系统来进行标定： ECU控制执行器动作并且采集发送数据，命令是由PC机接受并传输的，ECU处理完数据之后再将数据传回给PC机,PC机在显示屏上显示ECU运行状况。发动机测试设备测试各项性能指标,测量值通过键盘输入PC机,由PC 机记录并存储。

图3.2 标定系统结构

专用CPU选用M68HC805B6单片机。串行通讯接口电路完成PC机RS-232串行通讯接口和单片机串行通讯接口SCI间的电平转换。监控PC机软件的质量决定标定系统的

能,Windows环境下开发的PC机软件包,以Visual Basic作为编程语言,集成了Access、Excel、Matlab等应用软件,大大提高了标定工作的灵活性。

这个电控柴油机标定系统可以实现的功能有：控制ECU工作、完成数据采集、处理并且存储试验数据、生成MAP并且优化[14]。

3.2 优化标定方法

3.2.1 局部优化与整体优化

柴油机燃烧室喷油雾线标定要解决的问题是：在一定的条件下,以使电控柴油机达到最佳性能为目标的各种优化问题[15]。

3.2.1.1 局部优化

局部优化只在特定的发动机运行状态下进行,与其它运行状态无关。这是一种比较简单的情况,此时目标函数与约束的变化只与控制参量的变化有关。选择供油量作为控制参量,其它控制量如供油提前角不变。为保证发动机的正常运转需要设置一些约束条件如烟度限制、排温限制、最大缸内压力限制等。这些约束被称为状态约束,它们只作用于这一特定的运行状态,其它运行状态可以有不同的定义。

3.2.1.2 整体优化

整体优化不是在某一运行状态下,而是在一系列发动机运行状态下进行。最典型的是在一个排放实验循环内进行优化,通过优化达到在满足排放法规的前提下,追求特定性能的目标。

在YC4112电控柴油机的标定优化过程中,发动机的运行状态由ECS(欧洲稳态循环)实验决定（如图3.3），选择供油提前角作为控制参量。整体优化的结果依赖于实验循环内不同工况下控制参量的变化。由于在YC4112电控柴油机应用开发的前期工作--燃烧开发过程中,在采用具有较高喷射压力的电控喷油系统的同时,己经对诸如进气涡流、燃烧室、油嘴、高压油管、凸轮轴、增压器等部件进行了匹配，从实机试验中得知其微粒排放比较容易达到欧3的排放标准因此在这里主要是以氮氧化合物的排放约束作为整体约

柴油发动机电控

柴油发动机电控 21世纪是绿色柴油机的时代，传统的燃油系统已经不能适应柴油机技术发展的需要，机械技术与电子技术的结合使得汽车技术发生了一系列深刻的变化。柴油机电控系统，是必然之选。到目前为止，世界上许多发达国家已经研究并生产了很多功能各异的柴油机电控系统。柴油机电子控制的内容已由当初的燃油喷射系统单一控制，逐步发展到了各个系统控制，如可变气门驱动系统、可变进气涡轮控制系统以及废气再循环等。21世纪柴油机电子控制系统将进入发展的鼎盛时期。目前我国生产的宝来、奥迪轿车以及长城哈弗、华泰圣达菲等一些SUV都已采用了柴油机电控技术，其中很多技术处于世界先进水平，如高压共轨喷射技术、泵喷嘴技术等。本篇突出了柴油机电控部分的构原理和目前先进的柴油机电控技术。 电控柴油共轨系统的主要特点 1 改善柴油机的经济性 由于柴油机具有优异的节油特性，行驶成本远远低于汽油轿车。在原油价格不断上涨的情况下，它的经济性无论是对社会还是个人，都显示出巨大的价值。 2 提高控制精度 控制系统的控制精度越高，被控对象的功能指标就越容易接近最

优值。计算机控制的精度主要体现在三个方面：输入信号的高保真、信号均以数字形式传输，只要计算机的位数够高，就能保证足够的精度、高分辨率的输出信号。 3 控制策略灵活 对于不同的柴油机，其控制策略往往不同，当需要改进或与其他机型匹配时，传统的办法是改变机械控制系统，周期长成本高。计算机控制系统需要改变的仅仅是EPROM中的软件程序。有些情况下，甚至不需要变更便能用于不同的柴油机。 4 电子控制 整个系统有传感器、电控单元和执行器三大部分组成。最明显的特点是柴油电控喷射系统的多样化，具有高压、高频、脉动等特点喷射压力高达60-150MPa，甚至200MPa。柴油机电控喷油系统的组成 柴油机电控系统由传感器、执行器和电控单元组成。传感器检测出发动机或喷油泵的运行状态，ECU根据个传感器信息，控制发动机的最佳喷油量、最佳喷油时间，执行器根据计算机的指令，准确的控制喷油量和喷油时间。 电控燃油共轨系统的组成 电控高压共轨燃油系统可分成两大部分：电控系统和燃油供给系统。 1 电控系统

