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电控柴油机技术基础 吕旭lvxu1987 1 电控柴油机的发展 2 传统柴油机喷油泵 3 传统柴油机分泵 4 传统柴油机柱塞副工作原理 5 柴油机的第二次技术突破 涡轮增压技术涡轮增压 是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮 涡轮又带动同轴的叶轮 叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气 使之增压进入气缸 当发动机转速增快 废气排出速度与涡轮转速也同步增快 叶轮就压缩更多的空气进入气缸 空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料 相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率 6 柴油机的第二次技术突破 增压中冷技术柴油机中间冷却技术的类型分为两种 一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行冷却 另一种是利用散热器冷却 也就是用外界空气冷却 小型柴油机大都采用空气冷却式中冷器 空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到个散热器中 利用风扇提供的冷却空气强行冷却 可将增压空气的温度冷却到50至60摄氏度 7 电控柴油机的发展 8 第一代电控柴油机缺点 控制精度低 自由度差第二代类型 电控分配转子泵 电控泵喷嘴 电控单体泵 电喷发动机的特点 9 共轨系统工作原理简图 10 共轨系统工作过程 11 电喷系统的调节特点 喷油量驾驶员通过电子油门提供驾驶意图控制器ecu控制整个运行范围内的喷油量可以有几十种喷油量控制模式 瞬态与稳态 喷油规律在系统设计时考虑了适当的喷油规律喷油提前角完全由控制器ecu自动控制喷油压力完全由控制器ecu自动控制怠速可根据水温实时修正可根据附件功率进行实时修正 12 电喷系统的其他重要功能 电控还能 提供附加的控制 各缸平衡 可变怠速和闭环控制 减速断油和启动控制等等 与车辆有更多的联系 提供更多的功能 a t 停缸 排气制动 a c p s abs 仪表指示等等 提高柴油机本身的一致性和可靠性 故障诊断 失效安全策说 自学习与自适应等等 结论更好的燃烧导致低排放和高性能实现各种灵活控制与车辆更好的匹配 13 博世共轨系统及其构成 14 博世共轨燃油系统示意图 cp3 3油泵 15 博世共轨燃油系统示意图 cp2 2油泵 16 博世共轨电气系统结构示意图 17 高压共轨系统工作描述 18 博世燃油喷射系统燃油油路示意图 cp3 3油泵 19 cp3 3油泵低压管路技术要求 20 博世燃油喷射系统燃油油路示意图 cp2 2油泵 21 cp2 2油泵低压管路技术要求 22 高压泵cp3 3 zp18简述 3缸径向柱塞高压油泵 集成燃油计量单元meun 并由之控制轨压 集成zp18齿轮输油泵 燃油滤清器位于齿轮泵压力端 采用燃油润滑 不允许承受轴向力 驱动速比 增速 高压油泵理论供油速率 1 087cm3 rev 最大允许轨压 1600bar 泵额定转速 3800r min 逆时针旋转 从驱动端看 23 高压泵cp3 3外形及接口 24 高压泵cp2 2 zp5简述 直列双柱塞高压油泵 集成燃油计量单元meun 并由之控制轨压 集成zp5齿轮输油泵 燃油滤清器位于齿轮泵压力端 采用机油润滑 驱动速比 减速 高压油泵理论供油速率 4 524cm3 rev 最大允许轨压 1600bar 泵额定转速 1400r min 逆时针旋转 从驱动端看 25 高压泵cp2 2外形及接口 26 高压泵cp2 2外形及接口 27 燃油计量阀 meun 控制进入柱塞的燃油量 从而控制共轨管压力比例电磁阀pwm信号频率 165 