怠速控制控制策略

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制（idle speed control of diesel engine）主要包括怠速轉(zhuǎn)速的控制和怠速時(shí)各缸均勻性控制。柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)速控制與汽油機(jī)的控制模式不同，它是通過對(duì)怠速時(shí)噴油系統(tǒng)循環(huán)供噴油量的控制來控制怠速轉(zhuǎn)速。怠速時(shí)各缸均勻性控制是在各缸工作行程中精確測(cè)定出曲軸轉(zhuǎn)速，由電控單元計(jì)算出怠速時(shí)各缸循環(huán)供油量的偏差，然后進(jìn)行補(bǔ)償控制。

首先，怠速性能影響柴油機(jī)的排放。由于柴油機(jī)怠速時(shí)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(fù)荷工況下，HC和顆粒的排放量均較高。因此，改善柴油機(jī)怠速性能對(duì)提高其排放性能指標(biāo)具有重大意義。

其次，怠速性能影響柴油機(jī)的操縱性和舒適性。車用柴油機(jī)怠速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)，致使柴油機(jī)輸出扭矩波動(dòng)，從而激起整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭振，這種車輛以低頻（小于5Hz）前后震動(dòng)的現(xiàn)象，稱為車輛的喘振，它不僅會(huì)引起車身振動(dòng)，使車輛的操縱性能變壞,降低了汽車的舒適性,而且還會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，影響傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命。柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)還會(huì)產(chǎn)生車輛的上下振動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的反作用，車輛的上下運(yùn)動(dòng)引起車輛的前后顛簸，這種顛簸對(duì)乘坐舒適性有重大影響。另外，柴油機(jī)難以在某些低速區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，易產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速飛升現(xiàn)象，在外界負(fù)荷作用下也可能產(chǎn)生失速等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象對(duì)車輛的操縱性能都有很大影響。

怠速性能還會(huì)對(duì)柴油機(jī)其它性能產(chǎn)生影響。中低速柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速工作范圍較窄，當(dāng)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)，勢(shì)必造成利用怠速轉(zhuǎn)速升高的方法來提高怠速的穩(wěn)定性，從而使得柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍進(jìn)一步變窄，這將使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性變差，還會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的匹配。

車用柴油機(jī)怠速性能改善措施主要有機(jī)械改進(jìn)和電子控制改進(jìn)兩個(gè)方面：

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制機(jī)械改善方法

通過改進(jìn)機(jī)械式噴油泵的零件結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善柴油機(jī)供油規(guī)律，提高柴油機(jī)的低速性能。

1)采用削平式出油閥

在噴油泵中出油閥的減壓作用可以控制高壓油管的殘余壓力，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(nèi)產(chǎn)生一定的殘余壓力。在低速小負(fù)荷區(qū)，第一個(gè)供油循環(huán)就可實(shí)現(xiàn)噴油，從而改善低速的不規(guī)則噴油現(xiàn)象，使N—Q曲線平滑。但這種方法會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變差，由于仍存在密集區(qū)，易產(chǎn)生喘振。

2)采用雙導(dǎo)程柱塞

對(duì)于調(diào)速彈簧不能減弱的場(chǎng)合，可采用雙導(dǎo)程柱塞結(jié)構(gòu)。在低速小負(fù)荷工作段加大柱塞導(dǎo)程角，使噴油率變化增大，有助于防止轉(zhuǎn)速飛升。

3)采用兩級(jí)開啟壓力噴油器

為解決直噴式柴油機(jī)針閥開啟壓力較高和采用多孔噴油器帶來的小供油量調(diào)節(jié)困難的問題，采用兩級(jí)開啟壓力的噴油器。噴油器中用兩根彈簧控制兩級(jí)不同的開啟壓力，當(dāng)噴油壓力較低時(shí)，驅(qū)動(dòng)第一級(jí)彈簧使針閥開啟，實(shí)現(xiàn)噴油；而在高負(fù)荷時(shí)，驅(qū)動(dòng)第二級(jí)彈簧實(shí)現(xiàn)噴油，這樣使N－Q特性趨于平坦。

4)采用等壓出油閥（CVP）

采用等壓出油閥結(jié)構(gòu)使高壓油管內(nèi)壓力恒定，此時(shí)供油系統(tǒng)在低速時(shí)有較好的穩(wěn)定性，消除了不規(guī)則噴射，而且具有良好的動(dòng)態(tài)性能。

5)采用部分停缸的方法改善怠速性能

對(duì)于采用機(jī)械式供油裝置的柴油機(jī)，為使其正常工作時(shí)有合適的供油量，會(huì)出現(xiàn)怠速時(shí)供油量較小的現(xiàn)象，因此會(huì)使怠速性能變差。怠速時(shí)可以只留半數(shù)氣缸工作，從而保持每個(gè)工作氣缸擁有較高的供油量，使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定情況得到改善。例如對(duì)12缸柴油機(jī)，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。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制電子控制方法

盡管機(jī)械改進(jìn)方法對(duì)改善柴油機(jī)怠速性能有一定的效果，但很難從根本上解決問題。例如當(dāng)?shù)∷購椈蓜偠热鯐r(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易轉(zhuǎn)速飛升，而怠速彈簧剛度強(qiáng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易產(chǎn)生游車。另外，機(jī)械式調(diào)速裝置具有響應(yīng)速度慢的致命弱點(diǎn)。因此，進(jìn)一步改善怠速性能需借助于響應(yīng)速度更快的電子控制系統(tǒng)。

1)采用各缸噴油補(bǔ)償控制方法改善怠速穩(wěn)定性能

怠速時(shí)各缸噴油量不均是影響柴油機(jī)怠速穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，因此可利用電子控制響應(yīng)速度快的特點(diǎn)進(jìn)行各缸油量的補(bǔ)償控制,消除因各缸工作差異引起的轉(zhuǎn)速波動(dòng),從而改善柴油機(jī)怠速穩(wěn)定性能。

2)采用學(xué)習(xí)控制方法進(jìn)行怠速控制

日本電裝公司的ECD－P2電控噴油系統(tǒng)中的ISC控制（IdleSpeedControl）系統(tǒng)，使系統(tǒng)在不同條件下都能保證發(fā)動(dòng)機(jī)以穩(wěn)定怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)用比例電磁線圈進(jìn)行直列泵齒桿位置控制，采用學(xué)習(xí)控制方法，確定怠速轉(zhuǎn)速控制范圍，檢測(cè)油量的變化，并對(duì)怠速油量變化進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了怠速閉環(huán)自學(xué)習(xí)控制。

3)其他方法

前面介紹的改進(jìn)柴油機(jī)怠速性能的方法主要體現(xiàn)在對(duì)噴油系統(tǒng)的改進(jìn)。此外，還可以通過其他方法如EGR廢氣再循環(huán)的控制減少怠速敲缸的振動(dòng)和噪聲，改善燃燒系統(tǒng)，而且這種方法也可以降低怠速時(shí)的油耗、煙度和排放。