柴油机电控技术全解.ppt

1、长安大学建筑机械发动机结构课，制作：展朝勇，第六章柴油机电控技术，第六章柴油机电控技术，第一节柴油机电控技术简介，第二节柴油机供油量控制，第三节柴油机供油时期控制，第四节柴油机电控燃料喷射系统柴油机电子控制系统的开发研究从20世纪70年代开始，就保留了第一代位置控制、第二代时间控制、第三代时间压力控制、位置控制、传统的基本结构，将传统的机械控制机构替换为电子控制要素，在原来的机械控制循环喷射量和喷射正时的基础上， 控制油量调节杆的位移和提前器运动装置的位移，实现了循环，时间控制、时间控制系统比纯机械式和第一代系统有很多优点，但其燃料喷射压力仍然与发动机转速有关。 另外，电磁阀的响应直接影响喷射

2、特性，特别是在转速高的情况和过渡转速的变化大的情况下特别严重。 共轨系统、共轨系统不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理。 电控喷射系统具有公共控制油路(共轨管)，高压油泵供给公共油路，保持必要的共轨压力，通过连续调节共轨压力来控制喷射压力，采用压力时间式燃料修正原理，用电磁阀控制喷射过程。 根据柴油机的运行状况，适时控制喷射量和喷射正时，达到适合运行状况的最佳数值，可以控制喷射压力和喷射速度，大大提高了系统的控制自由度和精度。 二、电控柴油发动机控制系统的构成、位置控制电喷系统的工作示意图、(二)时间控制方式、分配泵实施时间控制的是日本电装公司的ECD-V3系统美国Stanadyne公司的DS型和

3、RS型(DS型已经是GM公司的1994年的增压日本丰田的ECD-2系统等。 电控泵喷嘴系统有德国波徐公司的PDE27/PDE28系统等。 时间控制电喷系统的工作模式图，(3)时间-压力控制(共轨式)，优点：能够实现高压喷射(最大200Mpa )，喷射压力独立于发动机转速，能够实现理想的喷射规律，具有良好的喷射特性。 国外典型的共轨喷射系统有：日本电装公司的ECD-U2系统美国BKM公司的servojet系统美国卡特彼勒公司的HEUI系统等。 国外20世纪90年代中期开发的新型柴油机电子控制技术。 四、柴油机电子控制燃料喷射系统的优点1 .改善发动机低温起动性的电子控制系统，可以代替驾驶员以最佳

4、程序进行这样麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 2、采用减少发动机氮氧化物排放的柴油机电子控制技术，将喷射量精确控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机情况调节喷射时期，可以有效地抑制排烟。 3 .采用提高发动机运行稳定性的柴油机电子控制系统，保证无论负荷如何增减都能在发动机怠速状态下以最低转速稳定运行，有助于提高经济性。 四、柴油机电控燃料喷射系统的优点四.在提高发动机动力性和经济性的柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号正确计算喷射量和喷射正时。 提高发动机的动力性和经济性。 5 .通过采用控制涡轮增压的电子控制技术，能够正确地控制增压装置。6 .如果改变适应范围广的ECU的

5、控制程序和数据，一种喷油泵可以广泛应用于各种柴油机。 而且柴油机燃油喷射控制可以结合变速器控制、怠速控制等各种控制系统实现集中控制，缩短了柴油机电子控制系统的开发周期，降低了成本。 五、柴油机电子控制系统的功能和组成、(一)柴油机电子控制系统的功能、燃料喷射控制主要包括供(喷)油量控制、供(喷)油正时控制、供(喷)油速控制和喷射压力控制等。 怠速控制主要包括怠速转速控制和怠速时各气缸的均匀性的控制。 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气门正时控制。 (1)根据柴油机电子控制系统的功能、增压控制柴油机转速信号、负载信号、增压信号等，通过各种措施实现排气涡旋增压器的工作状态和增压

6、的控制。 排放控制主要是废气再循环(EGR )控制。 启动控制包括供(喷)油量、正时控制、预热装置控制。 巡航控制ECU基于车速信号等使汽车以一定的车速自动行驶。 故障自诊断包括故障自诊断和故障保护两个子系统。 柴油机和自动变速器的综合控制、(2)柴油机电子控制系统的构成、柴油机电子控制燃料喷射系统除了控制喷射量外，对喷射时期和喷射压力还有很高的要求(柴油机电子控制燃料喷射系统的喷射压力约高19.6MPa ) 柴油发动机电子控制燃料喷射系统主要由传感器、电子控制单元(ECU )、致动器三部分构成。 (2)柴油机电子控制系统的构成，2 .电子控制单元ECU根据各传感器输入信号和存储器程序，计算供

