第八章柴油机电子控制技术.讲述.ppt

1、到1990年代初，“时间控制”式电子控制燃料喷射系统的开发成功，取代以往的油量调节齿条(串联泵)和油量调节滑套(VE型分配泵)等，采用新型高速强电磁阀，直接数字地高频调节高压燃料，在电磁阀的关闭时期和关闭持续时间循环供给(喷射) 2、2、柴油机电控系统的控制项目，1、燃料喷射控制电控汽车柴油机的燃料喷射控制主要包括循环供给(喷射)油量、喷射正时、喷射规律和喷射压力的控制。 此外还有柴油机的低油压保护、增压器的工作状况保护等。 3、2 .怠速控制电子控制汽车柴油机的怠速控制主要包括怠速转速的控制和怠速时各汽缸的均匀性的控制。 3 .进气控制电控汽车柴油机的进气控制主要包括进气管节流控制、可变进气

2、涡流控制和可变气门正时控制。 4、4 .增压控制汽车柴油机电控系统的增压控制主要包括尾气旁通控制和涡流流通面积控制。 5 .排放控制汽车柴油机电子控制系统的排放控制主要是废气再循环(EGR )控制。 ECU以柴油机转速和负荷信息为主控制信号，经过EGR率和发动机转速、吸入空气量的三维图和校正，输出适当的占空脉冲电压，控制EGR真空电磁阀的通电时间，控制EGR阀开度，调节EGR率。 5、6 .起动控制起动时，ECU根据柴油机冷却液温度，决定电热塞或吸气预热塞是否点火，决定通电持续时间。 点火灯熄灭后，表示启动条件已经满足，点火/启动开关转移到“启动”位置，发动机启动。 启动完成后或需要中断启动时

3、，自动切断电源。 起动控制还包括起动阶段的循环供给(喷射)油量(起动油量)和起动时喷射正时的控制。 6、7 .故障自诊断、故障保险柴油机或电子控制系统发生故障时，ECU点亮仪表板指示灯，提醒驾驶员注意，记忆故障信息。 检查时，可以按照一定的顺序调出故障代码和相关信息资料。 ECU发生故障时，ECU内的备用电路使系统进入故障安全程序的控制状态，可以将车辆低速检查到最近的服务站。 8、柴油机和变速器综合控制汽车采用电控自动变速器时，将柴油机ECU和自动变速器ECU结合起来，实现柴油机和变速器的综合控制，大幅度改善变速性能。 7、(1)柴油机的电子控制式燃料喷射系统的控制内容，1 .循环供给(喷射)

4、油量的控制2 .喷射正时的控制3 .喷射速度的控制4 .喷射压力的控制5 .柴油机的低油压保护6 .增压器的工作状况保护，8、3 ) 9、电控共轨喷油系统分为无液压放大的高压共轨系统和有液压放大的增压共轨系统。 利用“时间-压力公式”或“压力公式”的燃料修正测量原理。10、电控无液压放大的高压共轨系统特点：电磁阀开关速度快，喷射器结构简单，尺寸小，气缸盖布置方便，制造成本相对低。 喷射速度控制比较简单，易于预喷射。 缺点：需要高压供油泵，系统的许多部件在高压下工作。 11、电控具有液压放大的增压共轨系统的特点：只需采用中液压(但需要较大的供油量)的供油泵，即可实现非常高的喷射压力。 系统承受高

5、压的零件很少。 缺点：小油量控制困难，喷射率控制困难。 电/液控喷射器设有液压放大机构，因此喷射器结构复杂、安装尺寸大，难以配置在气缸盖上。、12、2 .柴油机电控燃料喷射系统的一些重要发展阶段(简单晓春)可分为循环供应(喷射)油量、喷射正时、喷射速度和喷射压力等控制方式：从“位置控制”到“时间控制”，并经历了“时间-时间控制”，13、(3) 柴油发动机电控燃料喷射技术的重要因素，1 .传感器技术在电控燃料系统中，通过各种传感器检测发动机的实际运行状态。 共轨压力传感器：测量范围20l80MPa (比现在高)测量精度为2%； 即使在l80MPa的高压状态下也具有高可靠性。 14、2 .软件技术

6、初期，喷射控制程序检测发动机的转速和油门开度，输入计算机，计算目标喷射量，向伺服电路发出指令进行控制。 之后：控制功能增加，各种控制功能作为1个任务(功能单元)独立设定、修订，可以集中控制。 现在的新动向是软件的模块化、零部件化的发展。 迎接更高水平的标准化、通用化。 15、3 .各气缸间转速不均匀控制目的：减少柴油机低速运转或怠速运转时的振动，使发动机顺畅运转。 方法：用电子线路检测各气缸的瞬时角速度，在瞬时角速度高的气缸内减少喷射量，在瞬时角速度低的气缸内增加喷射量。16、4 .排气后处理柴油机微粒过滤器连续再生陷阱和另一个趋势是试验研究柴油机的控制技术。17、5 .电子控制电路在发动机上

