柴油机电控技术简介PPT课件

2005年6月，1、第1节概述了第2节柴油燃料喷射系统的功能和第3节柴油燃料喷射量控制第4节柴油燃料喷射时期控制第5节柴油燃料喷射系统的例子，第6章柴油燃料喷射技术的概要，2005年6月，2、2005年6月、3、1节概述一、柴油机电控技术发展二、柴油机电控燃油喷射系统优点、2005年6月、4、1、柴油机电控技术发展、柴油机电控技术在解决能源危机和排放污染两个难题的背景下，在飞速发展的电控技术平台上汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵的经验。 柴油机电子控制技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间-压力控制(压力控制)，下一页，2005年6月，5，第一代柴油机电子控制燃料喷射系统(常规压力电子控制燃料喷射系统)的优点：无需改变结构，生产继承性好，现有柴油机模型缺点：系统响应慢，控制频率低，控制自由度小，控制精度不充分，喷射压力不能独立控制。 下一页，2005年6月，6，第二代柴油机电控燃料喷射系统(高压电控燃料喷射系统)改变了传统燃料供给系统的结构和结构，主要以电控共轨式燃料喷射系统为特征，直接“时间-压力控制”喷射器的喷射量、喷射时期、喷射速度和喷射规律、喷射压力等特点：通过设置传感器、电子控制单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，构成数字高频调节系统，在电磁阀开、关的时刻和开、关的时刻控制喷油泵的供油量和供油时刻。 但是，供油压力不能独立控制。 2005年6月、7、2、柴油机电控燃料喷射系统优点1、改善低温起动性、降低氮氧化物和烟度排放量、提高发动机运行稳定性、提高发动机动力性和经济性、控制涡轮增压率、适应性广泛，2005年6月、8、1、改善低温起动性、电控系统为驾驶员2005年6月、9、2、降低氮氧化物和烟度排放，采用柴油机电控技术，在不超出烟气界限的适当范围内正确控制喷油量，同时根据发动机情况调节喷油正时，有效控制烟气。 2005年6月、10、3、提高发动机运转稳定性，采用柴油机电子控制系统，无论负荷如何增减，都能保证发动机在怠速状态下稳定运转，有利于提高经济性。 2005年6月、11、4、提高发动机动力性和经济性的柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号准确计算喷射量和喷射定时。 提高发动机的动力性和经济性。 2005年6月，12，5，涡轮增压控制，采用电控技术可精确控制增压装置。 2005年6月，13，6，适应性广，只要改变ECU的控制程序和数据，喷油泵就可以广泛应用于各种柴油机，而且柴油机的燃油喷射控制可以与变速器控制、怠速控制等各种控制系统相结合，实现集中控制2005年6月、14、第二节柴油机电控燃料喷射系统的功能和结构、一、柴油机电控系统的功能二、柴油机电控燃料喷射系统的结构、2005年6月、15、一、 柴油机电子控制系统的功能1 .燃料喷射控制2 .怠速控制3 .进气控制4 .增压控制5 .排出控制6 .启动控制7 .巡航控制8 .故障自诊断和故障保护9 .柴油机和自动变速器的综合控制，2005年6月、16、1 .燃料喷射控制燃料喷射控制主要是供给(喷射)油量控制，供给(喷射)油时机2005年6月、17、2 .怠速控制柴油机怠速控制主要包括怠速转速控制和怠速时各汽缸均匀性的控制。 2005年6月、18、3 .进气控制柴油机进气控制主要包括进气节流控制、可变进气涡流控制和可变气门正时控制。 2005年6月、19、4 .增压控制柴油机的增压控制主要是ECU根据柴油机的转速信号、负荷信号、增压压力信号等控制排气旁通阀的开度、排气喷射器的喷射角度、增压器涡轮排气入口截面的大小等2005年6月，20，5 .排放控制柴油机的排放控制主要是废气再循环(EGR )控制。 ECU主要基于柴油机的转速和负荷信号，按照存储程序控制EGR阀开度，调节EGR率。 2005年6月、21、6 .起动控制柴油机起动控制主要包括供油量控制、供油量控制和预热装置控制，供油量控制和供油量控制与其他情况相同。 2005年6月、22、7 .