7、油量和供油开始时机，并向致动器发出执行命令信号。 3 .执行机构执行ECU的指令，调节柴油机的供给(喷射)油量和供给(喷射)油正时。 1、传感器包括油门踏板位置传感器、反馈信号传感器、燃料温度传感器等和信号开关、1、位置控制方式、2节柴油机的油量控制，位置控制系统不仅包括传统的泵喷嘴系统，还包括原油喷射泵的机架、油箱剩下柱塞上的滑道等控制油量的机械的供油量控制的特征是，使用电子调速器代替以往的机械离心式调速器。 使用发动机转速传感器和油门踏板位置传感器代替以往的转速和负载传感机构(离心飞块、真空室等)的机械离心式调速执行机构和ECU控制的电子执行机构代替油门踏板传动机构。 (1)串联式柱塞泵位

8、置控制方式、执行机构：控制型电磁阀反馈机构：齿条位置传感器工作中，ECU控制电磁阀线圈的占空比芯，产生电磁力的芯按压供油齿条，与复位弹簧平衡，改变供油量，改变齿条位置传感器的(1)根据串联式柱塞泵的位置控制方式、位置控制过程、滑套位置传感器的反馈信号获得滑套的实际位置，由此进行反馈控制。 (2)转子分配泵位置控制方式、ECU控制电磁阀线圈的占空线圈的输入电流变化转子轴旋转的电磁力矩变化围绕偏心钢球转子轴中心线左右旋转滑套，改变柱塞的滑油时间，改变供油量。 二、时间控制方式(以VE泵为例)，代替滑套，在门油通路上安装ECU控制的高速强力电磁阀来控制门油通路的开闭。 二、时间控制方式(以VE泵为例

9、)，一般来说电磁阀关闭开始喷射的电磁阀的开放喷射结束。 喷射开始点依赖于电磁阀关闭的定时，喷射量依赖于电磁阀关闭的持续时间。 可以取消油量控制滑套，也可以取消泵油柱塞的挡油槽。三、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。 在电控共轨式燃料喷射系统中，各汽缸喷射器共用一个高压油轨(即高压油管)。 喷射量的控制采用时间压力控制或压力控制，使用最多的是时间压力控制方式。 三、时间压力控制方式、三、时间压力控制方式、高压供油泵、高速电磁阀、喷射器、共轨、燃料压力传感器、三、时间压力控制方式、四、压力控制方式、后期开发的柴油机喷射器的喷孔尺寸一定，喷射时间一定，通过控制

10、喷射压力当增压活塞和柱塞的尺寸一定时，喷射压力(即增压压力)依赖于共轨的油压，共轨的油压由ECU基于各种传感器信号通过燃料压力调整阀进行控制，因此将该喷射量控制方式称为“压力控制”方式。 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。 共轨电控喷射系统改变了传统柱塞泵脉动加油的原理，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修正测量原理，用电磁阀控制喷射过程，可灵活控制喷射油量和喷射正时。 第3节柴油机供油正时控制，一、串联柱塞泵供油正时电子控制系统，由正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和ECU等组成。 2、工作过程2、转子分配

11、泵供油定时电子控制系统1、结构、原供油提前角自动调节活塞两侧油室间增加油压通路，由ECU通过电磁阀控制该油压通路来实现。 二、转子分配泵供油正时电子控制系统，二.动作过程、ECU控制电磁阀的占空比正时活塞两端的压力差变化正时活塞左右移动滑动销引起的辊框架旋转引起的供油正时变更正时传感器的信号，根据实际的一、日本电装公司ECDV1系统、第四节柴油机燃料喷射系统的实例，日本丰田的柴油车最先搭载的是日本电装公司开发的ECDV1系统。 该系统除转子分配式喷油泵外，还安装电子控制装置而形成。 主要传感器包括发动机转速传感器、油门踏板位置传感器、套筒位置传感器、正时活塞位置传感器、进气压力传感器、进气温度

