电控系统基础介绍..ppt

1、电控系统基础介绍,2011-10-25 Confidential,1,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,整车电器简介 与发动机控制相关的整车电器 高压共轨柴油控制系统 高压共轨系统的传感器和执行器 发动机控制线束原理图,2011-10-25 Confidential,2,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,整车电器简介,汽车电器主要组成部分 汽车电器系统的特点,2011-10-25 Confidential,3,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,汽车电器主要组成部分,电源系统 包括蓄电池、发电机。 其中发电

2、机为主电源，发电机正常工作时，由发电机向全车用电设备供电，同时给蓄电池充电。 蓄电池的主要作用是发动机启动时向启动机供电，同时辅助发电机向用电设备供电。,2011-10-25 Confidential,4,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,汽车电器主要组成部分,用电设备 1.照明系统 包括汽车内外各种照明灯及其控制装置。用来保证夜间行车安全。 2.信号系统 包括喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种行车信号标识灯。用来保证车辆运行时的人车安全。 3.仪表系统 包括各种电器仪表（电流表、电压表、机油压力表、温度表、燃油表、车速及里程表、发动机转速表等）。 4.辅助电器系统 包括

3、电动刮水器、空调器、低温启动预热装置、收录机、点烟器、玻璃升降器等。 5.电子控制系统 包括电控燃油喷射装置、制动防抱死装置、自动变速器。,2011-10-25 Confidential,5,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,汽车电器系统的特点,低压:多采用12V，主要优点是安全性好。 直流:主要从蓄电池的充电来考虑。 单线制 单线制即从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的金属部分代替。单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修。 负极搭铁 将蓄电池的负极与车体相连接，称为负极搭铁。,2011-10-25 Confiden

4、tial,6,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,蓄电池 发电机（内置调节器） 仪表板 离合开关和刹车开关 电子油门踏板 起动机,2011-10-25 Confidential,7,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,蓄电池 作用 发动机启动时，向启动机和点火系统供电 向用电设备和发电机磁场绕组供电 发动机运转时，将发电机剩余电能转化为化学能储存起来 发电机过载时，协助发电机向用电设备供电 蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定

5、,2011-10-25 Confidential,8,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,蓄电池 使用及维护 及时、正确充电 装车使用电池定期补充充电，放电程度:冬季不超过25%，夏季不超过50%； 免维护电池上都有状态指示窗，可根据指示灯的颜色来确定电池的放电程度。 每次启动时间视电池放电程度和气温状况而定，建议不超过10s，启动间隔时间15s，最多连续启动3次； 由于是负极搭铁，更换电瓶时，应先拆负极，先装正极。,2011-10-25 Confidential,9,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动

6、机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。 使用和维护 交流发电机与调节器的结构简单，维护方便，若正确使用，不仅故障少而且寿命长；若使用不当，则会很快损坏。 交流发电机与调节器的使用注意事项 交流发电机与调节器的维护,2011-10-25 Confidential,10,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 使用和维护 交流发电机与调节器的使用注意事项 1.蓄电池的极性必须是负极搭铁，不能接反。否则，会

7、烧坏发电机或调节器的电子元件； 2.发电机运转时，不能用试火的方法检查发电机是否发电，否则会烧坏二极管； 3.发电机与蓄电池之间的连接要牢靠，如突然断开，会产生过电压损坏发电机或调节器的电子元件；,2011-10-25 Confidential,11,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 使用和维护 交流发电机与调节器的使用注意事项 4.一旦发现交流发电机或调节器有故障应立即检修，及时排除故障，不应再连续运转 5.为交流发电机配用调节器时，交流发电机的电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭

8、铁类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率， 6.线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意；,2011-10-25 Confidential,12,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 使用和维护 交流发电机与调节器的使用注意事项 7.调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电。,2011-10-25 Confidential,13,Velff Engine (Jiangx

9、i) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 使用和维护 交流发电机与调节器的维护 交流发电机在使用中，应定期进行以下检查： 1检查发电机驱动带 2检查导线的联接 3检查运转时有无噪声 4检查是否发电,2011-10-25 Confidential,14,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 使用和维护 交流发电机与调节器的维护 检查发电机驱动带 检查驱动带的外观：用肉眼观看应无裂纹或磨损现象，如有则应更换。 检查驱动带的挠度：用100N的力压在带的两个传动轮之间，新带挠度约为510mm,旧

