汽车电子控制技术课件：第七章　柴油机电子控制系统

柴油机电控技术与汽油机电控技术有许多相似之处。整个系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。电控柴油发动机中使用的传感器，如速度、压力、温度和油门踏板传感器，与汽油发动机的电子控制系统相同。电子控制单元在车辆管理系统的硬件和软件方面也非常相似。然而，柴油机电控技术有两个明显的特点：一是其关键技术和技术难点在于柴油机喷油电控执行器；另一个特点是柴油电控喷射系统的多样化。第一节概述了柴油机电子控制技术的特点，第七章是柴油机电子控制系统，本章主要介绍：柴油机控制系统的特点、结构、分类、控制原理和方法。柴油机主电控系统功能分析：电控直列泵喷射系统、电控分配泵喷射系统、电控泵喷嘴系统和电控共轨系统的基本原理、特点、组成结构、控制方法和特性分析。柴油机燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点。它的喷射压力高达60 150兆帕，甚至200兆帕，比汽油喷射高几百倍或几千倍。对于高压燃油喷射系统来说，实现喷射量的电子控制要困难得多。此外，柴油喷射需要高精度的喷射正时，并且相对于柴油活塞上止点的角位置比汽油发动机所需的更精确，这导致用于柴油喷射的更复杂的电子控制致动器。因此，柴油机电控技术的重点和难点是柴油机喷射电控执行器，即电控柴油机喷射系统。主要控制量是喷射量和喷射正时。第一部分概述了柴油机电子控制技术的特点。在机械控制时代，柴油机已经有了完全不同结构的系统，如直列泵、分配泵、泵喷嘴、单泵等。每个系统都有自己的特点和应用范围，每个系统都有各种不同的结构。电控技术的实现机理相对复杂，从而形成了柴油机电控燃油系统的多样化。柴油机的电子控制技术包括燃油控制、进气控制、怠速控制、增压控制、废气再循环控制、气门正时控制等。核心技术是燃油控制，这不同于汽油发动机。然而，进气控制、怠速控制、增压控制和其他技术类似于汽油发动机，因此没有引入电控柴油发动机的燃料控制。第一部分概述了柴油机电控技术的特点。在柴油机电控系统中，电控柴油机喷射系统是最先研究和产业化的。随着排放法规的收紧和加工制造技术的进步，各种电控燃油喷射系统相继出现。这些电控燃料喷射系统是在不同的机械燃料喷射系统的基础上发展起来的，因此形成了各种类型的电控燃料喷射系统。下面分别描述这些系统并比较它们的控制特性。第一部分概述了柴油机电子控制技术的特点。1.电控柴油喷射系统根据直接控制量进行分类。根据直接控制量的不同，可分为三种类型：位置控制型、时间控制型和时间压力控制型。第一部分概述了电控柴油喷射系统的类型。1)位置控制式电控柴油喷射系统的特点是既保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油器系统，又保留了传统的控制喷油泵内油量的机械机构，如ra位置控制燃油喷射主要在直列泵和分配泵上进行改进。在直列泵上，它通过控制燃料喷射泵的齿轮杆的位移来控制燃料喷射量，并通过控制液压提前来控制燃料喷射正时。在分配泵上，它通过控制滑动套筒的位移来控制喷射量，控制ve泵上的推进装置或改变凸轮相位来控制喷射正时。第一部分概述了电控柴油喷射系统的类型。在位置控制电子控制燃油系统中，根据电子控制单元的指令，通过齿杆或溢油环的位置来控制喷射量。根据电子控制单元的指令，燃油喷射时间由发动机轴和凸轮轴之间的相位差控制。第一节概述了电控柴油喷射系统的类型，所谓电控柴油喷射系统的时间控制，就是用高速电磁阀直接控制高压燃油的及时喷射。该系统可以是原喷油泵-高压油管-喷油器系统。也可以使用产生高压的新型燃料系统。高速电磁阀用于直接控制高压燃油的喷射。在正常情况下，电磁阀关闭，执行喷射。电磁阀打开，燃油喷射结束。喷油起点取决于电磁关闭时间，喷油量取决于电磁阀的关闭时间。因此，可以实现喷射量和喷射正时的控制。时间控制系统具有更大的控制自由度。