柴油機(jī)電控技術(shù)-共47頁P(yáng)PT課件

1、 長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造課教學(xué)制作：展朝勇第六章 柴油機(jī)電控技術(shù)第一節(jié) 柴油機(jī)電控技術(shù)概述 第二節(jié) 柴油機(jī)供（噴）油量控制第三節(jié) 柴油機(jī)供（噴）油正時(shí)控制第四節(jié) 柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)實(shí)例第六章 柴油機(jī)電控技術(shù)第一節(jié) 柴油機(jī)電控技術(shù)概述一、柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展柴油機(jī)電控技術(shù)是在解決能源危機(jī)和排放污染兩大難題的背景下，在飛速發(fā)展的電子控制技術(shù)平臺(tái)上發(fā)展起來的。汽油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展為柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。柴油機(jī)電控系統(tǒng)的開發(fā)研究從20世紀(jì)70年代開始，共經(jīng)歷了三代：第一代位置控制第二代時(shí)間控制第三代時(shí)間壓力控制（共軌式）二、電控柴油機(jī)控制系統(tǒng)組成（一）位置控制方式三、電控柴油機(jī)控

2、制方式保留了傳統(tǒng)柴油機(jī)供給系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，只是取消了機(jī)械控制部件（調(diào)速器等），增加了傳感器、ECU、執(zhí)行器等組成的控制系統(tǒng)，使控制精度和響應(yīng)速度得以提高。優(yōu)點(diǎn)：柴油機(jī)結(jié)構(gòu)幾乎不需改動(dòng)，便于對(duì)現(xiàn)有柴油機(jī)進(jìn)行升級(jí)換代。缺點(diǎn)：響應(yīng)慢，控制精度不高，供油壓力不能控制。應(yīng)用在直列柱塞泵上的有：日本電裝公司的ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系統(tǒng)；德國波許公司的EDR系統(tǒng)；美國的PEEC系統(tǒng)等。應(yīng)用在分配泵上的有：日本電裝公司的ECD-V1系統(tǒng)；德國波許的EDC系統(tǒng)；美國的PCF系統(tǒng)等。位置控制電噴系統(tǒng)工作示意圖時(shí)間控制電噴系統(tǒng)工作示意圖四、柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)改善發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)性電子

3、控制系統(tǒng)能夠以最佳的程序替代駕駛員進(jìn)行這種麻煩的起動(dòng)操作，使柴油機(jī)低溫起動(dòng)更容易。降低發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物和煙度的排放采用柴油機(jī)電控技術(shù)，可精確地將噴油量控制在不超過冒煙界限的適當(dāng)范圍內(nèi)，同時(shí)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況調(diào)節(jié)噴油時(shí)刻，從而有效地抑制排煙。提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性采用柴油機(jī)電控系統(tǒng)，無論負(fù)荷怎樣增減都能保證發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下以最低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于提高其經(jīng)濟(jì)性。四、柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性柴油機(jī)電控系統(tǒng)中，ECU根據(jù)傳感器信號(hào)精確計(jì)算噴油量和噴油正時(shí)。從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。控制渦輪增壓采用電子控制技術(shù)可以對(duì)增壓裝置進(jìn)行精確的控制。適應(yīng)范圍廣只要改變ECU的控制程序和

4、數(shù)據(jù)，一種噴油泵就能廣泛用在各種柴油機(jī)上，而且柴油機(jī)燃油噴射控制可與變速器控制、怠速控制等各種控制系統(tǒng)進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)集中控制，有利于縮短柴油機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)周期，并降低成本，從而擴(kuò)大柴油機(jī)電控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。五、柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能與組成（一）柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能燃油噴射控制主要包括：供（噴）油量控制、供（噴）油正時(shí)控制、供（噴）油速率控制和噴油壓力控制等。怠速控制主要包括怠速轉(zhuǎn)速控制和怠速時(shí)各缸均勻性的控制。進(jìn)氣控制主要包括進(jìn)氣節(jié)流控制、可變進(jìn)氣渦流控制和可變配氣正時(shí)控制。（一）柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能增壓控制根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、負(fù)荷信號(hào)、增壓壓力信號(hào)等，通過各種措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣渦增壓器工作狀態(tài)和增

5、壓壓力的控制。排放控制主要是廢氣再循環(huán)（EGR）控制。起動(dòng)控制包括供（噴）油量、正時(shí)控制和預(yù)熱裝置控制。巡航控制ECU根據(jù)車速信號(hào)等自動(dòng)維持汽車以一定車速行駛。故障自診斷包含故障自診斷和失效保護(hù)兩個(gè)子系統(tǒng)。柴油機(jī)與自動(dòng)變速器的綜合控制（二）柴油機(jī)電控系統(tǒng)的組成柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)除了控制噴油量外，對(duì)噴油正時(shí)和噴油的壓力都有很高的要求（柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的噴油壓力較高約19.6MPa） 。柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)主要由傳感器、電控元件（ECU）、執(zhí)行元件三部分組成。（二）柴油機(jī)電控系統(tǒng)的組成柴油機(jī)控制ECU根據(jù)各傳感器輸入信號(hào)和內(nèi)存程序，計(jì)算出供（噴）油量和供（噴）油開始時(shí)刻，并向執(zhí)行元件發(fā)

