喷油率形状控制技术优化方案

1.喷油率控制原理

由喷油器喷孔的流量方程

式中 q_v——瞬时喷油率；

C_q——喷油器喷孔的流量系数；

A——喷孔的有效流通面积；

Δp——喷孔上下游的压差；

ρ——燃油密度。

喷油速率取决于喷油器喷孔的有效流通面积和喷孔前后的压差以及燃油密度。由于燃油密度不易改变，因此仅余下喷孔有效面积和喷孔前后压差两个变量，可用来改变瞬时喷油率。现有的喷油率形状控制技术无一例外都是根据改变喷油器有效流通面积，或改变喷孔前后压差，从而控制喷油率的原理来设计的。这里仅就高压共轨喷油系统中喷油率控制技术进行介绍。

2.基于连续喷射模式的喷油率控制技术^[1]

日本电装公司的ECD-U2高压共轨喷油系统由两位三通高速电磁阀（TWV）通过控制喷油器中控制腔中的压力来实现喷油过程控制。该系统在喷油结束时靠液压作用加速针阀落座，可以实现喷油过程的快速切断。该系统可以产生两种型式的连续喷射模式喷油率形状，即⊿型、靴形，另外还可以实现预喷射。

（1）⊿型喷油率的实现 在ECD-U2系统中，⊿型喷油率是利用喷油器中设在三通阀和液压活塞之间的节流孔（DWO，阻尼孔），来控制控制腔中油压的下降过程实现的，如图8-47所示。其中图8-47a为ECD-U2系统的整体结构，图8-47b为具体的两位三通电磁阀的结构，当三通阀打开，控制腔中燃油压力亦即液压活塞上方油压泄压时，由于与节流孔并联的单向阀关闭，只能通过节流孔实现泄压，使得泄压过程延长，嘴油器针阀缓缓升起，形成了逐渐上升的三角形喷油率模式，亦即⊿型模式。当喷油结束，三通阀关闭，共轨油液经单向阀瞬间作用在液压活塞上方，使针阀很快落座，迅速停止喷油。使用合适的节流孔直径和共轨压力可以获得适合于发动机燃烧过程的最佳喷油速率形状。

图8-47 ⊿型喷油率控制原理

a）ECD-U2系统总体结构1—加速踏板位置传感器 2—油泵压力控制阀（PCV） 3—电控装置4—燃油压力传感器 5—共轨管 6—两位三通电磁阀（TWV） 7—燃油箱 8—节流孔 9—控制腔 10—液压活塞 11—喷嘴 12—喷油器 13—高压供油泵 14—发动机转速传感器 15—气缸识别传感器 b）两位三通电磁阀的结构1—控制腔 2、7—弹簧 3—三通阀 4—外阀 5—内阀 6—单向节流孔 8—液压活塞 9—嘴油器针阀

（2）靴形喷油率的实现 靴形喷射控制技术，即过去所称的初期喷油率控制（IRC）技术，就是在喷射过程中先以较早的喷油定时、很低的喷油率（平缓的喷油开始是降低NO_x所必要的）和适当的喷油持续期喷入气缸一小部分燃油，随后以快速升高的喷油率完成主喷射，由于初始喷油率很小，在着火延迟期内所喷入的燃油很少，导致较低的预混合燃烧率，所以可获得较为平缓的燃烧，也为主喷射喷入的燃油创造了合适的燃烧条件，从而改善NO_x、PM排放和降低燃烧噪声，并提高燃烧效率。

靴形喷油率是利用喷油器中设在两位三通阀和液压活塞之间的靴形阀（亦即台阶型阀代替原先的节流孔）的工作特性来实现的，如图8-48所示。靴形阀和液压活塞之间的间隙为预升程。当三通阀打开后，靴形阀和液压活塞之间，以及靴形阀中心孔处的高压燃油首先被释放，流回油箱。液压活塞上部油压下降，与液压活塞联锁的针阀上升走完预行程的距离，实现低喷油率。然后针阀暂停进一步升起，直到靴形阀周围燃油通过靴形阀上的节流孔不断泄走，使得当液压活塞上作用的向上的力，大于靴形阀上的弹簧力和液压力之和时，针阀再升高到最大升程位置。此时喷油率达到最大值，而在此之前，喷油器保持较低的喷油速率。改变预升程值和靴形阀节流孔直径可以得到各种不同的靴形喷油率波形。