12、传感器、冷却液温度传感器、车速传感器控制功能，还包括燃料喷射控制、进气节流控制、预热插头控制、自诊断、安全保护功能等空档开关、起动开关、空调开关等。日本电装公司ECD-V1系统图、日本电装公司ECD-V1系统图、二、日本电装公司ECDV3系统、日本电装公司开发的ECDV3系统是在转子分配式喷油泵上增加了电子控制装置的柴油机电子控制式燃料喷射系统。 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控制，ECU在决定了喷射器的喷射开始正时之后，通过对电磁阀进行溢流控制来停止柱塞泵的油门正时(即喷射为了控制喷射时间，在转子分配式喷油泵内增设了泵角传感器。 泵角

13、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。 ECDV3系统搭载光电式点火时期传感器，对喷射时期进行反馈控制。 发动机转速传感器安装在曲轴上。日本电装公司ECD-V3系统图、EDU:Electronic Driver Unit电子驱动单元SPV:Spill Control Valve溢流控制阀TCV:Timing Control Valve正时控制阀、1.ECD-V3。 混合气燃烧石英结晶棒检测光的变化的光电晶体管将光信号作为电压信号向ECU输出。 3 .电磁溢流控制阀的工作原理、4 .喷射量控制原理、三、日本五十铃公司LTEC系统、五十铃公司LTEC (全电子控制式)是

14、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机电子控制式燃料喷射系统。 系统的主要特点：具有巡航控制功能，配备燃料温度传感器，不反馈控制喷射定时。 另外，油门踏板位置传感器采用差动感应式的节流阀(节流阀)不受ECU控制。 四、串联柱塞泵电子控制系统、搭载有直流电动机式电子调节器的串联柱塞泵电子控制系统、代替以往的机械调节器而使用电子调节器来实现喷射量的控制的以往的机构的离心式供油提前角自动调节器而使用正时控制器来控制喷射正时的油量调节杆五、美国Caterpillar公司HEUI系统、heuihydraulicelectronicunitinjector该系统具有共轨柴油机燃料喷

15、射系统的基本结构和结构，属于第三代电子轨燃料喷射系统。 系统控制功能包括燃料喷射控制、进气控制、启动控制、故障自诊断、失效保护和应急备份，同时还具有与其他控制系统进行数据传输的功能。 喷射量控制采用压力控制方式，通过由传感器、ECU和致动器等组成的控制系统，控制循环喷射量、喷射正时、喷射速度和喷射压力。 1.HEUI系统的结构和工作过程，2.HEUI系统的工作特点是作为中压共轨式液压喷射系统的系统共轨采用燃料和柴油两种共轨， 系统中有润滑油和燃料两个油路，利用共轨油路驱动燃料增压活塞，增压燃料，通过实现高压喷射的高速开闭电磁阀控制共轨油路中的油向增压活塞的进出，实现燃压的上升和下降，实现喷油的

16、正时控制3.HEUI系统的喷射器，预喷射的喷射器，4.HEUI的系统应答，6，日本电装公司ECDU2系统，该系统主要用于装载汽车装备用的柴油机，由日本日野汽车公司，三菱汽车公司和日产汽车公司生产的装载汽车柴油机系统具有共轨燃油喷射系统的基本组成和结构，属于第三代柴油机高压共轨电控燃油喷射系统。 系统构成：由各种传感器、ECU、燃压控制阀和三通电磁阀等组成的控制系统，对喷射量、喷射正时、喷射速度和喷射压力进行时间压力控制。 1.ECD-U2高压共轨式喷油系统的构成、油压调节电磁阀的喷油压力的控制、驱动功率的降低、噪音的降低、2.ECD-U2喷油系统的工作过程、二位三通阀电磁阀的喷油量(代替调速器)、喷油时间(提前器的在供油泵上安装有通过供油量的增减来调节共轨中的油压的供油压调节电磁阀(PCV阀)，在共轨上设有油压传感器，将共轨油压信号发送至电子控制单元，通过电子控制单元对PCV阀进行反馈控制共轨液压低于目标值时，PCV阀提前关闭，供油泵提前加油，但供油终点位于凸轮升程，高点不变。因此，如果供油泵提前供油，则供油量增加，共轨液压也上升。 2.ECD-U2喷射系统的工作过程中，ECU根据柴油机的工作状况的要求决定共轨压力(决定喷射压力)和电磁阀(TWV阀)的通电持续时间(作用于电磁阀的控制脉冲宽度)，决定循环喷射量。 由向电磁阀通电的时机(