柴油机共轨系统

柴油机共轨系统 [来源：本网讯 2006/12/26] （日）伊藤泶次古田克则 【摘要】虽然柴油机热效率高，但排放法规的强度也在逐年增加。为此，近年来，具有高度柔性控制的、能进行超高压喷射的共轨系统已逐渐成为主流。介绍了共轨系统的结构、运行、特性及其主要部件??供油泵和喷油器的技术和未来发展趋势。 1 前言 与汽油机相比，柴油机热效率高，也就是说在燃油耗方面占有优势，因此在热衷环保的欧洲，柴油车占据汽车总产量的40%。另一方面，从防止大气污染的观点出发，颗粒（PM）和NOx的排放法规日趋严格，为了应对严格的排放法规，就必须实现燃油的高压喷射化和高度的喷油控制。 本文介绍在近年来可实现超高压喷射且控制自由度高的共轨喷油系统中供油泵和喷油器的 相关技术及其今后的发展动向。 2 共轨系统的构成、运行及特征 图1以日本DENSO公司第二代共轨系统为例示出了系统构成图，图2为系统构成部件的照片。其主要部件为：供油泵（生成高压燃油）、共轨（蓄积高压燃料）、喷油器（喷射燃油）以及控制这些部件的ECU和检测发动机运行状态的各种传感器。共轨系统是把在供油泵中生成的高压燃油蓄积在共轨中，然后通过喷油器中的执行器决定喷油开始和结束的电控燃油喷射系统。 图1 共轨系统构成 图2 系统构成部件 共轨系统的第一个特征是可以实现高压喷射而与发动机的转速无关，燃油喷雾可实现微粒化，从而促进燃油和空气的混合。因此可以实现更完全的燃烧，降低排气中的PM。为了实现这样的超高压喷射，产生高压的供油泵和蓄压的共轨必不可少。 第二个特征是实现了以往喷油系统不能实现的一个燃烧循环中的多次喷油，也提高了燃烧控制自由度。 第三个特征是由于可以修正喷油量，所以喷油精度高。因为考虑到燃油耗和降低排放，所以提高喷油器的喷油控制精度很重要。最近的研究表明，预喷射的喷油量越小，PM和NOx之间的折衷就越弱，为了实现高精度的多次喷射，装有高速执行器的喷油器不可或缺。 3 共轨系统构成部件 以下详细介绍构成上述共轨系统的基本部件：供油泵和喷油器。 3.1 供油泵 如图3的产品发展历史所示，第一代供油泵为卡车用的、以直列式喷油泵为基础的HP0泵，以及乘用车用的、以分配型喷油泵为基础的HP2泵。乘用车用的HP2泵利用电磁阀实现进油量调整，并采用了在分配型喷油泵上卓有成效的内凸轮。HP2泵最大压力为145 MPa，而比这更高的压力对传统的内凸轮方式而言已达到极限。为此，如图4所示，第二代供油泵把柱塞的驱动结构由滚子机构改为平面滑动机构，降低了驱动部分的面压，以实现180 MPa的超高压喷射。进而，作为对应180 MPa 超高压喷射的另一项技术，在采用上述压力供给机构的同时，在柱塞的滑动面上涂覆陶瓷涂层，进行

柴油机电控系统维修

柴油机电控系统维修

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柴油机电控系统 柴油机电控技术的发展 在柴油机的电子控制系统中，最早研究并实现产业化的是电子控制柴油喷射系统，到目前为止已经经历了三代变化： 1. 第一代电控柴油喷射系统：位置控制式。 2. 第二代电控柴油喷射系统：时间控制式。 3. 第三代电控柴油喷射系统：高压共轨式系统。 柴油机电控燃油喷射系统的特点 1.提高发动机的动力性和经济性 2.降低氮氧化物和微粒的排放 3.提高发动机运转稳定性 4.改善低温起动性 5.控制涡轮增压 6.适应性广 7.控制精度高、响应快 柴油机电控系统的功能 1. 燃油喷射控制 2. 怠速控制 3. 进气控制 4. 增压控制 5. 排放控制 6. 起动控制 7. 巡航控制 8. 故障自诊断和失效保护 9. 柴油机与自动变速器的综合控制 柴油机电控燃油喷射系统的基本组成 传感器 传感器是柴油机实现电控的关键技术之一，其作用是感知和检测发动机与车辆的运行状态，并将检测结果转换成电信号输送给ECU。柴油机电控燃油喷射系统所用的传感器多数与汽油机电控系统相同。在柴油机电控系统中常用的传感器有压力传感器、温度传感器、位置传感器、转速传感器、空气流量传感器及氧传感器等。此外，在电控系统中还有开关量采集电路，用于检测空调、离合器、挡位、制动、巡航控制等开关量的状态信息。所有的信息经过电控单元的信号采集模块处理后送到发动机电控单元，作为发动机控制的依据。

