朝柴电控国三产品基本原理介绍1（PPT51页).ppt

1、朝柴国系列产品基本原理 的介绍 2007年12月,主要内容,朝柴电控产品的结构及性能的介绍-90 朝柴电控产品的介绍60,电控柴油机概述-30,电控柴油机故障检测仪所实现的功能和使用-30,电控柴油机的使用和维护的基本知识-80,汽车尾气排放法规颁布及检测方法简介,2005年4月5月，国家环保总局相继发布了： GB 18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国、阶段）车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方式（中国III、IV、V阶段）（GB 17691-2005）及GB 3847-2005 车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法

2、。,第 阶段汽车排放法规将在国内全面启动。,日益严格的柴油机尾气排放的法规,改变了测量方法,机内净化： 超高压和超细微孔燃油喷射 柔性的喷射控制技术 高效低污染的燃烧,其它技术： 新型涡轮增压与旁通控制 进一步降低机油消耗率,欧技术路线,欧、技术路线,由于排放限值的减少，测试方法的不同，从原有的欧上升到欧排放已不是一个简单的量变阶段，而是一个质变过程，必须采用电控燃油喷射系统。,目前国内外为满足国(欧3)排放标准，柴油机应用的主要技术路线有： 1、电控直列泵系统(直列泵+电控调速器+冷却EGR ) 2、电控单体泵（加EGR） 3、电控分配泵（加EGR） 4、电控泵喷嘴（加EGR） 5、电控共轨

3、系统,国III技术路线,几种燃油喷射系统喷射特性比较,电控单体泵燃油喷射系统,一、朝柴电控发动的 基本原理,电控单体泵工作原理示意图,通过凸轮压油，使燃油升高到一定的压力，可达1300bar，ECU通过传感器发来的信号，查预置的MAP图，发布命令给电磁阀，使燃油定时定量的喷入燃烧室。,东风朝阳柴油机有限责任公司不断提高柴油机排放水平，现已推出如下满足国排放标准的系列柴油机。,102系列产品：采用高压共轨、单体泵技术,D系列产品：采用高压共轨和单体泵技术,NGD3.0产品：采用高压共轨技术,电控系统基本工作原理,电控系统基本工作原理,高压共轨的工作原理，主要是高压泵（压力输油泵）根据发动机旋转的

4、转速，通过高压泵的凸轮带动柱塞将燃油加压到然油的储存器（共轨管）内，由轨压传感器将信息传递控制器ECU，并且达到一定的压力，通过标定的启动压力，（启动时的油轨压力大约在3040KPa），然后执行器根据传感器的信息传递给控制器，在受控执行器的电磁阀，通过电磁阀的控制，实现针阀的开启、闭合，使然油按一定的时刻、压力、定量的向汽缸内喷入然油，同时，进气压力传感器、相位传感器，根据增压后进气的压力及进、排气门的开启使汽缸吸入一定量数的空气，通过曲轴的传感器的信息传递控制器受控发动机进行转动。,电控系统基本工作原理,1：共轨系统的主要特点 a. 共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确 定所需的最佳

5、喷射压力，从而优化柴油机综合性能。 b. 可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力 （ 120MPa200MPa ），可同时控制 NOx 和微粒 （ PM ）在较小的数值内，以满足排放要求。 c. 柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易 实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机 NOx ， 又能保证优良的动力性和经济性，降低了发动机的 噪声。,电控系统基本工作原理,d.由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放。 由于高压共轨系统具有以上的优点，现在国内外柴油机

6、的研究机构均投入了很大的精力对其进行研究。比较成熟的系统有：德国 ROBERTBOSCH 公司的 CR 系统、日本电装公司的 ECD-U2 系统、意大利的 FIAT 集团的 unijet 系统、英国的 DELPHIDIESELSYSTEMS 公司的 LDCR 系统等。,电控系统基本工作原理,柴油机性能的核心取决于燃烧，燃烧的关键是柴油与空气的混合，第一是喷射时间、第二是柴油雾化的质量。电控措施是指将喷油器和油泵的喷射由一个电子控制单元ECU控制起来，按照工作的需要进行准时、定量、均匀的将雾化良好的柴油喷入汽缸中燃烧，使动力性、经济性、排放、噪声等指标得到良好的控制。,电控系统基本工作原理,电控