195hz 线圈电阻 2 6 3 15欧姆最大电流 1 8a缺省状态 全开 limphome 28 齿轮输油泵zp18 由高压泵cp3 3轴驱动齿轮泵供油速率240l h 进油压力0 5bar绝对压力时 367l h 进油压力1 0bar绝对压力时 齿轮泵允许进油温度 25 75 29 出油 进油 齿轮输油泵zp18的结构 30 高压泵系统初始充油与排空 共轨高压油泵因其制造精密工作中需要保证良好润滑 油路中空气的进入会导致油泵快速磨损在更换柴滤 油箱燃油被抽空或更换高压油泵等可能导致燃油管路进空气的情况下应该采用柴滤上附加的手油泵对油路充分排空排空建议 松开柴滤出口油管 压动手油泵直到柴滤出口有燃油流出至无明显气泡状态 上紧柴滤出口油管后再压几下手油泵至感觉有一定压力时止 31 bosch喷油器 32 bosch喷油器 33 最大喷油压力 1600bar bosch喷油器工作原理 34 bosch喷油器的电器参数 35 高压共轨管lwrn3 以4缸机所用油轨示列 36 高压共轨管lwrn3 以4缸机所用油轨示列 37 控制器 传感器 执行器 38 电子控制单元 ecu edc7uc31 39 电子控制单元 ecu edci6uc40 40 ecu特性 型号 edc7uc31特性参数 工作环境 40 105 c工作电压 24v 9 32v 接插件 141pins 16 36 89 尺寸 248 206 54mm3ecu的8个固定螺栓扭矩 10 2nm优点结构紧凑 兼容性好低功耗 稳定的i o功能强大的微处理器 容量大采用发动机安装方式 便于配套经过热冲击 低温 防水 化学 盐腐蚀 振动 机械冲击 emc试验 41 ecu功能 发动机部分 喷油方式控制高达4次喷射 现只用2次 喷油量控制预喷油量自学习控制减速断油控制喷油正时控制主喷正时预喷正时正时补偿轨压控制正常和快速轨压控制轨压建立和超压保护轨压limphome控制 扭矩控制瞬态扭矩加速扭矩低速扭矩补偿最大扭矩控制瞬态冒烟控制增压器保护控制过热保护各缸平衡控制egr控制vgt控制辅助起动控制 电机和预热塞 系统状态管理电源管理 42 ecu功能 整车部分 车速计算及输出 供仪表和最高车速限制使用档位计算根据车速和发动机转速计算档位用于挂档怠速控制 改善驾驶性起动电机控制排气制动控制怠速和驱动怠速控制挂档时发动机负载加大 采用驱动怠速控制可以实现分档控制此时pid参数和指令怠速转速均发生变化怠速微调 对发动机怠速转速进行细微调整pto控制 用于各种需要进行转速调整的场合 如 水泥搅拌机 巡航控制 自动维持恒定的车速 减轻驾驶员的疲劳防抖 asd 控制 改善车辆在挂档起步 急加速和急减速过程的平顺性空调控制根据空调负载调节发动机怠速转速根据车辆对动力性的需求和发动机的工作状况对空调压缩机进行开 关控制燃油水含量超标报警 油水分离器中的蓄水杯水位超过一定高度是会报警can通讯 整车其它控制器和仪表之间的通讯 43 ecu安装注意事项 避免不利的外部条件 44 线束连接 45 连接得当 避免振动 温度适宜 环境干燥 避免接触化学物质 bosch共轨系统传感器列表 46 曲轴 凸轮轴传感器dg6 二者同型号 以后只叙述其中之一 可变磁阻式 vr 安装于飞轮壳上或齿轮室处空气间隙 0 5 1 5mm输出电压 1650mv 1 8mm 416rpm静态电阻值 rw 860 10 20 工作环境 40 120 c安装螺栓 m6 12扭矩 8 2n m 47 dg6传感器工作原理 48 原理 电磁感应功能 1 曲轴 发动机 转速2 曲轴上止点位置 49 1 永磁铁2 传感器壳体3 发动机外盖4 软铁芯5 线圈6 传感线圈 曲轴 凸轮轴传感器相位关系示例 玉柴4缸机 发动机处在一缸压缩上止点时 凸轮轴相位传感器应该指示到凸轮轴信号盘多齿后27 凸轮转角 的位置 曲轴传感器应该指示到曲轴信号盘缺齿后的第19个齿 参见图中齿的编号 或缺齿后108 曲轴转角 的位置 50 曲轴 凸轮轴传感器安装与连接 