柴油机电控单元 执行器 执行器主要是接收ECU传来的指令，并完成所需调控任务。不同柴油机电控燃油喷射系统的执行元件有很大差异，如电控直列泵[b1] 和分配泵中的线性螺线管，电控单体泵和泵喷嘴中的电磁阀，电控共轨系统中的PCV阀和喷油器电磁阀，以及空气系统控制中的各种阀门控制器等。执行器的水平决定了最终柴油机能够达到的性能。 第一代位置控制式电控燃油喷射系统 位置控制式直列柱塞泵 位置控制式电控分配泵系统 第一代位置控制式电控燃油喷射系统的控制特点 位置控制式直列柱塞泵 ECU根据加速踏板位置传感器信号（即负荷信号）和柴油机转速信号，并参考供油齿条位置、冷却液温度、进气压力等传感器信号，按内存控制程序计算供油量和喷油提前角控制参数值，再通过ECU中行程或位置伺服电路，使电子调速器内的线性螺线管控制喷油泵供油齿条的行程或位置。 1. 喷油量的控制 线性螺线管安装在原喷油泵供油齿条的一端，螺线管中的铁心与喷油泵的供油齿条连成一体。当控制电流通过螺线管时，产生一个作用在铁芯上的与螺线管中电流成正比的电磁力，推动油量调节齿杆移动，当推力与复位弹簧力平衡时，齿杆就停留在某一位置上。齿杆位置传感器将信号传给ECU，ECU根据齿杆的实际位置和预定位置间的偏差量，发出改变输入螺线管电流的驱动信号就能精确控制齿杆的位置，从而改变喷油量 位置控制式直列柱塞泵电子调速器结构

玉柴高压共轨系统维修柴油机培训材料

共轨系统概述BOSCH高压共轨技术 柴油共轨系统特性 传统柴油喷射系统其压力的产生与喷油量跟凸轮与柱塞联系在一起，喷油的压力随着发动机转速与喷油量的增加而增加。这种柴油系统已经无法满足日益严格的排放法规和降低油耗的愿望。 共轨系统（Common Rail Systems，简称CRS）将燃油在高压下贮存在蓄压器（高压油轨）中，从本质上克服了传统柴油机喷射系统的缺陷，其特性有： 喷油压力的产生不依赖于发动机转速与系统喷油量，可根据发动机不同的工况灵活控制喷射压力和油量，从而实现低转速高喷射压力，达到低速高扭矩，低排放及优化燃油经济性的目的。 通过电子控制单元算出理想的喷油量和喷油时间，再由喷油器精确地喷射，甚至多次喷射。更高的系统压力，更好的排放能力，更低的燃油消耗 柴油共轨系统组成 柴油共轨喷射系统由液力系统和电子控制系统构成。其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。 液力系统 低压液力系统 —油箱 —输油泵 —燃油滤清器 —低压油管 高压液力系统 —高压泵 —高压油轨 —喷油器 —高压油管 电子控制系统（Electronic Diesel Control，简称EDC）

—传感器 —电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU） —执行器，包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、 增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等 —线束 其中，喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。 轨系统示意图 喷油器 喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号，再由电磁阀控制。 高压泵 高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态，以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。 高压油轨 高压油轨的作用是存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。 电控单元 电控单元就像发动机的大脑，它收集发动机的运行工况参数，结合已存储的特性图谱进行计算处理，并把信号传递给执行器，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。

柴油发动机电控系统

柴油发动机的电控系统 柴油机电控系统以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号，参照由试验得出的柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时MAP来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时，然后通过执行器进行控制输出。 柴油机电控系统概述 【任务目标】 （1）柴油机电控技术的发展。 （2）柴油机电控技术的特点。 （3）柴油机电控系统的基本组成。 （4）应用在柴油机上的电控系统。 【学习目标】 （1）了解柴油机电控技术的发展。 （2）了解柴油机电控技术的特点。 （3）了解柴油机电控系统的基本组成。 （4）掌握应用在柴油机上的电控系统。 柴油机电控技术的发展 1.柴油机电控技术的发展 1）柴油机技术的发展历程 柴油用英文表示为Diesel，这是为了纪念柴油发动机的发明者――鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）如图8-1所示。 狄塞尔生于1858年，德国人，毕业于慕尼黑工业大学。1879年，狄塞尔大学毕业，当上了一名冷藏专业工程师。在工作中狄塞尔深感当时的蒸气机效率极低，萌发了设计新型发动机的念头。在积蓄了一些资金后，狄塞尔辞去了制冷工程师的职务，自己开办了一家发动机实验室。 针对蒸汽机效率低的弱点，狄塞尔专注于开发高效率的内燃机。19世纪末，石油产品在欧洲极为罕见，于是狄塞尔决定选用植物油来解决机器的燃料问题（他用于实验的是花生油）。因为植物油点火性能不佳，无法套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉灶，提高内燃机的压缩比，利用压缩产生的高温高压点燃油料。后来，这种压燃式发动机循环便被称为狄塞尔循环。

