1、柴油机电控的一般原理-ZB-思考题毕

1、2002.4.20混合驱动汽车的技术分析与现状1上海交通大学上海交通大学卓卓 斌斌2007.22007.2混合驱动汽车的技术分析与现状2第一章目录第一章目录l第一章第一章 柴油机电控的一般原理柴油机电控的一般原理柴油机电控与排放柴油机电控与排放发动机电控的一般情况发动机电控的一般情况柴油机需要调节的参数柴油机需要调节的参数典型的柴油机电控系统典型的柴油机电控系统l第二章第二章 传感器传感器l第三章第三章 控制器控制器l第四章第四章 电控单体泵电控单体泵EUP系统系统l第五章第五章 电控高压共轨系统电控高压共轨系统l第六章第六章 ECU的控制策略的控制策略l第七章第七章 故障自诊断与诊断码故障自

2、诊断与诊断码l第八章第八章 电控系统的系统开发与标定电控系统的系统开发与标定混合驱动汽车的技术分析与现状3柴油机尾气排放的法规日益严格柴油机尾气排放的法规日益严格混合驱动汽车的技术分析与现状4碳烟和碳烟和NOx的形成区域及其技术的形成区域及其技术思考题：柴油机尾气排放有哪几样？形成原因？降低措施？思考题：柴油机尾气排放有哪几样？形成原因？降低措施？混合驱动汽车的技术分析与现状5柴油机技术近期的发展柴油机技术近期的发展Air managementControl strategyInjection SystemExhaust gas treatment轻量化轻量化小排量化小排量化降低摩擦损失降低摩

3、擦损失燃油质量燃油质量热管理热管理空气管理空气管理控制策略控制策略燃燃烧过程烧过程电喷系统电喷系统排气后处理排气后处理混合驱动汽车的技术分析与现状6NGD 3.0L NGD 3.0L 柴油机柴油机 - - 先进技术先进技术电控电控VNT粘性阻尼器粘性阻尼器带冷却的带冷却的机油滤清器机油滤清器分块结构分块结构连杆连杆平衡轴平衡轴多层钢制多层钢制气缸垫气缸垫复合单链驱动复合单链驱动冷却冷却EGR(仅用于瞬态排放控制仅用于瞬态排放控制)中中置喷油器置喷油器顶制凸轮轴顶制凸轮轴(带滚轴摇臂和液力阀调整带滚轴摇臂和液力阀调整)解耦式解耦式塑料气阀盖塑料气阀盖高效集成高效集成进气系统进气系统4气阀气阀铝制

4、缸盖铝制缸盖高压共轨喷油系统高压共轨喷油系统(压电式执行器压电式执行器)紧凑高硬度紧凑高硬度锻钢曲轴锻钢曲轴混合驱动汽车的技术分析与现状7满足排放的发动机技术满足排放的发动机技术混合驱动汽车的技术分析与现状8欧欧3及以后的排放技术途径及以后的排放技术途径玉柴措施？玉柴措施？混合驱动汽车的技术分析与现状9欧欧3及以后的排放技术途径及以后的排放技术途径混合驱动汽车的技术分析与现状10排放与发动机电控排放与发动机电控l排放法规是促成电喷系统的最大驱动力排放法规是促成电喷系统的最大驱动力l与排放相关的技术需要电子控制才能实现与排放相关的技术需要电子控制才能实现l电控技术的发展使发动机电控成为可能电控技

5、术的发展使发动机电控成为可能思考题思考题1、柴油机尾气排放有哪几样？形成原因？降低措施？、柴油机尾气排放有哪几样？形成原因？降低措施？2、玉柴商用车柴油机达到国、玉柴商用车柴油机达到国3排放的措施？国排放的措施？国4呢？呢？混合驱动汽车的技术分析与现状11第一章目录第一章目录l第一章第一章 柴油机电控的一般原理柴油机电控的一般原理柴油机电控与排放柴油机电控与排放发动机电控的一般情况发动机电控的一般情况柴油机需要调节的参数柴油机需要调节的参数典型的柴油机电控系统典型的柴油机电控系统l第二章第二章 传感器传感器l第三章第三章 控制器控制器l第四章第四章 电控单体泵电控单体泵EUP系统系统l第五章第

