柴油机电控技术简介see

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1、 柴油机电控技术简介本章主要内容:柴油机电控技术概述 柴油机电控燃油喷射系统功能与组成柴油机供(喷)油量控制柴油机供(喷)油正时控制柴油机电控燃油喷射系统实例一、柴油机电控技术概述柴油机电控技术的发展柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下,在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。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经验。柴油机电控系统的开发研究从20世纪70年代开始,经历了三代: 位置控制 时间控制时间压力控制(压力控制)柴油机电控技术的发展:第一代(位置控制方式) 保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构,只是取消了机械控制部件(调速器等),增加了传感器、

2、ECU、执行器等组成的控制系统,使控制精度和响应速度得以提高。 优点:优点:柴油机的结构几乎不需改动,便于对现有柴油机进行升级换代。 缺点:缺点:响应慢,控制精度不高,供油压力不能控制。 在直列柱塞泵上实施位置控制的有:日本电装公司的ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系统;德国波许公司的EDR系统;美国的PEEC系统等。 在分配泵上实施位置控制的有:日本电装公司的ECD-V1系统;德国波许的EDC系统;美国的PCF系统等。柴油机电控技术的发展:第二代(时间控制方式) 基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构,通过高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。一般情况下,电磁阀关闭,执行喷油;电磁阀

3、打开,喷油结束。因此可实现供油量控制,又可实现供油正时的控制。 优点:优点:控制自由度更大,供油加压与供油调节在结构上相互独立,使喷油泵结构得以简化,强度得到提高。高压喷油能力大大加强。 缺点:缺点:供油压力无法控制。 在分配泵上实施时间控制的有:日本电装公司的ECD-V3系统;美国Stanadyne公司的DS型和RS型(DS型已用于GM公司1994年的增压柴油机上,RS型已用于GM公司的客货两用车和越野车);日本丰田公司的ECD-2系统,等等。 电控泵喷嘴系统有:德国波许公司的PDE27/PDE28系统,等等。柴油机电控技术的发展:第三代(时间-压力方式) 这是国外于20世纪90年代中期研制

4、的一种新型柴油机电控技术。 基本改变了传统燃油供给系统的组成和结构,主要以电控共轨(各缸喷油器共用一个高压油管)式喷油系统为特征,直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行时间-压力控制。 油压油泵并部直接控制喷油,而仅仅向共轨供油以维持所需的共轨压力,并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力。 优点:优点:可实现高压喷射(最高达200Mpa),喷射压力独立于发动机转速,可实现理想喷油规律,具有良好的喷射特性。 共轨喷射系统是柴油机燃油系统的一个发展方向。目前在卡车和轿车柴油机上得到广泛应用,发展速度十分惊人。 国外典型共轨喷射系统:日本电装公司的ECD-U2系统;美国BK

5、M公司的servojet系统;美国Caterpiller公司的HEUI系统,等等。柴油机电控燃油喷射系统的优点 改善低温起动性改善低温起动性 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作,使柴油机低温起动更容易。 降低氮氧化物和烟度的排放降低氮氧化物和烟度的排放 采用柴油机电控技术,可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内,同时根据发动机工况调节喷油时刻,从而有效地抑制排烟。 提高发动机运转稳定性提高发动机运转稳定性 采用柴油机电控系统,无论负荷怎样增减,都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转,有利于提高其经济性。柴油机电控燃油喷射系统的优点 提高发动机的动力性和

6、经济性提高发动机的动力性和经济性 柴油机电控系统中,ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。 控制涡轮增压控制涡轮增压 采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 适应性广适应性广 只要改变ECU的控制程序和数据,一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上,而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制,有利于缩短柴油机电控系统开发周期,并降低成本,从而扩大柴油机电控系统的应用范围。二、柴油机电控系统的功能与组成柴油机电控系统的功能 燃油喷射控制燃油喷射控制 主要包括:供(喷)油量控制、供(喷)油正时控制、供(喷)油速率控制和