电控高压共轨柴油机标定步骤

一、标准学习 GB 17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段） 二、柴油机台架标定。 1 外特性工况点油量的初步限制 首先确定机型的外特性曲线，然后对各转速下的外特性工况点进行初步的油量限制，确保柴油机在以后的标定过程中不出现不正常的现象。此时要监控发动机的爆压、涡轮后排温、机油压力、出水温度等参数不得超过柴油机规定的限值。 台架标定相关修改或监控的INCA参数： EngPrt_swtTrq_C = 0 EngPrt_qLim_CUR InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP InjCtl_qLim CoEng_stCurrLimActive 2 ESC(European steady state cycle欧洲稳态测试循环）的标定 根据外特性曲线定出A、B、C三点的转速和100%的扭矩。在主喷的轨压和提前角的MAP图里面插入这三个转速。可根据需要把这与三个转速加到其他相关的MAP和CUR中，如InjCtl_tiET_MAP，EngPrt_qLim_CUR，EngPrt_TrqLim_CUR等，然后进行13工况各排放点的标定。 在台架标定时，可对标定点附近的主喷轨压和提前角设置成一致，这样可以保证各排放工况点的稳定。记录该排放点在某一主喷轨压和提前角时的各试验参数：大气压力/温度/相对或者绝对湿度、中冷后温度/压力、油耗量、空气流量、NOx的浓度值、爆压、烟度、涡轮后排温等，然后根据相应的NOx的计算公式得到该排放点的NOx值。标定的目标就是在保证各点的NOx在小于5g/前提下，尽可能的使烟度值降低，即保证颗粒的排放也要小。 一般说来主喷的轨压越高（提前角越大），NOx值就会越高，但烟度和油耗会降低。因此要综合权衡NOx和烟度的关系。如果不能达到理想的效果，就要考虑喷油器、燃烧室以及增压器等部件的匹配问题。 由于进行ESC试验时，需要在A和C转速之间的工况点任意加测三个点的排放，因此也需要对A、C区域的其他转速下工况点的轨压和提前角进行标定，使得这些转速下的工况点的NOx和烟度值不能和其相邻四个排放点的NOx和烟度值差别过大。 台架标定时注意轨压在发动机转速100r/min间隔不得高于200bar；喷油量在10mg/cyc间隔的轨压不得高于200bar。 相关修改或监控的INCA参数： InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP EngPrt_qLim_CUR EngM_nAvrg InjCrv_phiMI1Bas RailCD_pPeak InjCtl_qSetUnBal CoEng_stCurrLimActive 3 ET-MAP的标定： 由于喷油器的加电MAP图是在油泵试验台上得到的，跟喷油器实际工作环境不同，因此需要对从台架得到的加电MAP的数据进行修改，使ECU显示的喷油量跟台架实测的燃油消耗率的结果等效： （mg/cyc*3*60*n）/（1000*P）= g/ 即：mg/cyc =（g/*Trq）/ 1719 SMG remark：设置SV101=BSFC*Torque/1719 该方法只适用于喷油量大于15mg/cyc以上的加电时间的标定，不适合小喷油量对应加电时间的标定，因为此时油耗仪测量的结果不稳，再就是还有部分燃油没有燃烧，因此需要利用碳平衡法（可根据欧III标准编制计算公式）测量尾气中HC、CO、CO2的浓度，计算得到小负荷工况下的油耗率，然后根据上面的公式，对小油量的加电时间进行标定。 标定方法：选择一个固定转速，如B点，然后根据InjVCD_tiET_MAP中x坐标轨压的显示值，确定需要进行标定的轨压，例如下图，可以选择350bar、550bar、750bar、950bar和1300bar作为标定的轨压。把B点的轨压全部设为350bar，根据y轴的喷油量选择需要标定的工况点，监控ECU显示的喷油量和实测油耗率，如果该工况点显