6、出執(zhí)行令信號(hào)。執(zhí)行元件執(zhí)行ECU的指令，調(diào)節(jié)柴油機(jī)的供（噴）油量和供（噴）油正時(shí)。傳感器包括加速踏板位置傳感器、反饋信號(hào)傳感器、燃油溫度傳感器等和信號(hào)開關(guān)一、位置控制方式第二節(jié)柴油機(jī)供（噴）油量控制位置控制系統(tǒng)不僅保留了傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)，還保留了原噴油泵中的齒條、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，只是對(duì)齒條或者滑套的運(yùn)動(dòng)位置予以電子控制。供（噴）油量控制特點(diǎn)用電子調(diào)速器取代傳統(tǒng)機(jī)械離心式調(diào)速器。用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和加速踏板位置傳感器代替原有的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷傳感機(jī)構(gòu)（如離心飛塊、真空室等）；用ECU控制的電子執(zhí)行元件來代替機(jī)械離心式調(diào)速執(zhí)行機(jī)構(gòu)和加速踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。（一）直列式柱塞泵位置控制

7、方式執(zhí)行元件：控制型電磁閥反饋元件：齒條位置傳感器 工作中ECU控制電磁閥線圈的占空比鐵芯產(chǎn)生電磁力鐵芯推動(dòng)供油齒條移動(dòng)至與回位彈簧平衡改變供油量通過齒條位置傳感器的反饋信號(hào)，得到齒條的實(shí)際位置，以此進(jìn)行反饋控制。（一）直列式柱塞泵位置控制方式位置控制過程通過滑套位置傳感器的反饋信號(hào)得到滑套的實(shí)際位置，以此進(jìn)行反饋控制。（二）轉(zhuǎn)子分配泵位置控制方式ECU控制電磁閥線圈的占空比線圈的輸入電流變化轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁力矩變化偏心鋼球繞轉(zhuǎn)子軸中心線左右轉(zhuǎn)動(dòng)滑套左右移動(dòng)改變柱塞的回油時(shí)間改變供油量。二、時(shí)間控制方式（以VE泵為例）在回油通道中安裝一個(gè)由ECU控制的高速強(qiáng)力電磁閥來取代滑套控制回油通道的開閉

8、。二、時(shí)間控制方式（以VE泵為例）一般情況下，電磁閥關(guān)閉開始噴油；電磁閥打開噴油結(jié)束。噴油始點(diǎn)取決于電磁閥關(guān)閉時(shí)刻，噴油量取決于電磁閥關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間?？扇∠土靠刂苹?，還可取消泵油柱塞上的回油槽。第三節(jié) 柴油機(jī)供（噴）油正時(shí)控制一、直列柱塞泵供油正時(shí)電控系統(tǒng)1、組成由正時(shí)控制器、電磁閥、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、正時(shí)傳感器和ECU等組成。2、工作過程二、轉(zhuǎn)子分配泵供油正時(shí)電控系統(tǒng)1、組成在原供油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)器活塞兩側(cè)油腔之間增加一條液壓通道，并由ECU通過電磁閥控制該液壓通道來實(shí)現(xiàn)。二、轉(zhuǎn)子分配泵供油正時(shí)電控系統(tǒng)2、工作過程ECU控制電磁閥的占空比正時(shí)活塞兩端的壓力差變化正時(shí)活塞左右移動(dòng)由滑銷帶動(dòng)

9、滾輪架轉(zhuǎn)動(dòng)改變供油正時(shí)；通過正時(shí)傳感器的信號(hào)，得到實(shí)際的供油正時(shí)，以進(jìn)行反饋控制。一、日本電裝公司ECDV1系統(tǒng)第四節(jié) 柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)實(shí)例日本豐田公司柴油轎車最早裝的就是日本電裝公司開發(fā)的ECDV1系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在轉(zhuǎn)子分配式噴油泵的基礎(chǔ)上，加裝電子控制裝置而形成的。主要傳感器包括：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、加速踏板位置傳感器、滑套位置傳感器、正時(shí)活塞位置傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、車速傳感器、空檔開關(guān)、起動(dòng)開關(guān)、空調(diào)開關(guān)等?？刂乒δ馨ǎ喝加蛧娚淇刂啤⑦M(jìn)氣節(jié)流控制、預(yù)熱塞控制、自診斷和安全保護(hù)功能等。 日本電裝公司ECD-V1系統(tǒng)圖日本電裝公司ECD-V1系統(tǒng)圖日