6、五章 电控高压共轨系统电控高压共轨系统l第六章第六章 ECU的控制策略的控制策略l第七章第七章 故障自诊断与诊断码故障自诊断与诊断码l第八章第八章 电控系统的系统开发与标定电控系统的系统开发与标定混合驱动汽车的技术分析与现状12自动控制系统自动控制系统l电控系统，或者说是电子电控系统，或者说是电子(微机微机)自动控制系统，也是一种自动控制系统，也是一种自动控制系统自动控制系统l自动控制的例子（机械控制）：自动控制的例子（机械控制）：用在楼顶蓄水池中的浮子阀门用在楼顶蓄水池中的浮子阀门抽水马桶的水位控制阀抽水马桶的水位控制阀各种机构的动作是由机械的传动联系在一起的各种机构的动作是由机械的传动联系

7、在一起的并没有什么信息在流动并没有什么信息在流动混合驱动汽车的技术分析与现状13电控系统电控系统l电控系统一般都可分为传感器、控制器和执行器三部分。电控系统一般都可分为传感器、控制器和执行器三部分。l传感器：将装置的物理参数转换为电信号传感器：将装置的物理参数转换为电信号(数字式或模拟式数字式或模拟式)，用以监，用以监测装置的运行情况和环境条件，并将这些信号输送到控制器。换言之，测装置的运行情况和环境条件，并将这些信号输送到控制器。换言之，传感器用各种电信号将一个虚拟的、与实际装置相同的传感器用各种电信号将一个虚拟的、与实际装置相同的“模拟装置模拟装置”反映到控制系统中。反映到控制系统中。l视

8、装置的复杂程度与控制需要的不同，传感器的数目也不同，一般可视装置的复杂程度与控制需要的不同，传感器的数目也不同，一般可有几个至上百个。传感器可认为是控制系统的神经。有几个至上百个。传感器可认为是控制系统的神经。l控制器：接收和处理传感器发出的各种信息，并对这些信息进行分析，控制器：接收和处理传感器发出的各种信息，并对这些信息进行分析，以了解装置的情况；利用事先制定的控制策略，决定在当前的状态下以了解装置的情况；利用事先制定的控制策略，决定在当前的状态下该如何控制这个装置；最后将这种决定转换成一条或多条指令输送到该如何控制这个装置；最后将这种决定转换成一条或多条指令输送到执行器。控制器含有一个微

9、处理器，并在内存中贮存着设计者事先编执行器。控制器含有一个微处理器，并在内存中贮存着设计者事先编制的程序或控制软件。控制器可认为是控制系统的大脑。制的程序或控制软件。控制器可认为是控制系统的大脑。l执行器：接收控制器发来的各种指令，通过本身的设计，将电信号转执行器：接收控制器发来的各种指令，通过本身的设计，将电信号转变为执行元件的动作变为执行元件的动作(可为电气的动作，也可为某种机械运动可为电气的动作，也可为某种机械运动)。这些。这些元件的动作将改变装置的运行条件，决定装置的运行和输出。执行器元件的动作将改变装置的运行条件，决定装置的运行和输出。执行器可认为是控制系统的肌肉。可认为是控制系统的

10、肌肉。l可以看出，整个控制系统中一直贯穿着大量信息的流动。电控系统正可以看出，整个控制系统中一直贯穿着大量信息的流动。电控系统正是从传感器的信息中了解装置的运行情况，用输入信息与自身贮存信是从传感器的信息中了解装置的运行情况，用输入信息与自身贮存信息来决定控制的方式和指令，并将所产生的关于指令的信息输送到执息来决定控制的方式和指令，并将所产生的关于指令的信息输送到执行器来完成整个控制过程。行器来完成整个控制过程。混合驱动汽车的技术分析与现状14对电控系统的要求对电控系统的要求l准确地执行它应有的功能。即使装置的输出准确地接近在准确地执行它应有的功能。即使装置的输出准确地接近在一定输入条件下的理