电控高压共轨柴油发动机原理及特点

电控高压共轨柴油发动机原理及特点

前言 电控柴油发动机进入海气已有十个年头了，我们的汽车维修工还没有正确认识它。目前进入我国燃油喷射系统技术有博世、电装、德尔福等几家柴油机用电控技术来控制供油，并非想象中的那么神秘,它的发动机工作原理是一样的。我们常见电控柴油发动机均采用电控共轨或单体泵技术,其主要差异在于发动机的燃油喷射系统,发动机的外形差异不是很大，电控部分的实现、更加有利于整正性能的优化，减少排放、经济性、动力性、以及整车的舒适性等。 第一章电控发动机与普通发动机的差异 一、技术原理上的差异性。 1、高压共轨与四气门技术结合。 电控发动机目前一般采用高压共轨、四气门和涡轮增压中冷技术相结合，四气门结构（二进、二排）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置，使多孔油未均匀分布，可为燃油和空气良好混合创造条件,同时可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有圆形状的结构以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质）,有效降低碳烟颗粒（ＨＣ)碳氢和（NOX)氮氧化物排放，并提高热效率。 ２、高压喷油和电控喷射技术。 高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化,各缸的燃油和空气混合达到最佳,从而降低排放，提高整车性能。二、部件构成上的差异。 电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、压力传感器和

ECU(电脑控制）组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此分开的一种技术。由高压油泵把高压燃油输送到共轨管,通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷油压力独立可调。 三、高压共轨系统的特点。 高压共轨系统改变了传统的喷油系统的组成结构，最大的特点就是将燃油压力产生和燃油喷射分离，以此对轨管内的油压实现精确控制。 1、可靠性:对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证,中型比较成熟。 2、继承性:结构简单，安装方便。 3、灵活性：高压共轨油压独立于发动机转速控制，整车控制功能强。 4、喷油压力:共轨管压力1６00baｒ、普通压力180kｇf／cｍ2。 5、多次喷油:可以实现多次喷射,目前最好的共轨系统可以进行6次喷射,共轨系统的灵活性好。 6、升级潜力:多次喷油特别是后喷能力使得共轨系统特别方便与后处理系统配合。 7、匹配适合性:结构移植方便，适应范围广,与柴油机均能很好匹配。 8、时间控制:时间控制系统抛弃了传统喷油系统的泵、管、嘴、系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的通与断，喷油量由电磁阀开启和切断的时间来确定,时间控制系统结构简单，将喷油量和喷油正时的控制合二为一，控制的自由度更大,同时能较大地提高喷

柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介.doc

柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介 柴油机电控技术的发展 柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。 柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）

第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统） 优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。 缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。 第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统） 改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间－压力控制”或“压力控制”。 特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。 ●柴油机电控燃油喷射系统的优点 1.改善低温起动性。 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 2.降低氮氧化物和烟度的排放。 采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。 3.提高发动机运转稳定性。 4.提高发动机的动力性和经济性。 采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。 5.控制涡轮增压。 柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 6.适应性广。

柴油机电控技术简介习题(苍松教学)

一、填空题 1.常用的加速踏板位置传感器有_____________ 、___________。 2.差动电感式加速踏板位置传感器主要由________、 _________和 _________等组成。 3.在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU以柴油机___________ 和 ___________作为主控制信号，按设定的程序确定最佳的供油速率和供油规律。 4.柴油机的怠速控制主要包括_______________和 _____________________的控制。 5.柴油机的起动控制主要包括______________ 、____________ 、____________控制。 6.___________、 ___________是影响柴油机动力性和经济性的重要因素。 7.柴油机电控系统中，进气控制主要包括__________、 __________、 _________控制。 8.柴油机中的燃油温度传感器一般采用的是________________。 9. 第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以_____________或 _____________为特征。 10. “位置控制”的直列柱塞泵供油量控制一般采用___________电磁阀。 11.柴油机电控系统的控制模式可分为___________、 ___________、 ________三大类。 12.柴油机执行器中所使用的执行电器主要有__________、 _________ 、_________ 、________和力矩电机等。 13.最早的柴油机电控燃油喷射系统就是以_______________为基础改造的。 14.加速踏板位置传感器用以检测____________________信号。 15.发动机负荷信号和_____________信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角。 16.柴油机电子控制系统的执行器由____________ 、_____________两部分组成。 17.最佳喷油提前角受____________、 __________ 、__________燃油温度、进气温度、及压力等多种因素的影 响。 18.柴油机电控系统是由______________、 ____________ 、___________三部分组成。 19.在装用电子调速器的柱塞泵电控系统中，喷油量控制是由ECU通过控制_____________来实现的。 20.直流电动机式电子调速器主要由___________、 ____________ 和控制杆等组成。 21.电动助推器实际上就是直线运动的__________________。 22.控制杆位置传感器安装在______________内，用来检测___________的位置。 23. 第二代柴油机电控燃油喷射系统包括_______________燃油喷射系统；________________燃油喷射系统和 _____________________燃油喷射系统。 24.直列柱塞泵供油正时电控系统的两个电磁阀分别安装在___________________中。 25.直列柱塞泵供油正时电控系统的转速传感器安装在________________________上。 26.直列柱塞泵常用的正时控制器为___________________。 27.电控柴油机燃油喷射控制主要包括______________控制；______________控制； __________________控制等。 28. 柱塞泵正时控制器的组成主要由_______、 _______ 、________、 ________、 ________、调整弹簧等组成。 二、判断题 1.柴油电控系统能在不同工况及工作条件下对喷油量进行校正补偿。（） 2.对于不同用途、不同机型的柴油机，柴油机电子控制系统应有较强的适应性。（） 3.着火正时传感器检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。（） 4.柴油机电控燃油喷射系统一般对供油量采用开环控制。（） 5.在不同柴油机电控燃油喷射系统中，供油正时和供油量的执行元件是不同的。（） 6.在多缸柴油机工作时，由于喷油量控制指令值一定，所以各缸喷油量就一定。（） 7.喷油提前角对柴油机的动力性、经济性及排放影响很大。（） 8.柴油机是压燃式，发动机在低温条件下着火相当困难。（） 9.柴油机的排放控制主要是废气再循环控制。（）