传感器与信号轮间距l为1 0 5mm针脚2为负极 接地 针脚2为正极 信号输出传感器线束需采用双绞线 最大绞制间距是2 5cm曲轴传感器针脚连接凸轮传感器针脚连接 51 曲轴 凸轮轴传感器 相关控制策略 判缸 时序控制 瞬态转速计算 喷油时刻计算 喷油脉宽 喷油量 计算 失效控制 参见故障诊断专题 52 共轨压力传感器 集成在共轨管上最高压力为1800bar良好的线性度 重复性和精度接插件 三个输出端子 信号 地 5vrefbosch零件号 0261804337接插件 boschp n1928403968 53 共轨压力传感器 相关控制策略共轨压力闭环控制跛脚回家控制 54 增压压力及温度传感器 集成进气温度传感器和压力传感器四个输出端子 参见左下图 工作温度范围 40 130 c工作压力范围 50 400kpa输出电压 0 3 0 5 4 8 0 5 v方向 带有密封圈的气孔向下 在垂直方向 60 内 安装螺栓 m5拧紧力距6 10n m 55 增压压力及温度传感器 压力信号特征其中 uout 输出电压 v pabs 绝对压力 kpa 56 增压压力及温度传感器 温度传感器原理和信号特征 ntc 工作温度 40 130 额定功耗 100mw 25 电阻 2 5k 5 20 57 增压压力及温度传感器 相关控制策略 进气流量计算冒烟限制增压器保护进气温度过热保护高原补偿 58 冷却液温度传感器 热敏电阻式ntc两个输出端子工作电压 5 0 15v工作环境 40 c 140 c静态电阻 2 5k 6 20 0 186k 2 100 传感器体材料 黄铜六角螺栓 19mm螺纹尺寸 m12x1 5最大允许拧紧扭矩 25nm 59 冷却水温度传感器 60 信号特征 与增压压力及温度传感器中的温度信号相似 冷却水温度传感器 相关控制策略 喷油量修正喷油正时修正起动控制 冷 热 目标怠速控制过热保护 61 油门位置传感器 比例式双信号输出 aps1 aps2 2 1 非接触式工作温度 40 85 工作电压 vcc1 2 5v 10 i 1 2工作电流 icc1 2 7 12mai 1 2信号电流 iaps1 2 15 15mai 1 2短路保护 对地短路t 20min对电源短路t 20min博世共轨系统的加速踏板模块中有两路信号输出 输出的电压随加速踏板位置的改变而变化 ecu可以监控加速踏板的运动情况 62 油门位置传感器 63 油门位置传感器 相关控制策略 扭矩控制 油量控制 怠速控制 高 低怠速 减速断油控制 跛脚回家控制 64 车速传感器 控制器对车速信号要求 频率f 0 1 5khz 低电平输入电压 0 1 3 8v 高电平输入电压 4 7 10 5v 65 车速传感器 相关控制策略 档位识别车速计算及输出 可由can总线向整车输出 最高车速限制巡航控制 66 博世共轨系统输出控制列表 执行器 67 燃油计量阀 meun 执行器 比例电磁阀pwm控制 165 195hz 线圈电阻 2 6 3 15欧姆最大工作电流 1 8a集成安装在高压油泵上 不允许随便拆卸作用 通过油量计量实现轨压控制 68 喷油器电磁阀 高速强力电磁阀工作电压 24v提升电压 uboost 48v工作电流 提升电流 iboost 25 1a保持电流 ihold 12 1a线圈静态电阻 230m 电磁阀开启时间 110 10 s电磁阀关闭时间 30 5 s集成在喷油器体内 69 继电器 继电器应用范围 空调继电器风扇继电器排气制动继电器格栅预热继电器继电器技术要求 集成反向二级管 工作电压 27v 9 32v 线圈感抗 300mh 线圈阻抗 145 2k 线圈电流 4 5ma 250ma 二级管正向电压 1v 二级管反向电压 80v 二级管工作电流 250ma 70 指示灯 指示灯含故障指示灯 冷起动指示灯等指示灯可以采用白帜灯泡 或发光二极管 由整车厂确定白帜灯泡技术要求 功耗 27v 0 4 2 5w 额定电流 4 5 125ma 电流 1m