具有巡航控制功能的柴油机电子控制系统在通过巡航控制开关选择巡航控制模式时，ECU能够基于车速信号等自动维持汽车以一定的车速行驶。 2005年6月，23，8 .故障自诊断和故障保护柴油机电控系统也包括故障自诊断和故障保护两个子系统。 柴油机电子控制系统发生故障时，自诊断系统点亮仪表盘的“故障指示灯”，提醒驾驶员注意，存储故障代码，检修时按一定的操作步骤可以取出故障代码等信息，同时故障保护系统启动适当的保护程序，使柴油机继续运转或强制灭火2005年6月，24，9 .柴油机和自动变速器的综合控制是一种装有电控自动变速器的柴油机车，将柴油机控制ECU和自动变速器控制ECU一体化，实现柴油机和自动变速器的综合控制，改善汽车变速性能。 2005年6月、25、2、柴油机电控燃料喷射系统结构、柴油机电控燃料喷射系统除控制喷射量外，对喷射正时和喷射压力要求较高。 各种柴油机电子控制系统(柴油机电子控制燃料喷射系统喷射压力高约19.6MPa )的差异在于控制功能、传感器的数量和类型、驱动器的类型、ECU控制软件、主要电子控制元件的结构原理和设置位置，基本结构与其他电子控制系统一致2005年6月、26、1 .传感器(1)油门踏板位置传感器(2)反馈信号传感器(3)燃料温度传感器(4)其他传感器和信号开关，2005年6月、27、2 .柴油控制ECU根据各传感器输入信号和存储程序，供给(喷射)油量和供给3 .执行机构执行ECU的指令，调整柴油机的供油量和供油时间。 2005年6月、28、第三节柴油机供油(喷射)量控制、一、位置控制方式二、时间控制方式三、时间-压力控制方式四、压力控制方式2005年6月、29、第一代位置控制系统的位置控制系统不仅仅是传统的泵-管-喷嘴系统，还包括原油喷射泵的机架另一方面，位置控制方式、下页、2005年6月、30日本denso公司的ECD-V1、德国Bosch公司的EDC和日本Zexel公司的COVEC等属于位置控制的电子控制分配泵系统。 日本Zexel公司的COPEC、德国Bosch公司的EDR系统、美国Caterpillar公司的PEEC系统等是位置控制的电子控制串联泵系统。 2005年6月、31、2、时间控制方式、供油量的“位置控制”特征是通过模拟控制驱动器的动作，得到喷油泵向油量控制机构定位所需的供油量。无论采用什么类型的电子调速器，为了完成喷油泵的供油量的调节，始终需要一部分机械装置，控制精度和响应速度也会降低。 在加油量“位置控制”之后出现了“时间控制”。 时间控制系统通过高速强力电磁阀直接控制高压燃料，一般情况下电磁阀关闭，开始喷射的电磁阀打开，喷油结束。 喷射开始点依赖于电磁阀关闭定时，喷射量依赖于电磁阀关闭的期间。 传统喷油泵的齿条、套筒、柱塞的滑道和提前期等都被取消，喷油时期和喷油量的控制自由度更大。 下页，2005年6月、32日本Zexel公司的Model-1电子控制分配泵、美国Detroit公司的DDEC电子控制泵喷嘴、德国Bosch公司的EUP13电子控制单体泵均属于时间控制系统。 我国专家欧阳明高和丹麦Sorenson开发的“泵-管-阀-口(Pump/Pipe/Valve/Injector-PPVI )”电控燃油喷射系统也属于第二代电控喷射系统。 2005年6月，33，3，时间-压力控制，第二代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨燃油喷射系统。 在电子控制共轨式燃料喷射系统中，喷射量的控制采用“时间-压力控制”或“压力控制”，最多的是“时间-压力控制”方式。 在该系统中，ECU控制供油压力调节阀，使喷射器的喷射压差保持一定，通过控制三通电磁阀的动作，实现喷射量和喷射定时的控制。 电磁阀的通电开始时刻决定喷射的开始时刻，其通电时间决定喷射量。 2005年6月、34、4、压力控制方式在后期开发的柴油机电控共轨式燃料喷射系统中，为了降低对供油压力的要求，喷射量的控制采用了控制喷射压力的方法，即控制喷射量的“压力控制”方式。 喷射器的喷孔尺寸一定，喷射时间一定，控制喷射压力就能够控制喷射量，另一方面，在增压活塞和柱塞的尺寸一定的情况下，喷射压力(即增压压力)依赖于共轨内的液压，共轨内的液压由ECU基于各种传感器信号通过燃压调节阀在系统中，ECU根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。 