11、想输出；一定输入条件下的理想输出；l足够快的反应。对输入的变化引起足够快的反应，且准确足够快的反应。对输入的变化引起足够快的反应，且准确地追随这种变化；地追随这种变化；l稳定性好。在输入信号改变、特别是突然变化时控制系统稳定性好。在输入信号改变、特别是突然变化时控制系统的运作要稳定，而不是发散、振荡。要减少不稳定操作的的运作要稳定，而不是发散、振荡。要减少不稳定操作的变化幅度；变化幅度；l只根据有效的输入来反应（抗干扰能力强）。只根据有效的输入来反应（抗干扰能力强）。l电控系统的目的是将装置按与输入有关的方式来控制，并电控系统的目的是将装置按与输入有关的方式来控制，并与运行特点和控制器本身协调

12、。装置的特性常受执行器的与运行特点和控制器本身协调。装置的特性常受执行器的电磁特性影响，简言之，执行器是从控制器接收电功率的电磁特性影响，简言之，执行器是从控制器接收电功率的电终端，然后经内部的能量转换，得到一个机械的输出来电终端，然后经内部的能量转换，得到一个机械的输出来控制装置。控制装置。混合驱动汽车的技术分析与现状15发动机电控系统概念发动机电控系统概念l传感器：将正在运行的发动机的一些机械参数和热力学参数转化为电传感器：将正在运行的发动机的一些机械参数和热力学参数转化为电信号传到控制器。电信号可为数字式，也可为模拟式，毫安级。信号传到控制器。电信号可为数字式，也可为模拟式，毫安级。l控

13、制器：将从传感器所收到的信息进行综合分析，决定发动机当前的控制器：将从传感器所收到的信息进行综合分析，决定发动机当前的运行模式，然后根据分析结果发出控制指令送到执行器。运行模式，然后根据分析结果发出控制指令送到执行器。l执行器：按照控制指令进行执行器：按照控制指令进行动作，将电信号转换为某些动作，将电信号转换为某些机械运动，从而改变机械运动，从而改变(或保持或保持)发动机的某些运行条件。一发动机的某些运行条件。一般为数字式信号，安培级。般为数字式信号，安培级。思考题：发动机电控系统分为思考题：发动机电控系统分为几大部分？各有什么作用？几大部分？各有什么作用？混合驱动汽车的技术分析与现状16第一

14、章目录第一章目录l第一章第一章 柴油机电控的一般原理柴油机电控的一般原理柴油机电控与排放柴油机电控与排放发动机电控的一般情况发动机电控的一般情况柴油机需要调节的参数柴油机需要调节的参数典型的柴油机电控系统典型的柴油机电控系统l第二章第二章 传感器传感器l第三章第三章 控制器控制器l第四章第四章 电控单体泵电控单体泵EUP系统系统l第五章第五章 电控高压共轨系统电控高压共轨系统l第六章第六章 ECU的控制策略的控制策略l第七章第七章 故障自诊断与诊断码故障自诊断与诊断码l第八章第八章 电控系统的系统开发与标定电控系统的系统开发与标定混合驱动汽车的技术分析与现状17柴油机需要的控制柴油机需要的控制

15、l基本控制：基本控制： 喷油量喷油量 提前角提前角 喷油压力喷油压力l较高要求的控制：较高要求的控制： 喷油规律喷油规律 空气管理或增压压力空气管理或增压压力 可变的进气涡流可变的进气涡流l以上调节必须：以上调节必须： 适应全转速、功率范围内的运行适应全转速、功率范围内的运行 适应起动和怠速的特殊要求适应起动和怠速的特殊要求 保护：最大喷油量保护：最大喷油量 限制：限定条件下的喷油量，如冒烟限制限制：限定条件下的喷油量，如冒烟限制思考题：柴油机电控系统的思考题：柴油机电控系统的3个基本控制量是什么？个基本控制量是什么？混合驱动汽车的技术分析与现状18机械泵的调节和缺点机械泵的调节和缺点l喷油量