（3）预喷射型喷油率的实现

图8-48 靴形喷油率控制原理

1—中心孔 2—控制腔高压油 3—三通阀 4—靴形阀节流孔 5—弹簧 6—靴形阀 7—液压活塞 8—嘴油器针阀

图8-49 预喷射喷油率的控制原理

a）预喷射模式单向节流孔的作用 b）预喷射理想的双流量节流孔结构 1—单向节流孔 2—弹簧 3、6—液压活塞 4—双流量节流孔 5—控制腔

预喷射是通过在主喷射脉冲前先给三通阀一个宽度较小的预喷脉冲来实现。每循环喷油实际上针阀动作两次。在ECD-U2系统中，预喷油是可<1mm³/cyc。预喷和主喷间隔时间可<0.1ms。但是，如果在喷油器的两位三通电磁阀和液压活塞之间设置的是单向节流孔，则实现预喷会产生问题。通常，预喷油应与主喷油相连以获得预喷油的着火燃烧效果。但如图8-49所示，在预喷结束后，主喷开始前，单向节流孔板恰好被往下压到控制腔的中间部分而未复位到最上端。若此时主喷射已开始，则主喷油的开始部分喷油率不平缓，因为，此时液压活塞上方控制腔中，燃油经单向节流孔板外圆泄走，使针阀快速升起。为了获得平缓的主喷射开始，需要等到单向节流孔板回复到初始位置，即靠到最上边。这段时间会使预喷油火焰熄灭，如果将单向节流孔板固定，则单向节流孔变成双向节流孔，即通过此板反向流动时，高压燃油推动此板向下运动，使燃油主要通过此板外圆轴向流动，使节流孔短路的作用失去，结果就阻止燃油流进控制腔，使喷油结束缓慢，烟度排放差。为此，采取了一个很巧妙的办法，即将节流孔作为锥孔，并将节流孔板固定。此时，燃油从此节流孔双向流动时有很大的流量差别。控制腔泄油时，双流量节流孔起阻尼作用，可获得与单向节流孔具有相同平缓初期的喷油。而当高压燃油流入控制腔时，双流量孔几乎无阻尼作用（因为在此方向上湍流度较小），使控制腔快速升压，关闭针阀，结束喷油。与可移动的单向节流孔相比：采用双流量节流孔能获得与主喷射更为靠近的预喷射（最小间隔0.5ms）。采用双流量节流孔的另一个优点是温度特性，因为，采用双流量孔的喷油器不需要安装节流孔板的复位弹簧，因而使控制腔容积减小，故压力响应快，温度的影响就变小，控制腔的最小容积受最小供油量所控制。

美国Caterpillar公司的HEUI共轨液压式喷油系统，是通过在电控喷油器中增压柱塞和柱塞套上的精密孔道的回油控制，来实现喷油速率形状控制的。如图5-38所示，柱塞下移压缩下部被密封的燃油，当压力高于针阀开启压力时产生预喷射，当柱塞下移到使柱塞上计量孔和柱塞套上回油孔接通时，预喷射结束。柱塞继续下移关闭回油孔时，燃油压力迅速上升，开始喷油率较高的主喷射。通过改变计量孔和回油孔的孔径，可以得到不同的喷油速率波形。

3.基于多次喷射模式的喷油率控制技术

（1）多次喷射模式的基本结构 多次喷射技术是高压共轨喷油系统的关键核心技术之一，是优化柴油机缸内燃油喷射、雾化、混合气形成以及控制燃烧过程等的一种有效手段^[11]、[12]。目前很多学者在进行利用多次喷射结合EGR等技术实现缸内低温燃烧及HCCI燃烧方式的探索，因此多次喷射成为改善柴油机燃烧性能的关键技术和当前研究的热点。目前，高压共轨喷油系统在一个循环可实现多达5、6次的连续喷射，日本电装公司声称可以实现在一个循环喷射多达9次。多次喷射可以基本分为预喷射、主喷射和后喷射三种，图8-50显示的是在一个喷油循环中可以实现5次喷射的模式。各次喷射的作用不同，目的是在柴油机的各种运行工况下，优化发动机的输出转矩，进一步降低尾气排放污染、降低燃油耗、提高经济性、降低振动噪声。