10、本電裝公司ECD-V3系統(tǒng)圖EDU=Electronic Driver Unit 電子驅(qū)動(dòng)單元SPV=Spill Control Valve 溢流控制閥 TCV=Timing Control Valve 正時(shí)控制閥1、ECD-V3系統(tǒng)工作示意圖光電式著火正時(shí)傳感器2、著火正時(shí)傳感器著火正時(shí)傳感器用以檢測(cè)氣缸內(nèi)混合氣燃燒的實(shí)際開始時(shí)刻，以此信號(hào)對(duì)供油正時(shí)進(jìn)行反饋控制。混合氣燃燒石英晶體棒檢測(cè)到光的變化光敏晶體管將光信號(hào)變成電壓信號(hào)信號(hào)輸出到ECU。3、電磁溢流控制閥工作原理4、噴油量控制原理二、HEUI系統(tǒng)1、組成與工作過程2、HEUI系統(tǒng)的工作特點(diǎn)為中壓共軌電控液壓式噴射系統(tǒng)；系統(tǒng)共軌中采用燃

11、油和柴油機(jī)潤(rùn)滑油兩條共軌，因此系統(tǒng)中有潤(rùn)滑油和燃油兩套油路；采用機(jī)油共軌油道驅(qū)動(dòng)燃油增壓活塞對(duì)燃油增壓，實(shí)現(xiàn)高壓噴油；利用高速開關(guān)電磁閥控制共軌油道中機(jī)油進(jìn)出增壓活塞，實(shí)現(xiàn)燃油壓力的上升與下降，從而實(shí)現(xiàn)噴油的定時(shí)控制；通過采用預(yù)噴射量孔控制初期噴油率實(shí)現(xiàn)預(yù)噴；噴油壓力與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無關(guān)。3、HEUI系統(tǒng)的噴油器具有預(yù)噴射的噴油器4、HEUI的系統(tǒng)響應(yīng)二、ECD-U2高壓共軌式噴油系統(tǒng)1、組成供油壓力調(diào)節(jié)電磁閥控制噴油壓力、降低驅(qū)動(dòng)功率、降低噪音2、ECD-U2噴油系統(tǒng)工作過程二位三通閥電磁閥控制噴油量（代替調(diào)速器）、噴油時(shí)間（代替提前器）及噴油率2、ECD-U2噴油系統(tǒng)工作過程供油泵將12

12、0MPa高壓燃油輸入共軌。其供油量是實(shí)際噴油量幾倍。供油泵上裝有通過供油量增減來調(diào)節(jié)共軌中油壓的供油壓力調(diào)節(jié)電磁閥(PCV閥)，共軌上設(shè)有油壓傳感器，將共軌油壓的信號(hào)輸送給電控單元，由電控單元對(duì)PCV閥實(shí)施反饋控制，使共軌油壓穩(wěn)定于目標(biāo)值。當(dāng)共軌油壓低于目標(biāo)值時(shí)，PCV閥提前關(guān)閉，供油泵提前供油，而供油終點(diǎn)位于凸輪升程雖高點(diǎn)是不變的。所以，供油泵提前供油就使供油量增加共軌油壓也就升高。ECU根據(jù)柴油機(jī)工況的要求確定共軌壓力(它決定了噴油壓力)和電磁閥(TWV閥)通電持續(xù)時(shí)間(作用在電磁閥上的控制脈沖寬度)，從而確定循環(huán)噴油量；電磁閥通電的時(shí)刻(作用在三通閥上的控制脈沖開始時(shí)間)又決定了噴油器噴

13、油始點(diǎn)。 2、ECD-U2噴油系統(tǒng)工作過程3、日本電裝公司ECD-U2系統(tǒng)油路工作中供油泵將燃油加壓成高壓，供入共軌內(nèi)；共軌實(shí)際上是一種燃油分配管。除存在共軌內(nèi)的燃油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻通過噴油器噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。燃油供給系統(tǒng)主要由供油泵、共軌和噴油器組成。電控共軌系統(tǒng)中的噴油器是一種附有電磁閥控制的噴油閥，電磁閥的開啟和關(guān)閉由計(jì)算機(jī)控制。 （1）高壓供油泵結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的直列柱塞泵相似（以VE泵為例）。高壓供油泵的控制（1）高壓供油泵通過壓力控制閥PCV調(diào)整供油泵供入共軌內(nèi)的燃油量來調(diào)整共軌內(nèi)的燃油壓力。PCV閥斷電和通電時(shí)刻決定了高壓供油泵向共軌內(nèi)供入的燃油量。（2）共軌（Common-rail）高壓溢流閥常閉，當(dāng)共軌內(nèi)油壓超過設(shè)定值時(shí)，閥門打開泄壓。燃油壓力傳感器檢測(cè)共軌內(nèi)的燃油壓力。溢流緩沖器通過高壓油管與噴油器相連，可使共軌內(nèi)和高壓油管內(nèi)的油壓波動(dòng)減小，且一旦流出油量過多時(shí)，切斷燃油通道，停止供油。（3）電/液控制噴