16、喷油量 由驾驶员通过调速器拉动齿条控制由驾驶员通过调速器拉动齿条控制 已经考虑了各种补偿和保护由于属机械设定，主要考虑两点稳已经考虑了各种补偿和保护由于属机械设定，主要考虑两点稳态工况，无法兼顾态工况，无法兼顾 瞬态工况无法控制（急加速冒烟，加减速过程超调）瞬态工况无法控制（急加速冒烟，加减速过程超调） 不能自动调节各缸喷油量平衡不能自动调节各缸喷油量平衡l提前角提前角 提前器决定提前器决定 特性：只随转速而变，且只能线性单调变化特性：只随转速而变，且只能线性单调变化 不能实现理想的变化规律（整个运行区独立可调）不能实现理想的变化规律（整个运行区独立可调）l喷油压力喷油压力 随转速而变，不可调

17、。低转速时喷油压力低随转速而变，不可调。低转速时喷油压力低 不能实现理想的变化规律（整个运行区独立可调）不能实现理想的变化规律（整个运行区独立可调）l怠速怠速 怠速弹簧控制，一旦设定，不可改变怠速弹簧控制，一旦设定，不可改变 不能适应水温变化不能适应水温变化 不能适应车辆附件功率变化要求不能适应车辆附件功率变化要求l结论：机械喷油泵及其调速器不能满足要求，必须引入电子控制结论：机械喷油泵及其调速器不能满足要求，必须引入电子控制混合驱动汽车的技术分析与现状19电控系统的调节特点电控系统的调节特点l喷油量喷油量 驾驶员通过电子油门提供驾驶意图驾驶员通过电子油门提供驾驶意图 控制器控制器ECU决定整

18、个运行范围内的喷油量决定整个运行范围内的喷油量 可以有几十种喷油量控制模式（稳态和瞬态）可以有几十种喷油量控制模式（稳态和瞬态）l喷油规律喷油规律 在系统设计时考虑了适当的喷油规律和多次喷射在系统设计时考虑了适当的喷油规律和多次喷射l喷油提前角喷油提前角 完全由控制器完全由控制器ECU自动控制自动控制l喷油压力喷油压力 完全由控制器完全由控制器ECU自动控制自动控制l怠速怠速 可根据水温进行实时修正可根据水温进行实时修正 可根据附件功率进行实时修正可根据附件功率进行实时修正混合驱动汽车的技术分析与现状20电控系统的其他重要功能电控系统的其他重要功能l电控还能：电控还能： 更多的排放控制（更多的

19、排放控制（EGR，VNT，进气管理，后处理等），进气管理，后处理等） 提供附加的控制（各缸平衡、可变怠速和闭环控制、减速断油、提供附加的控制（各缸平衡、可变怠速和闭环控制、减速断油、起动控制等等）起动控制等等） 与车辆有更多的联系，提供更多的功能（与车辆有更多的联系，提供更多的功能（A/T、停缸、排气制动，、停缸、排气制动， A/C、P/S、ABS、仪表指示等等、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、失效安全策略、提高柴油机本身的一致性和可靠性（故障诊断、失效安全策略、自学习与自适应等等）自学习与自适应等等）l结论结论 更好的燃烧导致低排放、高性能、低油耗更好的燃烧导致低

20、排放、高性能、低油耗 实现各种灵活的控制实现各种灵活的控制 与车辆更好的匹配与车辆更好的匹配 控制功能的取舍应与整车需要为原则控制功能的取舍应与整车需要为原则思考题：思考题：1、柴油机电控系统的功能有哪些？、柴油机电控系统的功能有哪些？2、柴油机电控有什么优点？为什么？、柴油机电控有什么优点？为什么？混合驱动汽车的技术分析与现状21第一章目录第一章目录l第一章第一章 柴油机电控的一般原理柴油机电控的一般原理柴油机电控与排放柴油机电控与排放发动机电控的一般情况发动机电控的一般情况柴油机需要调节的参数柴油机需要调节的参数典型的柴油机电控系统典型的柴油机电控系统l第二章第二章 传感器传感器l第三章第