图8-50 一个喷油循环中可以实现5次喷射的模式

1）预喷射。利用预喷的燃油在缸内产生冷焰反应，可以提升缸内的温度、压力及产生活性产物，对随后进行的主喷燃烧过程起到诱导作用。当主喷的燃油喷入其中后，经过很短的着火延迟便可着火燃烧，缩短了主喷燃油的滞燃期，使预混合燃烧的油量减少，放热速度和压力升高率大幅度降低，降低了燃烧温度，改善了NO_x排放，抑制了主喷燃油燃烧产生的缸内压力急骤上升，使得燃烧过程趋于更加柔和，降低燃烧噪声和振动。在柴油机的部分运行工况采用两次预喷，可以减小单次喷射油量，从而减小喷射的贯穿距离，有效减小燃油碰壁的机会。两次预喷可以提高缸内空气的利用率，促进油气混合，改善烟度。预喷射可以分为：远预喷和近预喷。

①远预喷（Pil2）。远预喷又称引导（Pilot injection）喷射，一般与近预喷结合使用，以在发动机部分负荷时，进一步提高预喷放热率，降低燃烧噪声。远预喷通过预混合燃烧，降低颗粒物排放（PM）。远预喷定时一般在上止点前70～40℃A。远预喷还可单独与主喷搭配。在冷起动时，远预喷能有效改善柴油机的冷起动性能。

②近预喷（Pil1）。近预喷又称预喷射（Pre-injection）。近预喷的喷油定时一般在止点前40～10℃A。发动机低负荷时，喷油压力和进气流量略有降低，使得燃油雾化和蒸发恶化，此时需要启用靠近主喷的近预喷来使预喷放热增大，从而提高总的喷油放热率和缸内温度。近预喷不仅使得燃烧噪声减小，而且通过缩短着火延迟间接地对发动机扭矩输出做出贡献。

各次预喷油量和各次预喷之间的间隔以及预喷射和主喷射之间的间隔，是喷射优化的关键因素。当预喷量过高时，不仅燃油消耗恶化，而且预喷射燃烧与主喷射燃烧连在一起会增加最高燃烧温度，反而不利于NO_x的降低；预喷射间隔在其他参数不变的情况下，最主要是影响雾化过程。当预喷射间隔太小时，预喷射来不及扩散就与主喷射连在一起，不能起到降低燃烧温度的作用^[11]。

2）主喷射（MI，Main Injection）。主喷为发动机提供主要的动力来源。高压共轨柴油机在使用非均质混合气燃烧的条件下，利用高压共轨喷油系统的灵活多次喷射的功能，通过仔细的试验匹配标定，选择理想的喷油率曲线形状，可以很好地满足柴油机对动力性、排放特性、燃油经济性，以及振动、噪声的严格要求。

3）后喷射。后喷射的引入对于主喷燃烧过程无明显影响，因为后喷燃烧发生在燃烧后期，此时整个燃烧过程已基本完成，少量燃油的燃烧放热不足以引起整个燃烧效率的变化。后喷射的作用主要体现在改善碳烟排放上，即通过后喷射油束诱导的缸内湍流混合扰动，以及后喷燃油的燃烧，来加剧扩散燃烧阶段已生成碳烟的继续氧化。后喷射基本可以分为近后喷和远后喷。

①近后喷（POl2）。近后喷又称为次于主喷射的喷射（After-injection）。近后喷紧跟着主喷发生，促进扩散燃烧，用于使残留在燃烧室内的碳烟进一步燃尽，降低颗粒物排放（PM），后喷对输出转矩有部分贡献。近后喷的喷油定时一般发生在上止点后10～40℃A。采用后喷射可以更为充分地利用燃烧室中心区域的残余空气，改善燃油与空气的混合，而且由于后喷射的燃烧放热及扰动作用，加强了主喷燃油产生的碳烟的氧化过程。