7、组合泵系统,柱塞直径 811mm 匹配发动机功率 1835kW/单缸 喷油压力 130 MPa 发动机许用转速 EPL II 3000rpm ECU驱动电源 DC1228V 系统工作环境温度 40 120（ECU可带燃油冷却） 油管 的油温 700 控制系统能实现发动机运行状态实时显示、监控与在线标定,电控高压共轨燃油喷射系统（CRS）,基于压力、时间同时控制的电控高压共轨燃油喷射系统突破了传统的脉动式供油限制，实现了： 喷油量和喷油正时的精确控制 低速小油量稳定喷射 多次喷射 分缸平衡 大大改善了柴油机的工作平顺性和综合性能。,电控系统基本工作原理,电控发动机电控系统功能示意图,二、电控发动

8、机的 结构特点,传感器,1、转速传感器（2个）曲轴、凸轮轴 2、中冷后压力和温度传感器 3、冷却水温传感器 4、燃油温度传感器 5、加速位置传感器 6、ECU内置2个传感器： 7、环境大气压力传感器 （目前未装，软件替代） 8、 ECU环境温度传感器 9、机油压力传感器 (option),传感器,传感器的功用：监测发动机各工况，并将信息传递 给控制器。 传感器受控控制器ECU的各种信息，一旦传感器失效， 传给控制器的信息会自动进入失效保护策略，发动机处 于降低功率或停止运转状态，具有跛行回家功能。,电控系统主要零部件,喷油器线束,ECU控制单元,转速传感器,相位传感器线束,进气温度和压力传感器

9、,轨压传感器线束,采集驾驶员的驾驶意图，参与喷油量和喷油定时的计算 带怠速开关,加速踏板位置传感器,转速传感器,曲轴传感器,相位传感器主要判缸和转速计算（曲轴、凸轮轴传感器） 在曲轴传感器失效后可执行失效安全策略 （发动机出现延时启动的现象）,中冷温度压力传感器,中冷压力传感器：测量增压压力，与进气温度一道计算空气密度和喷油量，在瞬态工况时用于冒烟控制（怠速和加速烟度），同时还用于修正喷油提前角，跛行回家 中冷后温度传感器：测量进气温度，与进气压力一道计算空气密度和喷油量，跛行回家。,温度传感器,冷却水温传感器：测量冷却水温度变化，对起动油量, 喷油定时进行修正，同时用来确定发动机怠速转速和进

10、行发动机保护。跛行回家 燃油温度传感器：测量燃油温度变化，计算燃油密度变化，用于调整喷油量以达到最佳燃烧。跛行回家,机油压力传感器,机油压力传感器 (option) 监测发动机机油压力 用于发动机保护功能，机油压力低于某个值将限制发动机负荷，机油压力过低时将停止发动机运转,ECU电控单元,ECU(电子控制单元)是电控燃油系统的控制中心，它将传感器和各种控制装置和开关传来的电信号转换成数字信号进行处理，并将执行指令和数据信息传输给执行器和其它装置。跛行回家,ECU电控单元,ECU是电子管理系统的核心部分，它预置柴油机的性能参数、采集并储存柴油机的运行数据，并通过对这些数据的计算，比较发出柴油机的

11、控制指令，它还通过对外接口与外界之间输入或输出有关的信息。,ECU电控单元,共轨系统满足各个工况所用的方法,1、预喷射：少量燃油的预喷射，改善了燃烧效率。压缩压力由于预反应或局部燃烧而略有提高，缩短了着火延迟期，降低了压力升高率，使发动机柔和燃烧，降低了发动机噪声 2、主喷射：主喷射提供了发动机输出功率所需要的能量，从而基本上决定了发动机的扭矩。 3、后喷射：后喷射的燃油不燃烧，它蒸发作为还原剂而减少NOx的排放。,高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生与燃油喷射过程无关，且喷油正时也不