21、三章 控制器控制器l第四章第四章 电控单体泵电控单体泵EUP系统系统l第五章第五章 电控高压共轨系统电控高压共轨系统l第六章第六章 ECU的控制策略的控制策略l第七章第七章 故障自诊断与诊断码故障自诊断与诊断码l第八章第八章 电控系统的系统开发与标定电控系统的系统开发与标定混合驱动汽车的技术分析与现状22世界上最先进的的燃油喷射系统世界上最先进的的燃油喷射系统玉柴采用了世界先进的主流技术玉柴采用了世界先进的主流技术混合驱动汽车的技术分析与现状23四种电控系统四种电控系统VP44CRSUISUPS/EUP目前在中国只有目前在中国只有CRS和和UPS实际应用实际应用混合驱动汽车的技术分析与现状24

22、几种常见的柴油机电控技术几种常见的柴油机电控技术l电控高压共轨系统（轻型车，向中重型发展）电控高压共轨系统（轻型车，向中重型发展）电控高压油泵电控高压油泵共轨管共轨管电控喷油嘴电控喷油嘴l电控单体泵系统（中重型）电控单体泵系统（中重型）电控单体泵（每缸一泵）电控单体泵（每缸一泵）电控喷油嘴或机械喷油嘴电控喷油嘴或机械喷油嘴l电控泵喷嘴系统（轻中重型市场，中国只宝来应用）电控泵喷嘴系统（轻中重型市场，中国只宝来应用）泵嘴一体化，每缸一个泵嘴一体化，每缸一个l其它（增压式共轨系统、可变预行程电控直列泵、电控其它（增压式共轨系统、可变预行程电控直列泵、电控VE 泵）（已逐步被替代）泵）（已逐步被替代

23、）混合驱动汽车的技术分析与现状25随技术发展的喷射压力提高随技术发展的喷射压力提高混合驱动汽车的技术分析与现状260123456712301234567123012345670.1490.1200.150轻型车轻型车中型车中型车重型车重型车柴油机电控系统的销售情况柴油机电控系统的销售情况 (30 to 600 马力马力) 单位：单位：10亿美元亿美元76532144亿亿$53亿亿$ 68亿亿$ 20亿亿$ 26亿亿$ 28亿亿$ 7亿亿$ 11亿亿$ 11亿亿$200020052010200020052010200020052010CRCREUIEUI/EUPEUI/EUPRotaryRota

24、ryInline/MUPHEUICR欧洲汽车柴油机喷油系统应用情况欧洲汽车柴油机喷油系统应用情况混合驱动汽车的技术分析与现状27电控单体泵的发展电控单体泵的发展引用自博世公司资料引用自博世公司资料混合驱动汽车的技术分析与现状28高压共轨系统的发展高压共轨系统的发展引用自博世公司资料引用自博世公司资料混合驱动汽车的技术分析与现状29媒体报道（中国汽车报媒体报道（中国汽车报2006.10.9）l主标题主标题两大技术争食国两大技术争食国III客车市场客车市场l副标题副标题高压共轨数量占优，单体泵适应性更强高压共轨数量占优，单体泵适应性更强 欧洲的多数派，成了中国的少数派欧洲的多数派，成了中国的少数派 高压共轨更高压共轨更先进先进，单体泵更，单体泵更皮实皮实 分清孰优孰劣，还要看使用条件分清孰优孰劣，还要看使用条件混合驱动汽车的技术分析与现状30高压共轨系统工作情况高压共轨系统工作情况其它传感其它传感器输入器输入各缸喷油指令各缸喷油指令共轨压力指令共轨压力指令各缸高压油各缸高压油共轨管高压油共轨管高压油共轨压力反馈共轨压力反馈结结 论论l电控喷油器根据电控喷油器根据ECU发发出的喷油指令脉冲进行出的喷油指令脉冲进行喷油喷油l喷