②远后喷（POl1，Post-injection）。远后喷用于排温升高，通过供给还原剂，激活废气后处理装置，促进后处理，在上止点后100℃A以后喷射。

采用后喷射可以同时明显改善烟度和CO排放，NO_x也有轻微的改善。较大的后喷油量可以获得更大的烟度改善效果，但是比油耗和排温也较高。过度后喷会带来增加排温、恶化燃油经济性等问题。因此，后喷间隔与后喷量也是最关键的优化参数。

多次喷射和废气再循环（EGR）、选择非催化还原（SNCR）、选择催化还原（SCR）、非选择催化还原（NSCR）等结合，可以在各种负荷工况显著地改善烟度和NO_x排放。

图8-51^[13]所示的是一个喷射循环中，可以实现6次喷射的模式，其中将主喷射分成2次，即增加了一次主喷射，使主喷射分成了2次，其目的是为了更好地控制燃烧室内最高温度，降低燃烧产物的温度峰值，进而减少NO_x的产生。其他的各次喷射的功能和前面的5次喷射的模式相同。

图8-51 单个喷射循环中实现6次喷射的模式

a）单个喷射循环中的6次喷射的结构 b）不同喷射的选择和组合

在不同的发动机工况下，不是上述6次喷射全部发生，只是其中某几次喷射的组合，因此，需要对这些喷射进行协调控制，其控制策略如图8-52所示。首先依据发动机的当前工况，来计算单次喷射是否发生，再依据系统实际工况决定最大可能发生的喷射次数，最后根据喷射的优先级，决定出那些喷射发生。

（2）喷射次数限制 高压共轨喷油系统基于多次喷射模式的最大喷射次数受到燃油系统硬件资源、发动机工况、系统设计等诸多因素的限制。在硬件资源方面，如果喷油器是高速电磁阀驱动，往往采用高电压开启喷油，低电压保持喷油的双电压驱动模式，在高电压开启时需要很大电流，因此会引起蓄电池电容量下降，若打开次数过于频繁，会引起蓄电池电容负荷下降，因此蓄电池的电容负荷的平衡特性就决定了喷油器的开启频率。如果喷油器是压电陶瓷驱动的，则需要更高的电压驱动，对蓄电池的容量的要求更严格。喷油器每次喷射时，除了必需的喷油量外，喷油器还有流经其控制腔进、出油节流口的动态回油量，即动态泄漏量，以及原先固有的静态泄漏量。因此，高压油泵的泵油能力、容积效率必须能满足轨压，喷油量，动、静态泄漏量的需求。否则，为了保证可靠喷油以及相应的喷射特性，只能通过减少喷射次数来减少喷油量、回油量。此外，喷油器如果是采用高速电磁阀控制喷射过程，从高速电磁阀被起动，一直到喷油器的针阀开启喷油，中间要经历许多电、电磁、机械、液压系统的传输、转换过程，因此必然产生一段的延迟，其数量大概在0.4～0.6ms之间。同样，当喷油器停止喷油时，也会产生一定的延迟，这些延迟限制了在一个喷射循环中的多次喷射能力。最重要的是，喷油器的开启和关闭会产生液压冲击或水击现象，并在喷油器和共轨管间引起幅值很大的压力冲击波。这种压力冲击波会在一个发动机工作循环内对后续的喷油产生严重的影响，以至于后续的喷油量、喷油压力根本不可控制，如图8-53^[14]所示。最后，从发动机运行工况考虑，发动机转速越高，每缸适用于燃油喷射的时间就越短，最大的喷射次数也会受到一定的限制。

图8-52 多次喷射的控制策略的分析框图

通常认为，采用高速电磁阀驱动的喷油器，在每个喷射循环中最多可达6次喷射，而采用压电陶瓷驱动的喷油器可达到8次喷射。因此在高压共轨喷油系统设计方面，考虑到系统的整体性能以及控制系统的复杂性，在软件系统设计时会对最大喷射次数做出一些限制。

