时间控制式全电控分配泵

时间控制式全电控分配泵时间控制式全电控分配泵 开发背景开发背景 全球环境的日益恶化 对柴油机的排放和经济性提出了更高的要求 为了适应更加严格的排放和能源法规的要求 柴油机采用电控技术已成必然趋 势 改进柴油机燃油喷射系统是关键环节之一 将传统的机 液喷油系统改造 为电子控制 即机 电或机 电 液一体化的喷油系统 并进而实现以控制喷 油系统为核心的柴油机整机综合控制与管理 可优化柴油机性能 时间控制式 全电控 VE 分配泵是在对机械式 VE 分配泵的机械液压系统进行改进和简化的基 础上 引入了电控单元和电磁溢流阀 实现了喷油量和喷油定时的数字化控制 优化了油泵的性能 据控制方式及原理 时间控制式全电控 VE 分配泵达到降 低柴油机排放 提高燃油经济性的目的 1 系统设计 系统设计 1 1 时间控制式电控时间控制式电控 VE 泵的结构及特点 泵的结构及特点 时间控制式电控 VE 泵的结构如图 1 所示 它主要由输油泵 高压燃油分配装置 油量驱动装置和喷油正时控制 装置等组成 通过高速强力电磁阀控制高压腔与溢油通路间的通断 实现对油 量和正时的精确控制 柱塞副只起加压 配油作用 没有油量调节功能 为此 取消了专用于调节油量的机构 如调速器及其所有相关部件和附加装置 以及 油量控制滑套 回油孔 预行程环槽 进油电磁阀等 增加了喷油正时实时控 制装置 图 1 时间控制式电控分配泵结构简图 1 2 控制系统的设计及其控制原理控制系统的设计及其控制原理 1 2 1 控制系统的结构 控制系统的结构 ECU 控制系统结构如图 2 所示 它主要由三大部分组 成 输入信号 控制器 输出信号 它们的功能如下 输入信号来源于用于检测 发动机运行状态以及操作者意图等信息的各种传感器 控制器的核心部分是单 片机 它负责处理所有数据 执行程序并将运行结果作为控制指令输出 传给 驱动装置 驱动装置根据控制器的输出指令驱动调节喷油量的高速强力电磁阀 和控制喷油正时的各机构 以达到控制发动机运行状态的目的 图 2 ECU 控制系统结构简图 1 2 2 油量的控制方法 油量的控制方法 如图 3 所示 当不需要喷油时 喷油阀的阀芯是打开 的 进入高压腔的燃油经过溢流阀流回泵腔 当需要喷油时 电控单元 ECU 根据加速踏板位置传感器和柴油机转速传感器的输入信号 首先算出基本供油 量 然后根据来自冷却液温度 进气温度 进气压力等传感器信号进行反馈修 正后 确定最佳供油量 电控单元把计算和修正结果作为控制信号传到供油量 控制电磁阀即高速强力电磁阀 电控单元再根据泵角信号传感器所采集到的信 号齿信号 如 图 5 所示 确定喷油延时角 进而确定电磁阀线圈通电时刻 线圈通电并产 生吸力 吸引衔铁 衔铁克服阀芯回位弹簧的弹力推动阀芯上座向下运动 当 阀芯上座和阀芯下座密封锥面接触时 阀芯关闭形成封闭高压腔 随着柱塞旋 转和继续向前运动 高压腔的燃油被压缩产生高压 此时燃油流向如图 4 所示 ECU 通过控制高速强力电磁阀通电时间的长短控制喷油量的大小 1 2 3 供油正时控制方法 供油正时控制方法 如图 5 所示 泵角传感器用来检测泵轴转角及其转 角基准的位置传感器 曲轴位置传感器用于喷油正时控制 ECU 可根据曲轴信 号上的缺齿信号确定上止点的位置 柴油机运转后 我们首先给正时电磁阀通 100 的电压 使正时活塞的高低压腔接通 正时活塞不起作用 ECU 根据泵 角信号上的信号齿 曲轴信号上的缺齿以及喷油信号 标定其静态喷油提前角 静 当需要控制喷油正时时 电控单元根据加速踏板位置传感器和柴油机转速传 输入信号 泵角信号传感器 燃油温度传感器 曲轴位置传感器 冷却液温度传感器 进气温度传感器 进气压力传感器 加速踏板位置传感器 等 A C 开关 点火开关 加速踏板开关 等 控制器 E C U 控 制 单 元 输出信号 电磁溢流阀 正时控制阀 EGR 阀 预热塞 THR 等 控制项目 燃油喷射量 喷油正时 EGR 阀控制 预热塞控制 进气节流控制 等 感器的输入信号以及正时 MAP 图 初步确定一个供油时刻 然后根据冷却液温 度 进气压力等传感器的信号和起动机信号进行修正 最后根据所检测到的曲 轴信 号 泵角信号和喷油信号 计算出实际喷油提前角 1 并反馈给电控单元 电 控 图 3 不供油时燃油流向示意图 图 4 不供油时燃油流向示意图 单元再根据 1 静 动确定动态提前角 动的大小 ECU 根据 动 通过 改变流过正时电磁阀线圈的脉冲电流的占空比 改变由喷油提前器高压腔到低 压腔的流通面积 以调整喷油正时活塞两侧的压力差 使活塞产生不同的位移 以控制喷油时刻 在控制过程中 ECU 根据泵角信号中的多齿判断 动调整是 否正确 并以 PWM 的形式实时控制该阀的通断 图 5 油量控制及正时控制各相关信号关系图 2 柴油机匹配展望 柴油机匹配展望 由于时间控制式电控 VE 泵的喷油量可控性 克服了机械 VE 泵的固有液力特性与发动机外特性供油量要求不相匹配的问题 而且其供油 提前角连续可调 在任何转速下 燃油喷射系统都可在最佳供油时刻供油 使 发动机动力性和经济性有明显改善 时间控制式电控 VE 泵的经济性较半电控 VE 泵好 排气温度和烟度也肯定比后者低 特别是在低速段 克服了机械调速器 无法实现的供油特性控制 时间控制式电控 VE 泵相对于其原来纯机械式的调 节方式 控制油量和供油时刻精确 灵敏