7、喷油压力控制等。 怠速控制怠速控制 主要包括怠速转速控制和怠速时各缸均匀性的控制。 进气控制进气控制 主要包括进气节流控制、可变进气涡流控制和可变配气正时控制。 增压控制增压控制根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力信号等,通过各种措施,实现对废气涡增压器工作状态和增压压力的控制。柴油机电控系统的功能 排放控制排放控制 主要是废气再循环(EGR)控制。 起动控制起动控制 主要包括供(喷)油量控制、供(喷)油正时控制和预热装置控制。 巡航控制巡航控制 ECU根据车速信号等自动维持汽车以一定车速行驶。 故障自诊断故障自诊断 包含故障自诊断和失效保护两个子系统。 柴油机与自动变速器的综合控制柴油机与

8、自动变速器的综合控制柴油机电控系统的组成柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外,对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求(柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6MPa) 。由传感器、传感器、ECU、执行元件、执行元件三部分组成。传感器传感器 加速踏板位置传感器、反馈信号传感器、燃油温度传感器等和信号开关柴油机控制柴油机控制ECU 根据各传感器输入信号和内存程序,计算出供(喷)油量和供(喷)油开始时刻,并向执行元件发出执行令信号。执行元件执行元件 执行ECU的指令,调节柴油机的供(喷)油量和供(喷)油正时。三、柴油机供(喷)油量控制本节内容:位置控制方式时间控制方式时间压力控制方式压力控制方

9、式位置控制方式位置控制系统位置控制系统不仅保留了传统的泵管嘴系统,还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构,只是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。供(喷)油量控制特点:供(喷)油量控制特点:用电子调速器取代传统机械离心式调速器。用发动机转速传感器和加速踏板位置传感器代替原有的转速和负荷传感机构(如离心飞块、真空室等);用ECU控制的电子执行元件来代替机械离心式调速执行机构和加速踏板传动机构。直列式柱塞泵位置控制方式执行元件:执行元件:占空比控制型电磁阀反馈元件:反馈元件:齿条位置传感器 ECU控制电磁阀线圈的占空比铁芯产生电磁力铁芯推动供油齿条移动至与回位弹簧平

10、衡改变供油量改变供油量通过齿条位置传感器的反馈信号,得到齿条的实际位置,以此进行反馈控制。各种传感器ECU电子调速器电子调速器占空比电磁阀转速传感器齿条位置传感器反馈控制电磁阀回位弹簧转速传感器供油拉杆电子调速器电子调速器通过滑套位置传感器的反馈信号,得到滑套的实际位置,以此进行反馈控制转子分配泵位置控制方式 ECU控制电磁阀线圈的占空比线圈的输入电流变化转子轴转动的电磁力矩变化偏心钢球绕转子轴中心线左右转动滑套左右移动改变柱塞的回油时间改改变供油量变供油量偏心钢球柱塞线圈滑套位置传感器定子转子轴偏心钢球滑套定子偏心钢球转子轴时间控制方式发动机转速传感器溢流控制阀(高速电磁阀)着火正时传感器正

11、时控制电磁阀喷油器 在回油通道中安装一个由ECU控制的高速强力电磁阀来取代滑套控制回油通道的开闭。 一般情况下,电磁阀关闭开始喷油;电磁阀打开喷油结束。 喷油始点喷油始点取决于电磁阀关闭时刻,喷油量喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。 可取消油量控制滑套,还可取消泵油柱塞上的回油槽。时间压力控制方式第三代柴油机电控系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在电控共轨式燃油喷射系统中,各缸喷油器共用一个高压油轨(即高压油管)。对喷油量的控制采用时间压力控制或压力控制,用的最多的是时间压力控制方式。共轨(Common-rail)喷油器燃油压力传感器高压供油泵高速电磁阀时间压力控制方式ECU加速踏板位置

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