（3）喷射次数的选择和组合 图8-51b是针对图8-51a所示的一个循环喷射中最多实现6次喷射模式的可能的喷射次数的选择和组合。实际发动机工作时并不是始终需要在一个循环喷油中实现6次喷射，而是需要根据发动机的实际运行工况选择和优化多次喷射的模式，以满足发动机的动力性、经济性和排放特性的要求。

图8-51b中举例说明了10种可能的选择和组合模式，但不限于这些组合。下面选择几种组合，说明这些选择组合喷射模式的特点和功能。

1）PRM1选择和组合：选择先导喷射（Pilot injection）、预喷射（Pre-injection）和主喷射1（Mail injection1）的组合模式。该组合的目的是：当发动机起动时，减少发动机起动的时间，并减低烟度。当发动机暖机或者车辆发生侧滑（breakaway），也采用这种喷射模式。

2）PMA选择和组合：选择预喷射（Pre-injection）、主喷射1（Mail injectio n1）和近后喷射（After-injection）的组合模式。该组合的目的是：当发动机的排气温度低于催化反应温度，即在此温度以下，DeNO_x催化剂不能正常工作，这时采用预喷射来减少噪声，主喷射1和紧跟主喷射1的近后喷射来减少废气中PM的含量。

图8-53 高压共轨压力波动现象

3）PMMAP选择和组合：选择预喷射（Pre-injection）、主喷射1（Mail injection1）、主喷射2（Mail injection2）、近后喷射（After-injection）和后喷射（Post-injection）的组合模式。该组合的目的是：当DeNO_x催化剂工作正常，采用预喷射减少噪声，两次主喷射来降低NO_x，近后喷射来减少废气中PM的含量，而后喷射来提高DeNO_x催化剂的工作效率。

4）PMMA选择和组合：选择预喷射（Pre-injection）、主喷射1（Mail injection1）、主喷射2（Mail injection2）和近后喷射（After-injection）的组合模式。该组合的目的是：当发动机处于高温废气排放时，采用预喷射来减小噪声，两次主喷射来降低NO_x，而次与主喷射的近后喷射降低PM。

5）PRMM选择和组合：选择先导喷射（Pilot injection）、预喷射（Pre-injection）、主喷射1（Mailinjection1）和主喷射2（Mailinjection2）喷射模式。其目的：在发动机的低速大扭矩工况时，采用先导喷射和预喷射减小噪声，增加转矩。

6）RMM选择和组合：选择预喷射（Pre-injection）、主喷射1（Mail injection 1）和主喷射2（Mailinjection2）喷射模式。其目的：在发动机的中、高速运行速度和负荷工况或者高速公路巡航时，采用预喷射减小噪声，而两次主喷射则减小油耗。

但是至少应该有2次喷射组合模式，以满足发动机的运行工况的动力性、经济性和排放法规的要求，这种2次的喷射模式的组合是：主喷射1是必须选择的，其他的1次喷射可以在预喷射（Pre-injection）、主喷射2（Mail injection 2）、近后喷射（After-injection）三种喷射中选择。

（4）各种喷射组合模式中各次喷射喷油量的分配 还是针对图8-51所示的一个循环喷射中实现6次喷射模式的可能的喷射次数的选择和组合，来说明各次喷射喷油量的分配。

1）在RM喷射模式中，预喷射的喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的90%。

2）在PRM喷射模式中，先导喷射（Pilot injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，预喷射的喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的80%。

3）在MA喷射模式中，主喷射1一般占总循环喷油量的80%，近后喷射喷油量一般占总循环喷油量的20%。

4）在PMA喷射模式中，先导喷射（Pilot injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的70%。近后喷射的喷油量一般占总循环喷油量的20%。

5）在RMA喷射模式中，预喷射（Pre-injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的70%。近后喷射的喷油量一般占总循环喷油量的20%。

