喷油脉宽和喷油定时的计算方法

喷油脉宽、喷油正时的计算是时间控制式柴油机电控喷油系统关键技术之一，但是到目前为止，仍然采用查询基于实验标定的MAP图的方式来得到喷油脉宽和喷油正时的具体数值。

这种采用MAP（脉谱）的形式来确定控制量，如喷油脉宽，是电控系统中用得最多的方法，即事先将经过优化的控制值以二维数表的形式存入ROM。运行时只要根据工况条件进行查表即可。这种方式所占的计算时间短，且结果比较精确。

脉谱（MAP）图通常是根据试验样机在试验台架上进行的试验确定的。这一工作称为电控发动机的标定。例如要制取柴油机喷油正时的脉谱（MAP），可以将转速和负荷分别逐一设定，在每一种设定的转速和负荷下，改变喷油正时，即使提前角Φ由小到大不断变化，同时测量发动机的转矩、燃油消耗和排放，再根据不同的优化目的，选择一个最佳的Φ记录下来，从而得到脉谱图上的一个点，对所有的转速和负荷重复以上的试验，确定足够多的点，最后形成脉谱图。可见，要得到一张精确的脉谱图，工作量是相当大的。

由于柴油机的转速与负荷是柴油机运行工况的特征量，也由于它们对各种控制量，如喷油脉宽、喷油定时的影响最大，所以几乎所有的脉谱图都是转速和负荷作为变量。其中转速单位为r/min，而负荷通常用加速踏板位置来表示。为了提高精度，可以将转速和加速踏板位置分得较仔细。但是间隔划分越小，试验工作量就越大，往往需要高额的费用和大量的时间。

但无论如何划分转速和负荷的间隔，二维数表总是有限的离散量，而实际运行时的转速和负荷可以是任何数值。所以，计算机在实际确定基本量时往往要采用二维线性插值。

1.喷油定时的计算

（1）喷油定时基本量的计算 喷油定时的基本量总是以脉谱（MAP）的形式给出，图8-14给出了一个电控柴油机喷油定时脉谱的实例。由图8-14可见，喷油定时随转速和负荷呈现十分复杂的变化。图8-15为机械控制的柴油机喷油定时脉谱，与图8-14比较，显然电子控制下的喷油定时，要比机械控制精确得多。实际上，喷油始点和性能、排放、噪声等都有密切关系，而且对各种影响常是矛盾的。有的要求喷油早些，有的要求喷油晚些，这就给选择喷油定时带来一定困难。图8-16、图8-17是Lucas公司对缸径为90～140mm的直喷式柴油机，分别在自然吸气及增压条件下为了获得最佳经济性和最佳排放指标，在全负荷时求得的平均动态喷油定时，图中表明：

1）如为了追求最低油耗，喷油始点应随转速升高而提前。

图8-14 柴油机电控系统的喷油定时模型

图8-15 机械控制系统的喷油定时模型

图8-16 非增压柴油机在全负荷时的平均动态喷油定时

图8-17 增压柴油机在全负荷时的平均动态喷油定时

2）为求得最低排放NO_x+CH时，喷油定时不随转速而变。

3）经济性最好所需的喷油提前角比NO_x+CH排放量最低所需的喷油提前角要大5°～10°曲轴转角。(www.xing528.com)

4）比较图8-16、图8-17能看到，为了获得最佳经济性，直喷柴油机增压后的提前角比自然吸气要晚3°～5°，这是由于增压后缸内压力温度都高，滞燃期缩短之故。

5）在直喷式燃烧室中，不论增压与否，喷油延续期都不应超过25°曲轴转角。

因此，最佳喷油定时的确定，应根据车用柴油机转速高、转速和负荷变化范围大的特点、根据不同的工况，选择不同的优化目标，来确定最佳的喷油定时。

（2）喷油定时基本量的校正 上述的喷油定时脉谱，在某些工况下要进行校正。一是进气压力校正，在进气压力降低时，为了避免冒烟，应以适当的提前喷油正时来适应进气压力的下降；二是冷却液温度校正，为了改进起动性、驾驶性能和降低刚起动和暖机阶段冒烟程度，喷油定时还应包括根据冷却液温度进行喷油定时校正，将喷油定时实际值与理想值进行比较，以确定正确的喷油定时。一般来说，起动性能随喷油定时提前而改善。然而，如图8-18所示，在发动机转速低于500r/min时，喷油定时过于提前对起动性能反而起不良影响，它们的关系随发动机不同而异。

图8-18 -20℃时喷油定时对柴油机起动性能的影响

2.喷油量基本量的计算

基本的喷油量就是由加速踏板行程（或位置）和发动机转速来决定的，然后绘制喷油量的脉谱图（MAP）。

但这种基本的喷油量脉谱图还必须进行适当的修正和补偿。

1）进气压力被动补偿。用压力传感器将进气管中的压力信号转换成电信号。在高海拔地区、空气滤清器阻塞或增压器涡轮转速下降使气缸进气压力降低时，压力信号经控制系统后自动进行校正，将供油量减少，避免柴油机冒黑烟。

2）温度补偿。当柴油机进气温度比较高时，缸内空气充量就要减少，当冷却液和机油温度比较高时，气缸壁的温度也会升高，传给新鲜充量的热量也有所增加，这也会使缸内的充量减少。电控系统根据接收到的信号进行校正，将喷油量减少，以减少柴油机冒黑烟和柴油机过热。

在柴油机起动时，温度很低，电控系统将喷油量加大，使其能迅速起动。

3）增压柴油机进气流量补偿。根据柴油机的转速和涡轮增压器出气口压力传感器得到的压力信号，估算出进入柴油机的空气量，电控系统根据进气量实行调节喷油最大限制量。这样可以明显增大增压柴油机加速过程不冒烟的最大转矩，从而改进了加速性。

4）柴油机低机油压力保护。当柴油机的机油压力过低时，电控系统根据机油压力传感器测得的信号，将柴油机的最高转速和最大喷油量都适当调低，使柴油机在这种油压下运行不会出现故障。当油压完全消失时，电控系统将喷油量调到足以使柴油机停车的位置，以此来保护柴油机。

5）增压器工作状况保护。当增压压力因增压器超速、中冷器压力太高或最高爆发压力过高或超过极限时，电控系统便会自动减少喷油量。如果因增压压力过低，造成空气量不足而使排温过高时，增压压力传感器测得的压力经电控系统识别后，使喷油量减少，并通过仪表盘显示报警。

时间控制式的电控柴油机喷油系统汲取传统直列泵、分配泵柱塞供油的原理，即通过由柴油机曲轴驱动的喷油泵凸轮轴来驱动泵油柱塞压缩燃油，从而产生高压脉冲。这一脉冲以压力波的形式，传至喷油器并顶开针阀。因此，这种时间控制式的电控柴油机喷油系统，不论是电控单体泵、泵喷嘴，其喷油压力对发动机转速的依赖性太大，因此，在低速低负荷时，其喷油压力很低，而且难以实现多次喷射。这一条，使其在发动机上应用受到限制。正是由于这些问题，促使共轨电控喷油系统的出现。