在时间控制电子控制系统中，喷油泵仍然采用传统的直列泵、单体泵和分配泵博世柱塞供油的原理，即柱塞通过柴油机曲轴驱动的喷油泵凸轮轴压缩燃油，从而产生高压脉冲，高压脉冲以压力波的形式传递给喷油器，推动针阀开启。然而，在传统的喷油泵中，柱塞同时起着建立供油压力和调节供油量的作用。时间控制燃油系统采用高速电磁阀放油调节原理。柱塞只承担供油和增压的功能。供油量和供油时间由高速电磁阀分别完成。因此，供油加压和供油调节在结构上相互独立。第一部分概述了电控柴油喷射系统的类型，从而简化了传统喷油泵的结构并提高了其强度。另外，传统喷油泵中的齿圈、滑套、柱塞上的滑槽、推进装置和齿杆可以完全取消，提高了喷油泵的设计自由度，大大增强了高压喷油能力。然而，这种燃油系统的喷射压力仍然采用脉动柱塞供油，因此它对转速的依赖性很大。低速低负荷时，喷油压力不高，难以实现多次喷油，这对降低柴油机的噪声和振动极为不利。第1节总结了两种电控柴油喷射系统3)时间压力电控柴油喷射系统时间压力控制，即电控共轨燃油系统。这是一种新型的柴油机电控燃油喷射技术，于20世纪90年代中期引入国外市场。它摒弃了传统的泵-管-喷嘴脉动供油模式，利用高压泵在柴油机的驱动下，以一定的速比将高压燃油连续输送到共轨(即公共容器)，然后将高压燃油从共轨输送到各缸喷油器。第一部分概述了电控柴油喷射系统的类型。这里，高压油泵不直接控制喷射，而是仅向共轨供油以保持所需的共轨压力。喷射压力通过连续调节共轨压力来控制。采用压力-时间燃油计量原理，喷射过程由高速电磁阀控制。注射压力，注射第一节概述了电控柴油喷射系统的类型，(5)具有良好的喷射特性，能够优化燃烧过程，显著改善发动机的油耗、烟度、噪声和排放等性能指标，有利于改善发动机的扭矩特性。本发明结构简单，可靠性好，适应性强，适用于所有新旧发动机。第一部分概述了电控柴油喷射系统的类型。2.根据产生高压燃料的机构和产生高压燃料的机构的分类，电控柴油喷射系统可分为电控直列泵喷射系统、电控分配泵喷射系统、电控泵喷嘴喷射系统、电控单缸泵喷射系统和电控共轨喷射系统。其中，共轨式电控喷射是随着电控技术的发展而形成的一种新型喷射机构。其他系统是通过在原来的注射机构上增加电子控制执行器而形成的。在电子控制直列泵燃油系统中，调速器执行器控制调整齿杆的位置以控制燃油供应。发动机的驱动轴和燃料喷射泵的凸轮轴之间的相位差由提前致动器控制，以便控制喷射时间。调速器执行器和提前执行器是电控直列泵系统中的两种特殊机构。在第二部分，电控直列泵柴油喷射系统I，系统组成，图7-1显示了直列泵电控系统。来自各种传感器(图中的细线)的信号被电子控制单元的微处理器使用。对应于发动机负载和速度状态的信号(图中粗线)被发送到电子调速器和电磁阀，以启动调速器和前进装置。此外，用于检测实际操作值的传感器设置在提前调节器和提前装置中。第二节电控直列泵柴油喷射系统I，系统组成，图7-1电控直列泵柴油喷射系统控制框图，第二节电控直列泵柴油喷射系统I，系统组成，ECU根据各种传感器输入的信号计算并调整供给喷油泵控制棒执行机构的电流量，图7-1示出了EDC(柴油机电控)系统的控制流程。安装在燃料喷射器上的针阀运动传感器将泵柱塞和套筒孔的实际关闭信号输入到电子控制单元以开始燃料喷射，电子控制单元将输入信号与存储在计算机中的编程的脉冲频谱值进行比较，然后电子控制单元通过调节提供给孔关闭致动器的电流来满足实际加速器或燃料喷射量的要求， 燃料喷射泵的齿条电磁致动器的冲程与当前所需燃料喷射量成比例，孔口打开，燃料喷射结束。 在电控直列式泵中，改变节流孔开口的方式与机械直列式泵相同，即通过移动油量控制齿条来旋转油泵柱塞。第2节电控直列泵柴油喷射系统1。系统组成。在直列式燃料喷射泵的电子控制系统中，主要电子部件是：用于电子控制燃料喷射量的电子调节器和用于电子控制燃料喷射时间的电子提前器(或电子定时器)。喷油泵体的供油机构与传统的机械式喷油泵完全相同。根据发动机型号，电子调速器和电子推进器可以安装其中一个或两个。(一)电子调速器，第二节电控直列泵柴油喷射系统2、主要电子元件1。