6）在PRMA喷射模式中，先导喷射（Pilot injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，预喷射（Pre-injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的60%。近后喷射的喷油量一般占总循环喷油量的20%。(www.xing528.com)

7）在PMM1喷射模式中，先导喷射（Pilot injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的45%。主喷射2的喷油量一般占总循环喷油量的45%。

8）在PMM2喷射模式中，先导喷射（Pilot injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的30%。主喷射2的喷油量一般占总循环喷油量的60%。

9）在PMMA喷射模式中，先导喷射（Pilot injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的30%。主喷射2的喷油量一般占总循环喷油量的40%，近后喷射的喷油量一般占总循环喷油量的20%。

10）在PRMM喷射模式中，先导喷射（Pilot injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，预喷射（Pre-injection）喷油量一般占总循环喷油量的10%，主喷射1一般占总循环喷油量的35%。主喷射2的喷油量一般占总循环喷油量的45%。

上述的这些多次喷射模式可以根据发动机的实际运行工况，以及不同的发动机进行改变。这些喷射模式不是一成不变的，可以根据需要进行重新选择组合。

（5）各种喷射组合模式中各次喷射时序

仍然以图8-51所示的一个喷射循环中最多实现6次喷射的模式，来说明各种喷射组合模式中的各次喷射的时序。

1）实现6次喷射的喷射模式中各次喷射的时序：

①主喷射1（Mail injection 1）的喷油持续期可以为：100～4000μs，喷油定时可以在上止点前30℃A～上止点后10℃A，这主要取决于发动机的转速、负荷和冷却液的温度。

②主喷射2（Mail injection 2）的喷油持续期可以为：100～2000μs，喷油定时可以在上止点前30℃A～上止点后10℃A，而且必须在主喷射1结束喷射至少过80μs后，才可以实施主喷射2。

③近后喷射（After-injection）的喷油持续期可以为：100～1000μs，喷油定时可以在上止点后0°～100℃A，而且应该在主喷射2结束喷射至少过80μs后，才可以实施近后喷射。

④后喷射（Post-injection）的喷油持续期可以为：100～500μs，喷油定时可以在上止点前20℃A～上止点后210℃A，而且应该在近后喷射结束喷射至少过280μs后，才可以实施近后喷射。

⑤先导喷射（Pilot injection）的喷油持续期可以为：100～1000μs，喷油定时可以在上止点前60°～0℃A，而且必须是在预喷射（Pre-injection）之前实施先导喷射，特别是和预喷射之间要保证至少有280μs的时间间隔。

⑥预喷射（Pre-injection）的喷油持续期可以为：100～1000μs，喷油定时可以在上止点前60°～0℃A，而且应该在先导喷射结束喷射，至少过280μs后才可以实施预喷射，同时还要保证和随后的主喷射1之间有至少80_μs的时间间隔。如果喷射模式是小于6次的喷射模式，则各次喷射之间的时序关系可以参考下面的说明。

2）少于6次喷射的喷射模式中各次喷射的时序：

①如果预喷射（Pre-injection）缺席，而先导喷射（Pilot injection）要执行，则主喷射1必须在预喷射结束后，至少停顿280μs后再执行。

②如果主喷射2缺席，要紧随其后的近后喷射（After-injection）要执行，则此近后喷射必须在主喷射1结束后，至少停顿80μs后再执行，后喷射（Post-injection）如果也要执行，仍然要在近后喷射停止喷射后，至少过280μs后才可以执行。

③如果近后喷射（After-injection）缺席，但是要执行后喷射（Post-injection），那么在主喷射2停止喷射后，至少过280μs后才可以执行后喷射。

④如果主喷射2和近后喷射（After-injection）缺席，但是要执行主喷射1和后喷射（Post-injection），则后喷射（Post-injection）必须在主喷射1结束后，至少过280μs后才可以执行。

