怠速控制控制原理

柴油發(fā)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(tǒng)循環(huán)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(huán)供油量的偏差，然后進行補償控制。

首先，怠速性能影響柴油機的排放。由于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(wěn)，致使柴油機輸出扭矩波動，從而激起整個驅動系統(tǒng)的扭振，這種車輛以低頻（小于5Hz）前后震動的現(xiàn)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(tǒng)的壽命。柴油機的運轉不穩(wěn)還會產生車輛的上下振動，由于驅動系統(tǒng)的反作用，車輛的上下運動引起車輛的前后顛簸，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(qū)域內穩(wěn)定運轉，易產生發(fā)動機轉速飛升現(xiàn)象，在外界負荷作用下也可能產生失速等現(xiàn)象，這些現(xiàn)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范圍較窄，當出現(xiàn)怠速不穩(wěn)定現(xiàn)象時，勢必造成利用怠速轉速升高的方法來提高怠速的穩(wěn)定性，從而使得柴油機工作轉速范圍進一步變窄，這將使發(fā)動機燃油經(jīng)濟性變差，還會影響發(fā)動機與傳動系的匹配。

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：

柴油發(fā)動機怠速控制機械改善方法

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(guī)律，提高柴油機的低速性能。

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，可在油管內產生一定的殘余壓力。在低速小負荷區(qū)，第一個供油循環(huán)就可實現(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。但這種方法會使系統(tǒng)動態(tài)性能變差，由于仍存在密集區(qū)，易產生喘振。

2)采用雙導程柱塞

對于調速彈簧不能減弱的場合，可采用雙導程柱塞結構。在低速小負荷工作段加大柱塞導程角，使噴油率變化增大，有助于防止轉速飛升。

3)采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采用多孔噴油器帶來的小供油量調節(jié)困難的問題，采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(xiàn)噴油；而在高負荷時，驅動第二級彈簧實現(xiàn)噴油，這樣使N－Q特性趨于平坦。

4)采用等壓出油閥（CVP）

采用等壓出油閥結構使高壓油管內壓力恒定，此時供油系統(tǒng)在低速時有較好的穩(wěn)定性，消除了不規(guī)則噴射，而且具有良好的動態(tài)性能。

5)采用部分停缸的方法改善怠速性能

對于采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(xiàn)怠速時供油量較小的現(xiàn)象，因此會使怠速性能變差。怠速時可以只留半數(shù)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(wěn)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。

柴油發(fā)動機怠速控制電子控制方法

盡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?shù)∷購椈蓜偠热鯐r，發(fā)動機容易轉速飛升，而怠速彈簧剛度強時，發(fā)動機容易產生游車。另外，機械式調速裝置具有響應速度慢的致命弱點。因此，進一步改善怠速性能需借助于響應速度更快的電子控制系統(tǒng)。

1)采用各缸噴油補償控制方法改善怠速穩(wěn)定性能

怠速時各缸噴油量不均是影響柴油機怠速穩(wěn)定性的一個重要因素，因此可利用電子控制響應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(wěn)定性能。

2)采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(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)動機以穩(wěn)定怠速運轉。該系統(tǒng)用比例電磁線圈進行直列泵齒桿位置控制，采用學習控制方法，確定怠速轉速控制范圍，檢測油量的變化，并對怠速油量變化進行補償，實現(xiàn)了怠速閉環(huán)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(xiàn)在對噴油系統(tǒng)的改進。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和噪聲，改善燃燒系統(tǒng)，而且這種方法也可以降低怠速時的油耗、煙度和排放。