7、的安装当前：电子控制单元安装在发动机驾驶室内。 新要求：电子控制单元直接安装在发动机上。 将控制单元安装到发动机上的一大课题是能够承受90-120的高温和10-40GHz的高振动。 现在正在努力生产在微复合基板上安装芯片，提高耐振动性，扩大工作温度范围的控制单元。 18、(1)循环供给(喷雾)油量的控制1 .循环供给(喷雾)油量的位置控制是指取代以往的泵喷嘴系统中的机械式调速器、取代以往的机械式传感机构而使用发动机转速和负载传感器、取代机械式而使用ECU控制的电子调速促动器用模拟量控制执行机构的动作。 控制精度不高，只能间接的低频连续调节循环供给(喷雾)油量。 喷油泵总成带有某种机械装置控制，

8、不仅影响控制的响应速度，而且结构复杂。 20、2 .循环供给(喷雾)油量的“时间控制”通过高速电磁阀直接控制供油(或喷雾)。 控制精度高，响应速度快。 循环供给(喷射)油量控制和喷射正时控制可以集中在一起，大幅简化了机构。 21、根据基本工作原理，ECU基于来自柴油机转速传感器、油门踏板角度传感器的信息，制作以预先存储的负荷转速循环供给(喷射)油量的三维图，决定基本循环供给(喷射)油量，基于冷却液温度等信息确定最佳化的循环供给(喷射)油量循环供给(喷雾)油量的多少取决于电磁溢流阀打开的早晚，喷油泵柱塞的往复运动只起到吸油和泵油的作用，没有控制循环供给(喷雾)油量的作用的调速器、23、24、预喷

9、射循环开始，主喷射循环开始喷嘴电磁阀吸附，电磁阀针阀被压入阀座内，从高压室到供油管的通路被关闭，高压室内开始产生压力。 压力达到18MPa时，压力高于喷射针阀的弹簧压力，喷嘴针阀上升，开始预喷射循环。 25、26、主喷射循环开始喷嘴针阀关闭后短时间内，高压腔内的压力立即再次上升。 此时，喷嘴电磁阀保持关闭状态。随着泵活塞的下降，高压腔内的压力持续上升，约30MPa时，燃料压力高于喷嘴弹簧的弹力，喷嘴针阀再次上升，开始主喷射。 主喷射循环结束发动机控制单元停止喷嘴电磁阀的活性化时，电磁阀针阀关闭，高压油排出，喷嘴针阀关闭。 主喷射循环结束。 27、泵嘴的成套油管，1 .具有冷却泵嘴的功能。 2

10、.排出从泵活塞泄漏的燃料。 3 .在加油管内的节流孔分离加油管内的气泡。 28、2 .对于喷射正时的“时间控制”有“半小时控制”和“时间控制”两种(1)对于喷射正时的“半小时控制”在油流出通路中留有电子控制式液压自动提前器，供油终点决定于电磁溢流阀打开的正时。 “时间位置”控件。 (2)对喷射正时的“时间控制”:废除电子控制式液压自动提前器，在高速电磁溢流阀完全关闭或打开的正时控制喷射正时。 29、(3)喷射速度的控制、1 .对喷射速度的“位置控制”主要用于电子控制式串联泵，通过改变柱塞的预压行程来实现喷射速度的控制。 各控制部分有控制套筒式、柱塞长度变更式、滚柱体高度变更式3种。 30、(1

11、)控制滑套式的工作原理：滑套向上移动时，柱塞的预备行程增大，喷射速度增大，滑套下降时，柱塞的预行程减少，喷射速度降低。 杰克塞尔公司(ZEXEL )的“TICS”、31、(2)改变柱塞长度的式柱塞的长度相对变长，上柱塞的上端面快速关闭柱塞套筒的燃料供油孔，减少柱塞的压力行程，降低喷射速度相反，柱塞的预冲程增大，喷射速度增加。 改变柱塞长度的可变备用行程原理，日本小松公司的KP21型喷油泵，32，(3)改变滚柱体的高度，在滚柱体上加工内螺纹，将原来的喷油泵的滚柱体间隔件改变为带外螺纹的可旋转部件，拉伸旋转对于上述喷射率的“位置控制”，只能改变平均喷射率的大小，不能优化供油规则曲线。 33、2 .