（6）多次喷射模式中主喷射喷油量的保证 在各种多次喷射模式中的主喷射喷油量的保证，是一个必须认真对待的问题。

图8-54 单个喷射循环中的4次喷射结构

因为如果对主喷射的喷油量不注意，在有些发动机的运行工况，可能发生主喷射的喷油量不够，甚至出现负值。这是为什么？为了说明这个问题，以图8-54所示的4次喷射模式来说明。这4次喷射是：先导喷射（Pilot injection）、预喷射（Pre-injection）、主喷射和近后喷射（After-injection）。而后喷射（Post-injection）因为和发动机的燃烧无关，所以不计在总循环喷油量内。这里将除了主喷射以外的其他几次喷射统称为辅助喷射。

首先，总循环喷油量可以根据发动机的运行工况来确定，主要根据发动机的转速、负荷以及排放要求，一般都是查事先已经做好的MAP图，其他的几次辅助喷射也基本是由发动机的运行工况确定的，一般也是查事先已经做好的MAP图。从总循环喷油量减去各次辅助喷射的总喷油量，就是该循环的主喷射的喷油量，即

Q_main=Q_total-Q_subtotal （8-77）

式中 Q_main——发动机的主喷射的喷油量；

Q_total——发动机的总循环喷油量；

Q_subtotal——发动机的各次辅助喷射的总喷油量。

按式（8-77）计算的发动机的主喷射的喷油量似乎不应该有问题，但是实际上有时却不是这样，有时会发生按上述方法计算的发动机主喷射喷油量小于发动机在此工况要求的最小喷油量，甚至还会出现各次辅助喷射的总喷油量大于总循环喷油量，这时为什么？

这是与高压共轨喷油器的最小喷油能力有关系的，即高压共轨喷油器可以实现的最小喷油量有关的。例如，某一种喷油器的最小喷油量为2mm³/st，而该喷油器所配的某一发动机在怠速工况时的先导喷射（Pilot injection）的喷油量仅仅为1.6mm³/st，因此该喷油器的实际先导喷射的喷油量只能是2mm³/st，而不是1.6mm³/st，可是怠速工况时发动机总的循环喷油量就很小，由于喷油器的最小喷油能力的限制，可能各次辅助喷射的喷油量总和却比较大，最后使得主喷射的喷油量却很小，甚至会出现负值，这显然是不合理的。针对此问题，研究者^[15]提出了一种解决此问题的方法。按照该办法，可以保证在任何工况下，主喷射的喷油量能保证不会小于发动机在该工况时所必需的主喷射喷油量的下限值。

图8-55 单个喷射循环中各次喷射燃油量的确定方法

Q_total—每个气缸的总循环喷油量 QB_subtotal—各个辅助喷射喷油量总和的基本数值 QB_pil—先导喷射的基本喷油量 QB_pr—预喷射的基本喷油量 QB_af—近后喷射的基本喷油量 QT_main—主喷射喷油量的目标值 QB_pil′—先导喷射的基本喷油量修正值 QB_pr′—预喷射的基本喷油量修正值 QB_af′—近后喷射的基本喷油量修正值 QT_pil—先导喷射喷油量的目标值 QT_pr—预喷射喷油量的目标值 QT_af—近后喷射喷油量的目标值 QT_sub—各辅助喷射喷油量的目标值的总和

首先，根据发动机的运行工况确定每个气缸的总循环喷油量Q_total，同时确定各个辅助喷射喷油量总和的基本数值QB_subtotal

QB_subtotal=QB_pil+QB_pr+QB_af

式中 QB_pil——先导喷射的基本喷油量；

QB_pr——预喷射的基本喷油量；

QB_af——近后喷射的基本喷油量。

然后从总循环喷油量Q_total中减去各个辅助喷射喷油量总和的基本值，就可得到主喷射喷油量的目标值QT_main

QT_main=Q_total-QB_subtotal

如果按上述方法求出的各个辅助喷射喷油量总和的基本值QB_subtotal大于等于总循环喷油量Q_total乘以一个修正系数k后的数值kQ_total，即

QB_subtotal>kQ_total

则辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal要进行修正，使得修正后的QB_s′_ubtotal小于等于总循环喷油量Q_total乘以修正系数k后的数值kQ_total，即

