時(shí)間控制式全電控分配泵

1、時(shí)間控制式全電控分配泵開(kāi)發(fā)背景：全球環(huán)境的日益惡化，對(duì)柴油機(jī)的排放和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。為了適應(yīng)更加嚴(yán)格的排放和能源法規(guī)的要求，柴油機(jī)采用電控技術(shù)已成必然趨勢(shì)，改進(jìn)柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。將傳統(tǒng)的機(jī)液噴油系統(tǒng)改造為電子控制，即機(jī)電或機(jī)電液一體化的噴油系統(tǒng)，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以控制噴油系統(tǒng)為核心的柴油機(jī)整機(jī)綜合控制與管理，可優(yōu)化柴油機(jī)性能。時(shí)間控制式全電控 VE分配泵是在對(duì)機(jī)械式VE分配泵的機(jī)械液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，引入了電控單元和電磁溢流閥，實(shí)現(xiàn)了噴油量和噴油定時(shí)的數(shù)字化控制，優(yōu)化了油泵的性能。據(jù)控制方式及原理，時(shí)間控制式全電控 VE 分配泵達(dá)到降低柴油機(jī)排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性的

2、目的。1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)：1.1 時(shí)間控制式電控 VE 泵的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：時(shí)間控制式電控 VE 泵的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。它主要由輸油泵、高壓燃油分配裝置、油量驅(qū)動(dòng)裝置和噴油正時(shí)控制裝置等組成。通過(guò)高速?gòu)?qiáng)力電磁閥控制高壓腔與溢油通路間的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)油量和正時(shí)的精確控制。柱塞副只起加壓、配油作用，沒(méi)有油量調(diào)節(jié)功能。為此取消了專用于調(diào)節(jié)油量的機(jī)構(gòu)，如調(diào)速器及其所有相關(guān)部件和附加裝置，以及油量控制滑套、回油孔、預(yù)行程環(huán)槽、進(jìn)油電磁閥等。增加了噴油正時(shí)實(shí)時(shí)控制裝置。圖1 時(shí)間控制式電控分配泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其控制原理1.2.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：ECU 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，它主要由三大部分

3、組成: 輸入信號(hào)、控制器、輸出信號(hào)。它們的功能如下: 輸入信號(hào)來(lái)源于用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及操作者意圖等信息的各種傳感器; 控制器的核心部分是單片機(jī)，它負(fù)責(zé)處理所有數(shù)據(jù)、執(zhí)行程序并將運(yùn)行結(jié)果作為控制指令輸出，傳給驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)控制器的輸出指令驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)噴油量的高速?gòu)?qiáng)力電磁閥和控制噴油正時(shí)的各機(jī)構(gòu)，以達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的目的。噴油正時(shí)燃油噴射量控制項(xiàng)目EGR閥預(yù)熱塞THR等電磁溢流閥正時(shí)控制閥輸出信號(hào)ECU控制單元控制器A/C開(kāi)關(guān)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)加速踏板開(kāi)關(guān)等泵角信號(hào)傳感器燃油溫度傳感器曲軸位置傳感器冷卻液溫度傳感器進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)氣壓力傳感器加速踏板位置傳感器等輸入信號(hào)EGR閥控制預(yù)熱塞控

4、制進(jìn)氣節(jié)流控制等圖2 ECU控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.2.2油量的控制方法：如圖 3 所示，當(dāng)不需要噴油時(shí)，噴油閥的閥芯是打開(kāi)的，進(jìn)入高壓腔的燃油經(jīng)過(guò)溢流閥流回泵腔。當(dāng)需要噴油時(shí)，電控單元 ECU 根據(jù)加速踏板位置傳感器和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的輸入信號(hào)，首先算出基本供油量，然后根據(jù)來(lái)自冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等傳感器信號(hào)進(jìn)行反饋修正后，確定最佳供油量。電控單元把計(jì)算和修正結(jié)果作為控制信號(hào)傳到供油量控制電磁閥即高速?gòu)?qiáng)力電磁閥，電控單元再根據(jù)泵角信號(hào)傳感器所采集到的信號(hào)齒信號(hào)( 如圖 5 所示) ，確定噴油延時(shí)角，進(jìn)而確定電磁閥線圈通電時(shí)刻，線圈通電并產(chǎn)生吸力，吸引銜鐵，銜鐵克服閥芯回位彈簧的彈力推動(dòng)