下一页，2005年6月，35，共轨电控喷射系统改变了传统柱塞泵的脉动供油原理，以油锤响应、流体增压、共轨蓄压或高压共轨等形式形成了高压。 采用压力时间式燃料计量原理，通过电磁阀控制喷射过程，可灵活控制喷射油量和喷射正时。 下一页，2005年6月、36、第三代共轨式喷射系统34的典型系统高压共轨系统由高压油泵、共轨室和高压油管、喷油器、电子控制单元、各种传感器和驱动器构成。 供油泵从油箱向高压泵的供油口放入燃料泵，由发动机驱动的高压泵将燃料升压后送至共轨室，用电磁阀控制各汽缸的喷油器，在该时刻喷射燃料。 下一页，2005年6月，37，第三代共轨喷射系统，预喷射在主喷射之前，向汽缸喷射小部分燃料，在汽缸内发生预混合或部分燃烧，缩短主喷射的点火延迟时间。 这样，缸内压力上升率和峰值压力下降，发动机的工作缓和的同时，缸内温度下降，NOX排放减少。 预喷射降低了失火的可能性，改善了高压共轨系统的冷起动性能。 还可以在主喷射初期降低喷射率，减少点火延迟期间内喷射到汽缸内的油量。 提高主喷射中期喷射速度可以缩短喷射时间，缩短缓燃期，在发动机更有效的曲轴角范围内完成燃烧，提高输出功率，减少燃料消耗，减少碳烟排放。 主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃料，减少烟度和烃的排放。下页，2005年6月，38，2005年6月，39，第四节柴油机供油时机控制，一，串联柱塞泵的供油时机控制系统二，转子分配泵的供油时机控制，2005年6月，40，一， 串联柱塞泵供油正时控制系统在线柱塞泵供油正时电子控制系统l-转速计2-故障指示灯3-供油齿条位置传感器4-柴油机5-喷油泵6-正时传感器7-正时传感器8-转速传感器9-电磁阀10- 如右图所示，在线柱塞泵供油正时电子控制系统的结构主要由正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和ECU等构成。 2005年6月、41、2、转子分配泵供油定时电子控制系统、转子分配泵供油定时电子控制系统lECU2辊3 -辊架4 -电磁阀5 -定时活塞6 -定时传感器、转子分配泵供油定时的控制通常为原供油提前2005年6月、42、第5节柴油燃料喷射系统示例，一、日本电装公司ECD-V1系统二、日本电装公司ECD-V3系统三、日本五十铃公司I-TEC系统四、在线柱塞泵电子控制系统五、美国Caterpillar公司HEUI系统六、 日本电装公司ECD-U2系统、2005年6月、43一、日本电装公司ECD-V1系统是日本丰田柴油机最先搭载的是日本电装公司开发的ECD-V1系统，该系统在转子分配式喷油泵上安装了电子控制装置。 主要传感器有发动机转速传感器、油门踏板位置传感器、滑移位置传感器、正时活塞位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、空档开关、起动开关、空调开关等。 ECDV1系统的控制功能包括燃料喷射控制、进气节流控制、预热塞控制、自诊断和安全保护功能等。 2005年6月、44、2、日本电装公司ECD-V3系统、日本电装公司开发的ECD-V3系统也是基于转子分配式喷油泵追加电子控制装置而形成的柴油机电子控制燃料喷射系统。 与ECDV1系统相比，喷射量控制方法主要不同，ECDV3系统通过控制喷射时间来实现喷射量的控制，即，ECU在确定喷射器的喷射开始时期之后，通过回油控制电磁阀使柱塞泵的回油时期(即，停止喷射的时期) 泵角传感器采用电磁感应式，向ECU提供喷油泵的凸轮轴位置和旋转角信号。 此外，ECDV3系统配备光电点火正时传感器，对喷射正时进行反馈控制。 发动机转速传感器安装在曲轴上。 2005年6月、45、3、日本五十铃公司I-TEC系统、五十铃公司l-tec (全电子控制式)是基于转子分配式喷油泵追加电子控制装置而形成的全电子控制式柴油燃料喷射系统。 该系统的主要特点是具有巡航控制功能，具备燃料温度传感器，不对喷射时期进行反馈控制。 另外，油门踏板位置传感器采用差动感应式的进气门(节流阀)不受ECU控制。2005年6月、46、4、在线型柱塞泵的电子控制系统、搭载直流电动机式电子调节器的在线型柱塞泵