柴油发动机电控系参考试题及答案

第六章习题 一、填空题 . ___、喷油量、喷油正时____是影响柴油机动力性和经济性的重要因素。 2.柴油机电控系统中，进气控制主要包括___、进气节流控制、可变进气涡流控制、可变配气正时控制 ___控制。 3.在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU以柴油机____转速信号、负荷信号_____作为主控制信号，按设定的程序确定最佳的供油速率和供油规律。 4.柴油机的怠速控制主要包括_____.怠速转速控制、怠速时各缸均匀性______的控制。 5.柴油机的起动控制主要包括_______供油量控制、供油正时控制、预热装置、____ 、控制。 6.常用的加速踏板位置传感器有___电位计式、差动电感式___。 7.差动电感式加速踏板位置传感器主要由____、铁心、感应线圈、线束连接器____等组成。 8.柴油机中的燃油温度传感器一般采用的是_______热敏电阻式_________。 9. 第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以______电控直列柱塞泵、电控转子分配泵 __为特征。 10. “位置控制”的直列柱塞泵供油量控制一般采用_____.占空比控制型______电磁阀。 11.柴油机电控系统的控制模式可分为_____、开环控制、闭环控制、开环—闭环综合控制______三大类。 12.最佳喷油提前角受_____、发动机转速、负荷、冷却水温度、___燃油温度、进气温度、及压力等多种因素的影响。 13.柴油机电控系统是由____、输入装置、电子控制模块、执行器____三部分组成。 14.加速踏板位置传感器用以检测__发动机负荷___信号。 15.发动机负荷信号和___发动机转速____信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角。 16.柴油机电子控制系统的执行器由________执行电器、机械执行机构、_______两部分组成。 17.柴油机执行器中所使用的执行电器主要有____电磁铁、螺线管、直流电机、步进电机___ 、________和力矩电机等。 18.最早的柴油机电控燃油喷射系统就是以____直列柱塞式喷油泵___为基础改造的。 19.在装用电子调速器的柱塞泵电控系统中，喷油量控制是由ECU通过控制_____电子调速器___来实现的。 20.直流电动机式电子调速器主要由_____.电动助推器、杠杆机构____ 和控制杆等组成。 21.电动助推器实际上就是直线运动的____直流电动机___。 22.控制杆位置传感器安装在____内，用来检测_____的位置。(电子调节器、控制杆) 23.柱塞泵正时控制器的组成主要由___缸体、活塞、偏心轮、凸轮轴法兰、驱动盘___、调整弹簧等组成。 24.直列柱塞泵供油正时电控系统的两个电磁阀分别安装在__正时控制器进、回油路中___中。 25.直列柱塞泵供油正时电控系统的转速传感器安装在____喷油泵驱动轴上__上。 26.直列柱塞泵常用的正时控制器为_____电控液压式___。 27.电控柴油机燃油喷射控制主要包括____控制；_____控制； ____控制等。(供（喷）油量；供（喷）油正时；供（喷）油速率喷油压力) 28.第二代柴油机电控燃油喷射系统包括________燃油喷射系统； ____燃油喷射系统和____燃油喷射系统。(电控共轨式；（电控单体泵电控P-T喷油器)

潍柴柴油机电控燃油喷射技术

潍柴柴油机电控燃油喷射技术 一、技术概述 排气净化与节能是汽车产品急需解决的两大难题，现代车用柴油机工作压力高，燃烧充分，油耗比汽油机约低两成，排放物中除微粒物外均低于汽油机，因此在世界范围内应用不断扩大，除中重型商用车外，轻型车和轿车也越来越多地应用。传统的柴油机存在着供油不精确的问题，解决的办法是采用电子控制燃油喷射的技术。 与汽油机相比柴油机的电子控制燃油喷射系统有很多相同之处，在整机电脑管理方面两者基本相同，但因柴油机的喷射系统形式多样，电控系统的硬件也呈多样形式，同时柴油机需要对油量、定时、喷油压力、喷油路等多参数进行综合控制，其软件的难度也大于汽油机。 第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统，它用电子伺服机构代替调速器控制供油滑套位置以实现供油量的调整，这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的TICS 系统。第二代系统也称时间控制系统，其特点是供油仍维持传统的脉动式柱塞泵油方式，但油量和定时的调节则由电脑控制的强力快速响应电磁