QB_s′_ubtotal≤kQ_total

然后从总循环喷油量Q_total减去QB_s′_ubtotal就等于主喷射喷油量的目标值QT_main。

这里修正系数k定义了一个各次辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal占总循环喷油量Q_total的上限值。k的取值范围：0<k≤1，k值越小，辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal就越小，反之就越大。例如，k=0.6，即表示辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal占总循环喷油量Q_total的60%，也就是说，修正系数k确定了主喷射喷油量的目标值QT_main占总循环喷油量Q_total的下限值。而k的确定，则根据发动机的运行工况，可以事先做MAP图，也可以通过实验做出相应的经验公式或曲线。然后从这些相应的公式或曲线查找获得。

按照上述的方法确定各次辅助喷射喷油量和主喷射喷油量的具体步骤如图8-55所示。

首先，根据发动机的运行工况确定每个气缸的总循环喷油量Q_total，同时确定各个辅助喷射喷油量总和的基本数值QB_subtotal

QB_subtotal=QB_pil+QB_pr+QB_af

然后总循环喷油量Q_total在②点处乘以修正系数k，接下来在③点处求商D

D=k·Q_total/QB_subtotal

求得的商D在④点处和1进行比较大小，取小值作为修正系数C，如果商D≥1，则表明辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal不会超过总循环喷油量Q_total乘以k所得的结果，也就是说，辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal不需要做修正，就可保证主喷射的喷油量QT_main不会小于其下限值。因此在这里修正系数C取1。然后在⑤、⑥、⑦点处各辅助喷射QB_pil，QB_pr、QB_af被修正系数C修正，即各辅助喷射的基本喷油量乘以C得到修正后的各辅助喷射的基本喷油量修正值。因为C=1，所以实际各辅助喷射QB_pil、QB_pr、QB_af并没被修正。然后，这些修正后的各辅助喷射的基本喷油量直接作为各辅助喷射喷油量的目标值输出。同时在⑧点处总循环喷油量Q_total减去各辅助喷射的基本喷油量的修正值，就得到了主喷射喷油量的目标值QT_main。

如果商D<1，则表明辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal超过总循环喷油量Q_total乘以k所得的结果。也就是说，辅助喷射喷油量的总和QB_subtotal需要做修正，才可保证主喷射的喷油量Q^T_main不会小于其下限值。这时修正系数C=D（D<1），然后在⑤、⑥、⑦点处各辅助喷射QB_pil、QB_pr、QB_af被修正系数C修正，即各辅助喷射的基本喷油量乘以C得到修正后的各辅助喷射的基本喷油量修正值QB_pil′、QB_pr′、QB_af′。显然，由于C=D<1，所以经过修正后的各辅助喷射的辅助喷射喷油量基本值都要减少，使得经过修正后的各辅助喷射喷油量的基本值的总和等于kQ_total。然后，这些修正后的各辅助喷射的基本喷油量直接作为各辅助喷射喷油量的目标值输出。同时在⑧点处总循环喷油量Q_total减去各辅助喷射的基本喷油量的修正值，就得到了主喷射喷油量的目标值QT_main。

下面举例说明。假定，某一发动机的每个气缸的总循环喷油量Q_total为20mm³/st，而各辅助喷射喷油量的基本值为：

QB_pil=6mm³/st，QB_pr=8mm³/st，QB_af=10mm³/st

另外，假定，修正系数k=0.6，所以，各辅助喷射喷油量的基本值的总和

QB_subtotal=6+8+10=24而

kQ_total=0.6×20=12

所以

kQ_total=0.6×20=12<QB_subtotal=6+8+10=24

∴D=k·Q_total/QB_subtotal=12/24=0.5<1

取C=D=0.5。

然后利用C=D=0.5，修正各辅助喷射喷油量的基本值QB_pil、QB_pr、QB_af，得到这些基本值的修正值

QB_pil′=6×0.5=3，QB_pr′=8×0.5=4，QB_af′=10×0.5=5

最后得到主喷射喷油量的目标值

QT_main=20-（3+4+5）=8mm³/st=（1-k）Q_total=0.4×20