柴油發動機怠速控制

柴油發動機怠速控制（idle speed control of diesel engine）主要包括怠速轉速的控制和怠速時各缸均勻性控制。

基本介紹

• 中文名：柴油發動機怠速控制
• 外文名：idle speed controlof diesel engine

簡介

柴油發動機怠速控制（idle speed control of diesel engine）主要包括怠速轉速的控制和怠速時各缸均勻性控制。柴油機怠速轉速控制與汽油機的控制模式不同，它是通過對怠速時噴油系統循環供噴油量的控制來控制怠速轉速。怠速時各缸均勻性控制是在各缸工作行程中精確測定出曲軸轉速，由電控單元計算出怠速時各缸循環供油量的偏差，然後進行補償控制。

柴油機怠速穩定性的意義

怠速是車用柴油機最重要的運行工況之一。汽車保有量以及柴油機在汽車特別是轎車上套用的不斷增加]，城市交通狀況得不到及時改善，使得柴油機處於怠速工況的運行時間越來越多，車輛燃油消耗有相當大的比例歸因於此。車用柴油機怠速工況時存在許多問題，如怠速游車、發動機轉速飛升、車輛喘振等，怠速性能對柴油機各項性能指標（如燃油經濟型、排放性能、操縱和舒適性）都有很大影響。因此改善柴油機怠速性能是柴油機控制系統必須解決的問題。

怠速對發動機的影響

首先，怠速性能影響柴油機的排放。由於柴油機怠速時壓縮溫度、壓力較低，燃油霧化不好，混合氣形成不均，燃燒不充分，使得排放性能變差。在怠速小負荷工況下，HC和顆粒的排放量均較高。因此，改善柴油機怠速性能對提高其排放性能指標具有重大意義。

其次，怠速性能影響柴油機的操縱性和舒適性。車用柴油機怠速時運轉不穩，致使柴油機輸出扭矩波動，從而激起整個驅動系統的扭振，這種車輛以低頻（小於5Hz）前後震動的現象，稱為車輛的喘振，它不僅會引起車身振動，使車輛的操縱性能變壞,降低了汽車的舒適性,而且還會產生較大的噪聲，影響傳動系統的壽命。柴油機的運轉不穩還會產生車輛的上下振動，由於驅動系統的反作用，車輛的上下運動引起車輛的前後顛簸，這種顛簸對乘坐舒適性有重大影響。另外，柴油機難以在某些低速區域內穩定運轉，易產生髮動機轉速飛升現象，在外界負荷作用下也可能產生失速等現象，這些現象對車輛的操縱性能都有很大影響。

怠速性能還會對柴油機其它性能產生影響。中低速柴油機的轉速工作範圍較窄，當出現怠速不穩定現象時，勢必造成利用怠速轉速升高的方法來提高怠速的穩定性，從而使得柴油機工作轉速範圍進一步變窄，這將使發動機燃油經濟性變差，還會影響發動機與傳動系的匹配。

柴油機怠速穩定性的控制方法

車用柴油機怠速性能改善措施主要有機械改進和電子控制改進兩個方面：

機械改善方法

通過改進機械式噴油泵的零件結構，進而改善柴油機供油規律，提高柴油機的低速性能。

1)採用削平式出油閥

在噴油泵中出油閥的減壓作用可以控制高壓油管的殘餘壓力，因此將出油閥減壓帶的一部分磨平，使出油閥的減壓作用削弱，這樣燃油可以旁通，可在油管內產生一定的殘餘壓力。在低速小負荷區，第一個供油循環就可實現噴油，從而改善低速的不規則噴油現象，使N—Q曲線平滑。但這種方法會使系統動態性能變差，由於仍存在密集區，易產生喘振。

2)採用雙導程柱塞

對於調速彈簧不能減弱的場合，可採用雙導程柱塞結構。在低速小負荷工作段加大柱塞導程角，使噴油率變化增大，有助於防止轉速飛升。

3)採用兩級開啟壓力噴油器

為解決直噴式柴油機針閥開啟壓力較高和採用多孔噴油器帶來的小供油量調節困難的問題，採用兩級開啟壓力的噴油器。噴油器中用兩根彈簧控制兩級不同的開啟壓力，當噴油壓力較低時，驅動第一級彈簧使針閥開啟，實現噴油；而在高負荷時，驅動第二級彈簧實現噴油，這樣使N－Q特性趨於平坦。

4)採用等壓出油閥（CVP）

採用等壓出油閥結構使高壓油管內壓力恆定，此時供油系統在低速時有較好的穩定性，消除了不規則噴射，而且具有良好的動態性能。

5)採用部分停缸的方法改善怠速性能

對於採用機械式供油裝置的柴油機，為使其正常工作時有合適的供油量，會出現怠速時供油量較小的現象，因此會使怠速性能變差。怠速時可以只留半數氣缸工作，從而保持每個工作氣缸擁有較高的供油量，使轉速不穩定情況得到改善。例如對12缸柴油機，讓其中6缸工作，另外6缸停油，增加每缸的供油量，可減小不均勻度。

電子控制方法

儘管機械改進方法對改善柴油機怠速性能有一定的效果，但很難從根本上解決問題。例如當怠速彈簧剛度弱時，發動機容易轉速飛升，而怠速彈簧剛度強時，發動機容易產生游車。另外，機械式調速裝置具有回響速度慢的致命弱點。因此，進一步改善怠速性能需藉助於回響速度更快的電子控制系統。

1)採用各缸噴油補償控制方法改善怠速穩定性能

怠速時各缸噴油量不均是影響柴油機怠速穩定性的一個重要因素，因此可利用電子控制回響速度快的特點進行各缸油量的補償控制,消除因各缸工作差異引起的轉速波動,從而改善柴油機怠速穩定性能。

2)採用學習控制方法進行怠速控制

日本電裝公司的ECD－P2電控噴油系統中的ISC控制（IdleSpeedControl）系統，使系統在不同條件下都能保證發動機以穩定怠速運轉。該系統用比例電磁線圈進行直列泵齒桿位置控制，採用學習控制方法，確定怠速轉速控制範圍，檢測油量的變化，並對怠速油量變化進行補償，實現了怠速閉環自學習控制。

3)其他方法

前面介紹的改進柴油機怠速性能的方法主要體現在對噴油系統的改進。此外，還可以通過其他方法如EGR廢氣再循環的控制減少怠速敲缸的振動和噪聲，改善燃燒系統，而且這種方法也可以降低怠速時的油耗、煙度和排放。