阀的开闭时刻所决定。第三代也称为直接数控系统，它完全脱开了传统的油泵分缸燃油供应方式，通过共轨压力和喷油压力／时间的综合控制，实现各种复杂的供油规路和特性。强力快速线形响应电磁阀是各种系统共同的技术难点。 二、现状及国内外发展趋势 因柴油机的喷射系统形式多样，国外柴油机的电控系统也形式多样，有直列泵和分配泵的可变预行程TICS 系统，有基于时间控制泵喷嘴系统，有蓄压共轨系统和高压共轨系统等。各种技术方案都在原有的基础上发展，但高压共轨系统是总的发展方向。 根据国内到2007 年实行欧洲III号法规的进度要求，对主要国产喷油泵进行电控系统的开发，包括硬件和软件的开发，并尽快实现产业化，同时要专门组织力量，对主要在中、重型车上使用的高压共轨系统和在轻、轿车上使用的时间控制式VE 分配泵系统进行联合开发、攻关，到2008 年前后实现产业化。 三、柴油机基本知识 柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个"压燃"一个"点燃"，就是两者的根本区别点。汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸，然后被火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直

柴油机电子控制系统的发展

目录 1前言......................................................................................................................... 2电子控制柴油机概述............................................................................................... 2.1何谓电喷柴油机 ............................................................................................ 2.2柴油机电子控制技术的发展状况 ................................................................ 2.3柴油机电子控制技术的目的及优点 ............................................................ 2.3.1柴油机电子控制技术的目的.............................................................. 2.3.2柴油机电子控制技术的优点.............................................................. 2.4柴油机电控技术的特点 ................................................................................ 2.4.1柴油机是一种热效率比较高的动力机械.......................................... 2.4.2柴油机的喷射系统形式多样.............................................................. 2.5电控柴油喷射系统分类 ................................................................................ 2.5.1位置控制系统...................................................................................... 2.5.2时间控制方式...................................................................................... 2.5.3时间－压力控制方式.......................................................................... 2.5.4压力控制方式...................................................................................... 3电子控制柴油机技术介绍....................................................................................... 3.1单体泵技术 .................................................................................................... 3.1.1单体泵控制油路.................................................................................. 3.1.2单体泵系统的另一个优势.................................................................. 3.2泵喷嘴技术 .................................................................................................... 3.3高压共轨技术 ................................................................................................ 4柴油机电子控制技术的发展趋势........................................................................... 4.1高的喷射压力 ................................................................................................ 4.2独立的喷射压力控制 .................................................................................... 4.3改善柴油机燃油经济性 ................................................................................ 4.4独立的燃油喷射正时控制 ............................................................................ 4.5可变的预喷射控制能力 ................................................................................ 4.6最小油量的控制能力 .................................................................................... 4.7快速断油能力 ................................................................................................ 4.8降低驱动扭矩冲击载荷 ................................................................................ 5结论......................................................................................................................... 6参考文献................................................................................................................... 摘要 柴油机的发展水平一直是车辆发展水平的重要标志，随着国家对环保的重视和国际石油价格高涨，我国应对柴油机的发展引起足够重视。车用柴油机面临着日趋严格的排