10、带约为714mm。,2011-10-25 Confidential,15,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 使用和维护 交流发电机与调节器的维护 2.检查导线的联接 （1）接线是否正确； （2）接线是否牢靠； （3）发电机输出端接线螺丝必须加弹簧垫。,2011-10-25 Confidential,16,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发电机（内置调节器） 使用和维护 交流发电机与调节器的维护 3.检查是否发电 用万用表直流电压档测量电压：在发电机未转动时

11、测量蓄电池端电压，并记录下来，起动发动机并将转速提高到怠速以上转速，测量蓄电池端电压，若能高于原记录，说明发电机能发电，若测量电压一直不上升，说明发电机或调节器有故障，应及时维修。,2011-10-25 Confidential,17,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,2.发电机（内置调节器） 接线方式,目前的发电机调节器只连接了L端子和S端子，其中L端子连接仪表盘上的充电指示灯，指示灯的另一端连接点火开关，对于新项目而言，为了改善冷起动性能，须将指示灯的另一端连接ACC开关，以确保起动阶段发电机不工作；S端子直接接常电。,2011-1

12、0-25 Confidential,18,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,仪表板 汽车仪表是用来指示汽车运行以及发动机运转的状况，传统的仪表板由发动机转速表、车速表、水温表、燃油表、里程表、开车门指示灯、驾驶员安全带指示灯、发动机故障灯、机油压力不足报警灯、燃油不足报警灯、电池电压不足报警灯等组成。 欧3以后排放的柴油车上还增加了预热指示灯和OBD灯。在车辆初次上电后，预热系统开始工作，预热指示灯亮；当车辆出现了影响排放的故障（如EGR故障、转速或相位传感器故障等）时，OBD灯点亮。 这些指示的信号源多数来自各传感器和开关，也有一部分

13、来自ECU信号输出。下面对由ECU输出给仪表的信号进行介绍：,2011-10-25 Confidential,19,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,水温输出 目前仪表盘上的水温信号来源有两种： 1、ECU输出（K26脚），该信号来源于发动机上自带的水温传感器，为PWM占空比调节信号，低电平输出为0V，高电平输出为12V。冷却水温值与ECU输出信号的占空比关系由软件定义的标定量CTSCD_rClntOut_CUR决定。,2、客户自装水温传感器：目前发动机缸盖上预留了水温传感器安装孔位，客户可以自己安装水温传感器，作为仪表显示的水温。,2

14、011-10-25 Confidential,20,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,发动机转速输出,目前，我们发动机该标定量为4，代表曲轴转一圈，ECU输出2个脉冲。该标定量可以改变仪表上显示的转速。,2011-10-25 Confidential,21,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,车速输入,该信号由车速传感器输入给仪表，再输入给ECU。车速的标定即通过该标定量来实现，该标定可以通过以下几种方式实现： 1、转毂标定：将车辆开至转毂上，通过调整该标定量，使得ECU识别的车速

15、与转毂车速相同。 2、理论计算：根据车辆的传动系统（轮胎、主减比、轮胎滚动半径、传感器速比和传感器每转脉冲数）来计算。 3、实际测量：让车辆行驶一定的里程，在INCA上测量该里程内的脉冲数，将该脉冲数除以里程数。,2011-10-25 Confidential,22,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,油耗输出,2011-10-25 Confidential,23,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,巡航指示灯,预热指示灯,故障指示灯、OBD指示灯,其中，预热指示灯、故障指示灯和OB

16、D指示灯供电均接在主继电器之后，否则下电检测时会报错。,2011-10-25 Confidential,24,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,燃油水位指示灯,该信号为高电平有效，即燃油滤清器底部水位较高时，K40为电瓶电压（12V），此时仪表上的水位指示灯被点亮。,机油压力报警灯 该信号来源于机油压力开关，上电时因为机油压力低该灯被点亮，起动之后该灯熄灭。,2011-10-25 Confidential,25,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,离合器开关和刹车开关 分别安装在离

17、合器和刹车踏板机构上，提供信号给ECU，使ECU更好地控制这些工况下的喷油量。其中离合器开关为常闭信号,主刹车开关为常开信号，副刹车开关为常闭信号。,2011-10-25 Confidential,26,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,5.油门踏板,目前我公司发动机搭载的整车使用的油门踏板主要有以上四种，所以接线时应注意。,2011-10-25 Confidential,27,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,与发动机控制相关的整车电器,起动机 起动机由直流电动机、传动装置和控制机构组成，其主要功用是起动