12、由高压油泵的凸轮来保证，因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。压力输油泵,BOSCH公司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达145Mpa 的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮，使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的 1/9 ，负荷也比较均匀，降低了运行噪声。该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在喷油量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。,高压油泵,共轨管将供油泵提供的高压燃油通过高压油管分配到各喷油器中，起蓄压器的作用， BOSCH系统的供轨管如图 所示

13、。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高压油轨中的压力波动控制在 5Mpa 之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。（分配各缸燃油的压力是一致的）,共轨管 ：,电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件，它的作用根据 ECU 发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室。,电控喷油器,喷油器,采用BOSCH公司生产的CRIN2型电控喷油器，可以精确的控制喷油量及喷油时间。 主要组成： 1、控制室 2、电磁阀 3、针阀,三、整车标定,共轨系

14、统的主要优点,共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。 可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力（ 120MPa200MPa ），可同时控制 NOx 和微粒（ PM ）在较小的数值内，以满足排放要求。 柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机 NOx ，又能保证优良的动力性和经济性，降低了发动机的噪声。 由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放,电控发动机与整车匹配的要求,

15、欧III电控共轨产品要求在发动机开发阶段就要与整车厂共同进行，主要是因为ECU的许多控制功能及硬件输入参数的匹配性需要整车功能的确认。 另外，发动机电控系统ECU与车辆ECU数据传递与共享，发动机电控系统线束与整车线束的连接，共轨系统对汽车低压燃油管路和燃油过滤器（包括油水分离器）的要求也需要与整车厂共同来完成。,标定规程,整车起动过程的标定 整车目标怠速的标定 整车怠速油量标定 整车瞬态加速烟度标定 整车动力性标定 整车故障模式标定,常规整车标定的内容,常温的起动过程标定 此过程的标定主要是根据发动机起动过程中的烟度情况和起动时间长短情况来调整起动油量MAP，以达到发动机的正常起动目的。 冷

16、起动标定过程标定 此过程最好选择在气温较低的状态。如在北方地区的冬季，在-20以及更低的气温条件下，选择适合的油量及喷油定时以达到符合国标的冷起动要求，同时应尽量减少排气管冒白烟，最后确定起动油量MAP、水温定时偏移和目标怠速等脉谱图中的有关数据。,常规整车标定的内容,怠速工况的平稳性，从起动到怠速以及调速工况到怠速的平稳过渡最终要通过车辆运行试验来确认，这些试验也应在低温和常温两种情况下进行，主要需要调整的是PI控制器的P、I参数和每缸油量修正系数。 调整怠速油量限制脉谱图的具体试验方法是，油门保持在0%（即不踩油门），使车辆运行，同时可以转换不同的档位，观察是否冒烟；如冒烟则减小脉宽，反之

17、则相反。另外车辆在运行中紧急刹车，如发动机熄火，则需适当增加脉宽。,怠速油量的标定,整车目标怠速标定: 整车目标怠速的确定是以避开整车因发动机怠速引起的共振点为基础在允许的目标怠速范围中取低。 参考有无空调以及空调功率情况确定带空调的目标怠速。,常规整车标定的内容,整车瞬态加速烟度的标定,整车瞬态加速烟度标定的主要目的是排除整车在瞬态加速运行的过程中出现冒黑烟的现象。 首先是确定那些起步及加速过程的常用工况，然后通过监控软件RS232接口用在线标定工具记录下这些瞬态过程中发动机转速、油门位置、中冷后压力与温度等。然后根据车辆是否有可视排烟来调整AirFuelatio-空燃比脉谱图和增压定时修正MAP中有关的数据，以消除车辆运行过程中可视性排烟。,常规整车标定的内容,整车动力性的标定,目的就是提高整车起步及换档加速性能，从而提高整车动力性。 在整车运行无可视性排烟的前提下尽量减小空燃比，以便提高整车的加速性能。 上下坡的标定。,目的是确定整车在故障模式下运行能力,以确保跛脚回家功能的实现。 故障模式的标定是人为模拟发动机各种故障