电控柴油机优缺点

3 柴油机电控技术的特点 柴油机电控技术与汽油机电控技术有许多相似之处，整个系统都是由传感器、电控单元和执行器三部分组成。在电控喷射方面柴油机汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比(汽油与空气的比例)，柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出油量的大小，且柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置(油门、供油拉杆位置)来决定的。柴油机电控技术有两个明显的特点：一是柴油喷射电控执行器复杂，二是柴油电控喷射系统的多样化。 3.1 柴油机是一种热效率比较高的动力机械 柴油机燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点。其喷射压力高达200MPa，为汽油机喷射压力的百倍以上。对燃油高压喷射系统实施喷油量的电子控制，困难大得多。而且柴油喷射对喷射正时的精度要求很高，相对于柴油机活塞上止点的角度位置远比汽油机要求准确，这就导致了柴油喷射的电控执行器要复杂得多。 3.2 由于柴油机的喷射系统形式多样 传统的柴油机具有直列泵、分配泵、泵喷油器、单缸泵等结构完全不同的系统。实施电控技术的执行机构比较复杂，形成了柴油喷射系统的多样化；同时柴油机需要对油量、定时、喷油压力等多参数进行综合控制，其软件的难度也大于汽油机。 4柴油机喷射系统 采用电控已成为当今柴油机技术的发展趋势，而电控燃油喷射技术是其中最重要的组成部分。 第1代是位置控制阶段. 典型的有：德国BOSCH公司的RP39和RP43型电控直列喷油泵；日本小松公司的KP21型电控直列喷油泵；日本电装公司的.ECD—V1型电控分配泵；英国LUCAS公司的EPIC型电控分配泵；美国STANADYNE公司的PCF:型电控分配泵等。 第2代是时间控制阶段.典型的有：德国BOSCH公司的PDE27/PDE28系统；英国LUCAS 公司的EUI系统；美国底特律阿列森公司的DDEC系统等。 第3代是时间--压力控制阶段(即共轨控制系统)。又分为高压共轨系统和中压共轨系统(也称为蓄压式共轨系统)。 各个时代的优缺点 本文将介绍共轨电控燃油喷射系统共轨电控燃油喷射系统 前两代电控方式虽然有了很大的进步但是有一个无法克服的缺点即其燃油压力受柴油机转速的影响与前两代喷油系统相比共轨电控燃油喷射系统是一种理想的燃油喷射系统这种系统抛弃了传统的脉动供油原理不再采用传统的柱塞泵脉动供油油泵的作用是为一个公共的蓄压室共轨建立压力该压力作用到每一个电控喷油器高速电磁阀控制喷油器的开启以实现每一次喷油控制喷油压力喷油量以及喷油定时都可由ECU灵活控制喷油速率也可通过对喷油器内部结构的特殊设计或者通过高速电磁阀的多次动作而自由选择或灵活控制图1是共轨电控燃油喷射系统的控制框图图2是其典型的结构图下面分别介绍两种共轨式电控燃油喷射系统 高压共轨电控燃油喷射系统 高压共轨系统是如今各个公司和研究机构研究的热点高压共轨电控燃油喷射系统是一个严格时间控制系统必须精确控制喷油器电磁阀的工作过程以实现灵活的喷油规律控制

论柴油机电控燃油喷射系统

论柴油机电控燃油喷射系统 摘要：（……自己写……..） 关键词：柴油机;工作原理；优缺点；类型；特征；控制策略；故障诊断 一.什么是柴油机电控燃油喷射系统 柴油机电控燃油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。 其任务是对喷油系统进行电子控制， 实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。 采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、 燃油温度、冷却水温度等传感器， 将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)， 与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较， 经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。 执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间) 和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)， 同时对废气再循环阀、 预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。 二.柴油机电控系统工作原理 以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号， 参照由试验得出的柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时MAP来确定基本的喷油量和喷油定时， 然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量 和喷油正时，然后通过执行器进行控制输出。 三.柴油机电控燃油喷射系统的优点和难点 优点 1高的喷射压力

为满足排放法规的要求，柴油喷射压力从10MPa提高到200MPa。 如此高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量，缩短着 火延迟期，使燃烧更迅速、更彻底，并且控制燃烧温度，从而降低废气排放。 2独立的喷射压力控制 传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有关。 这种特性对于低转速、部分负荷条件下的燃油经济性和排放不利。 若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力，就可选择最合适的 喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最佳，使柴油机在各种工况下的废气排 放最低而经济性最优。 3改善柴油机燃油经济性 用户对柴油机的燃油消耗率非常关注。高喷射压力、独立的喷射压力控制、 小喷孔、高平均喷油压力等措施都能降低燃油消耗率，从而提高了柴油机 的燃油使用经济性。 4独立的燃油喷射正时控制 喷射正时直接影响到柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量，决定着汽缸的 峰值爆发压力和最高温度。高的汽缸压力和温度可以改善燃油使用经济性， 但导致NOX增加。而不依赖于转速和负荷的喷射正时控制能力，是在燃油消 耗率和排放之间实现最佳平衡的关键措施。 5可变的预喷射控制能力 预喷射可以降低颗粒排放，又不增加NOX排放，还可改善柴油机冷启动性能、 降低冷态工况下白烟的排放，降低噪声，改善低速扭矩。但是预喷射量、 预喷射与主喷射之间的时间间隔在不同工况下的要求是不一样的。因此具有 可变的预喷射控制能力对柴油机的性能和排放十分有利。 6最小油量的控制能力 供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的小油量控制能力发生矛盾。 当供油系统具有预喷射能力后将会使控制小油量的能力进一步降低。由于工程机械 用柴油机的工况很复杂，怠速工况经常出现，而电喷柴油机容易实现最小油量控制。 7快速断油能力 喷射结束时必须快速断油，如果不能快速断油，在低压力下喷射的柴油就会因燃烧 不充分而冒黑烟，增加HC排放。电喷柴油机喷油器上采用的高速电磁开关阀很容易实现快速断油。