5、閥芯上座向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥芯上座和閥芯下座密封錐面接觸時(shí)，閥芯關(guān)閉形成封閉高壓腔。隨著柱塞旋轉(zhuǎn)和繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，高壓腔的燃油被壓縮產(chǎn)生高壓，此時(shí)燃油流向如圖 4所示。ECU 通過(guò)控制高速?gòu)?qiáng)力電磁閥通電時(shí)間的長(zhǎng)短控制噴油量的大小。供油正時(shí)控制方法：如圖 5 所示，泵角傳感器用來(lái)檢測(cè)泵軸轉(zhuǎn)角及其轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)的位置傳感器; 曲軸位置傳感器用于噴油正時(shí)控制，ECU 可根據(jù)曲軸信號(hào)上的缺齒信號(hào)確定上止點(diǎn)的位置。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，我們首先給正時(shí)電磁閥通 100% 的電壓，使正時(shí)活塞的高低壓腔接通，正時(shí)活塞不起作用，ECU 根據(jù)泵角信號(hào)上的信號(hào)齒，曲軸信號(hào)上的缺齒以及噴油信號(hào)，標(biāo)定其靜態(tài)噴油提前角靜; 當(dāng)需要控制噴油正時(shí)

6、時(shí)，電控單元根據(jù)加速踏板位置傳感器和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的輸入信號(hào)以及正時(shí)MAP圖，初步確定一個(gè)供油時(shí)刻，然后根據(jù)冷卻液溫度，進(jìn)氣壓力等傳感器的信號(hào)和起動(dòng)機(jī)信號(hào)進(jìn)行修正，最后根據(jù)所檢測(cè)到的曲軸信號(hào)、泵角信號(hào)和噴油信號(hào)，計(jì)算出實(shí)際噴油提前角1并反饋給電控單元，電控圖3 不供油時(shí)燃油流向示意圖 圖4不供油時(shí)燃油流向示意圖單元再根據(jù) 1= 靜+ 動(dòng)確定動(dòng)態(tài)提前角動(dòng)的大小。ECU 根據(jù)動(dòng)，通過(guò)改變流過(guò)正時(shí)電磁閥線圈的脈沖電流的占空比，改變由噴油提前器高壓腔到低壓腔的流通面積，以調(diào)整噴油正時(shí)活塞兩側(cè)的壓力差，使活塞產(chǎn)生不同的位移，以控制噴油時(shí)刻。在控制過(guò)程中，ECU 根據(jù)泵角信號(hào)中的多齒判斷動(dòng)調(diào)整是否正確，并以 PWM的形式實(shí)時(shí)控制該閥的通斷。 圖5 油量控制及正時(shí)控制各相關(guān)信號(hào)關(guān)系圖2、柴油機(jī)匹配展望：由于時(shí)間控制式電控 VE 泵的噴油量可控性，克服了機(jī)械 VE 泵的固有液力特性與發(fā)動(dòng)機(jī)外特性供油量要求不相匹配的問(wèn)題，而且其供油提前角連續(xù)可調(diào)，在任何轉(zhuǎn)速下，燃油噴射系統(tǒng)都可在最佳供油時(shí)刻供油，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有明顯改善。時(shí)間控制式電控 VE 泵的經(jīng)濟(jì)性較半電控 VE泵好，排氣溫度和煙度也肯定比后者低，特別是在低速段，克服了機(jī)械調(diào)速器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的供油特性控制。時(shí)間控制式電控 VE 泵相對(duì)于其原來(lái)純機(jī)械式的調(diào)節(jié)方式，控制油量和供油時(shí)刻精確、靈敏，不存在產(chǎn)生失