电子调速器结构如图7-2所示。图7-2电子调速器的结构。第2节电控直列泵柴油喷射系统ii，主要电子部件。在电子控制直列式泵系统中，调速器执行器起着飞块的作用。齿杆的位移由电磁力或电磁液压控制，而不是离心力。电子调速器主要由以下四部分组成检测到的齿杆位置传感器的输出信号被放大并发送到电子控制单元。此外，还有加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器和将加速踏板角度转换为电信号的启动信号。第二节电控直列泵柴油机喷射系统2、主要电子元件2。喷油量控制喷油量由节气门开度和发动机转速决定。当电流流经线性线圈时，滑动铁芯被拉向图中所示的箭头方向。在回位弹簧的力的作用下，滑动芯停止在某个平衡位置(图7-3)。图7-3电子调速器喷油量控制原理。第2节电子控制直列泵柴油喷射系统的第二个和主要电子部件。调节齿杆和滑动铁芯连接在一起，并与铁芯一起向增加燃油喷射量的方向移动。如果铁芯沿与箭头相反的方向移动，调整齿杆使燃油喷射量沿减小的方向移动。现在，假设调节齿杆沿增加燃料喷射量的方向移动，并且与调节齿杆连接的连接杆以支点A为中心逆时针旋转，并且连接杆的下端与齿杆位置传感器的传感器芯连接。因此，传感器的核心向右移动(箭头方向)。因此，齿杆位置传感器的输出发生变化。第二部分电子控制直列泵柴油喷射系统的第二和主要电子部件。来自齿杆位置传感器的信号由传感器放大器整流和放大，并输入到电子控制单元。然后，电子控制单元将该信号与齿杆位置的目标值进行比较，并根据两者之间的差异向线性螺线管发送驱动信号以改变燃料喷射量。第二部分电子控制直列泵的柴油喷射系统。第二部分是主要的电子元件。第二部分是电子提前执行器，它位于发动机的驱动轴和凸轮轴之间。它调节两个轴之间的相位，并传递喷油泵的驱动扭矩。因此，相位调节需要很大的力，并且主要通过液压来调节。角度推进机构的典型例子是偏心凸轮模式和螺旋花键轴。电磁阀由电子控制单元驱动，以控制作用在油压活塞上的油压。油压活塞左右移动，使变矩器上下移动，从而改变发动机驱动轴和凸轮轴之间的相位。相位差检测方法如图7-4所示。第二节电控直列泵柴油机喷射系统2、主要电子元件，图7-4电控提前相位角检测原理，第二节电控直列泵柴油机喷射系统2、主要电子元件、发动机驱动轴和凸轮轴分别装有速度脉冲发生器和提前角度脉冲发生器。相应的两个脉冲发生器分别装有转速传感器和提前角传感器。可以检测两个传感器的信号ne和np之间的相位差。除了发动机转速之外，发动机上电子推进器的负载也可以通过适当改变喷射时间来控制。第二节电控直列泵柴油喷射系统二、主要电子元件，第二节结束，第二节电控直列泵柴油喷射系统，进入20世纪80年代后，各种电控分配泵相继问世。电控分配泵都是在VE型分配泵的基础上进行电控的。电控分配泵系统如图7-5所示。像其他电控燃油系统一样，该系统可分为三个部分：传感器、计算机(电子控制单元)和执行器。第3节电控分配泵柴油喷射系统1、组成和分类。电控分配泵燃油系统根据各种传感器的信息检测发动机的实际运行状态，由计算机控制如下：(1)燃油喷射量控制；(2)燃料喷射时间控制；(3)怠速控制；(4)故障诊断功能；(5)故障应急第三节电控分配泵柴油喷射系统一、组成及分类，图7-5电控分配泵喷射系统的结构原理，第三节电控分配泵柴油喷射系统一、组成及分类，位置控制式电控分配泵系统是将ve分配泵中的机械调速器转换为电控执行器，其基本特点是：机械分配泵的溢油环被保留，采用旋转电磁铁，因此，不需要杠杆。电磁铁中控制轴的转动改变了控制轴下端偏心球的位置，直接控制溢油环，控制喷油量。电控分配泵柴油喷射系统二，位置控制电控分配泵柴油喷射系统，1。喷射量控制喷射量的控制方法如图7-6所示。电子控制单元根据发动机的状态计算目标燃料喷射量，并将结果输出到驱动电路。驱动电路控制输出，同时根据电子控制单元的指令反馈执行器的位置。这样，VE分配泵的溢油环被控制在目标位置，从而控制喷射量。第3节电控分配泵柴油喷射系统ii，位置控制型电控分