12、喷射速度的“时间控制”喷射速度的“时间控制”可以优化喷射规则曲线。 通过将设置在喷油泵柱塞上的排放槽和电磁阀组合，实现可控制的低初始喷油速度和供油特性。 34、特点：低速时，柱塞速度低，故喷射速度小，泄流作用相对较强，压力上升缓慢，喷射起始点晚，正好满足低速时燃烧匹配的要求。 在中转速下，喷射速度增大，喷射起点逐渐前进，喷射规律形成鞋形喷射规律的形态，正好满足中速时燃烧匹配的要求。 在高速时，喷射速度高，泄流作用相对减少，泵端压的上升速度加快，喷射开始点加快。 35、(4)喷油压力的控制通常压力电子控制系统无法独立灵活地控制喷油压力，只能通过调节喷油速度或供油速度和供油规则来改变喷油压力。 因

13、此，在现有的压力电子控制系统中，没有灵活地控制喷射压力的典型的方法。36、三、高压电控共轨系统的燃油喷射控制、(一)、电控共轨系统的简要历史(二)、电控共轨系统的特点(三)、电控共轨系统的未来(四)、电控共轨系统的构成(五)、 由于可以自由选择电子控制共轨系统驱动扭矩的峰值低的喷射压力，因此即使在低旋转时或小负荷时也可以良好地雾化燃料的喷油嘴打开时，以一定的电子控制共轨压力进行喷油，与汽油发动机大致相同的曲轴采用相同的机组结构及相同的曲轴和凸轮轴转角传感系统，增加汽油机和柴油机生产中的同一性38、(2)、电控共轨系统的特点、1 .自由调节喷射压力(共轨压力)2.自由调节喷射量3 .自由调节喷射

14、正时(正时)4.自由调节喷射率(曲线)的形状5 .广泛的应用领域(用于轿车和轻型卡车每缸功率可达30kW，用于大型卡车机车和船舶用柴油机，每缸功率可达约200kW左右)。 39、(3)、电控共轨系统将来的销售价格比现在的同等功能的机械式燃料系统更可靠，比紧凑型更好的控制功能将逐步取代现有的机械式燃料系统，但由于柴油机的复杂性，在某些领域替代过程相对较快40、(4)、电子控制共轨系统的构成、供油泵共轨喷射器、传感器ECU驱动器、控制系统、燃料供给系统、41、电子控制喷射器)三通阀结构和二通阀结构Three Way Valve和Two Way Valve 压电晶体堆不通电，止回阀1关闭，不喷射。

15、向压电晶体堆通电时，压电晶体伸长，止回阀1打开，喷油嘴开始喷射。 单向阀2用于补充从油腔2泄漏的燃料，以确保喷油嘴正常工作。 43、3.ECU按照预先设定的程序校正从各种传感器发送来的信息，经过处理，将各残奥仪表限制为容许电压电平，发送到各相关的致动器，执行各种预定的控制功能。 处理能力(内存、CPU处理速度、输入输出信息)、耐环境性(防水、耐热、耐振)。 由44、压敏元件、带评价电路的电路板、带电气插头的传感器外壳构成。 4 .特殊传感器(博世)以足够的精度在短时间内测量共轨中的实时压力，并向ECU提供电信号。 1 )共轨压力传感器在膜片的形状发生变化时，膜片上的涂层的电阻发生变化，在以5V

16、供电的电阻桥上产生电压变化。 失效时，具有紧急行走功能的调节器以一定的规定值进行控制。 共轨燃料、45、2 )防止流量限制器(博世)喷射器的持续喷射现象从共轨流出的油量超过最大流量时，流量限制器自动关闭流向相应喷射器的吸入口，停止持续喷射。 施加一定的压力，球有位移时，对应一定的流量。 如果流量急剧增大，则球的位移增大。 达到最大时，球会堵住右侧的油孔，即球会落座。 油不会流入喷油器，发挥保护作用。 否则，燃料将一直流向汽缸，直到充满汽缸，流动缓冲器的工作原理，47，4 )限制阀(博世)，作用：相当于安全阀，限制共轨内的压力。 5 )限压器(电装公司)的作用：相当于安全阀，限制共轨内的压力。

17、压力限制器，49，(5)电控共轨系统的控制原理，1 .喷射量控制“时间压力”控制喷射量由共轨压力和喷射器电磁阀通电脉冲决定，可以方便、自由地控制。 2 .喷射正时控制“时间”控制电子控制喷射器的通电正时。 喷射率控制喷射率单位时间内的喷射量与喷射时间之比。 平均喷射率是在一个循环中向汽缸内喷射的燃料量与对应的喷射时间之比。 电子控制共轨系统的喷射率是在一个喷射循环中从喷射开始到喷射结束期间包含导向喷射、预喷射、主喷射和反向喷射、副反向喷射等的喷射率。 改变喷射率的方法：改变平均喷射率控制喷射率(曲线)的形状的多级喷射。 51、研究表明，推进喷油进行散热，可以降低散热峰值和燃烧后期的气体温度，对NOx的生成有一定程度的控制。喷射后期的快速断油可以提高有效喷射压力，缩短扩散燃烧期，改善油耗，减少煤烟和颗粒排放。 由于油喷射结束时的油切断时间的延长，低