18、发动机。 起动机的起动性能评价指标有：起动转矩、最低起动转速、起动功率、起动极限温度。 为确保起动机不受损坏，电喷车和自动变速器车不建议采用拖车起动。在不得已的情况下，拖车起动前，先拔掉起动机保险。 建议起动机的功率为2.0-2.2kW。,2011-10-25 Confidential,28,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨柴油控制系统结构,2011-10-25 Confidential,29,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,共轨系统高压和低压油路管径推荐值,2011-10-25 Confidential,30,Velff

19、 Engine (Jiangxi) Co., Ltd,低压回路关键点参数值,2011-10-25 Confidential,31,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,低压回路关键点参数值,滤清器： 最大流量时滤清器前后压差：0.1bar（新滤清器），0.4bar（更换期）； 正常工作时滤清器前后压差：0.1bar（新滤清器），0.2bar（更换期）； 最大流量：150l/h； 高压泵（CP1H）： 进口压力：0.51bar（仅适用适用齿轮泵的情况，绝对压力）； 回油压力：最大1.5bar（绝对压力）； 进口温度：长时间最大允许值70，短时间允许到达90； 喷油器：

20、回油压力：0.30.8bar（相对压力，该范围用于喷油量的精确控制，特别是喷油量的精确控制；过压时，将导致发动机熄火） 回油温度：180 最大回油流量：100l/h；,2011-10-25 Confidential,32,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,2011-10-25 Confidential,33,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,传感器,执行器,控制器,曲轴转速传感器 凸轮轴相位传感器 轨压传感器 RPS 空气流量计 HFM 冷却液温度传感器CTS 等,ECU,喷油器 Injector 真空模

21、块 EPW 高压泵 MeUn 预热塞控制单元 GCU 预热塞等,高压共轨系统的传感器和执行器,2011-10-25 Confidential,34,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,柴油机电喷系统使用的传感器很多，它们的任务是检测发动机的状态，并把检测信号发送给ECU，ECU对这些信号进行处理并最终确定喷油器的喷油量。电喷系统使用的传感器包括：空气流量计HFM、凸轮轴相位传感器、曲轴转速传感器、水温传感器、真空模块EPW、预热塞控制单元GCU、轨压传感器RPS、加速踏板APM、机油压力传感器、燃油滤清器总成所带的水位传感器等等。 其中

22、，真空模块EPW是Pierburg生产的，空气流量计HFM为Bosch公司的产品，油门踏板根据整车厂的喜好选择；凸轮轴相位传感器、曲轴转速传感器、水温传感器、预热塞控制单元、轨压传感器、燃油滤清器总成所带的水位传感器等均为BOSCH件。,2011-10-25 Confidential,35,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,空气流量计HFM： HFM是测量发动机进气量的传感器，集成空气温度传感器。,2011-10-25 Confidential,36,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器

23、和执行器,凸轮轴相位传感器 凸轮轴相位传感器是是测量凸轮轴位置的传感器，该传感器通过螺丝直接安装在发动机上。如果该传感器损坏，会导致发动机无法启动。,2011-10-25 Confidential,37,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,凸轮轴相位传感器,结构和工作原理： 传感器由永久磁铁5、霍尔传感器和集成在一起的处理电路6、壳体2等组成。霍尔传感器就处于转子与霍尔元件垂直的磁场中，转子上的齿扫过通有电流 I 的霍尔元件，齿改变了垂直于霍尔元件的磁场的磁通密度 B ，从而在霍尔元件的横向方向产生信号电压的变化，即霍尔电压 UH 的变化，电压值约为毫伏级。霍尔电压

24、大小与传感器和脉冲轮间相对速度大小有关。与传感器集成在芯片中的信号处理电路把信号处理成矩形信号。,2011-10-25 Confidential,38,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,曲轴转速传感器 曲轴转速传感器主要用于测试发动机曲轴转速，该传感器和凸轮轴相位传感器检测的信号一起输入ECU，无论在发动机启动阶段，还是发动机正常运行阶段，都有十分重要的作用。,2011-10-25 Confidential,39,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,曲轴转速传感器,结构和工作原理： 传感器直接安装在脉冲轮（

25、转子）对面。之间有一空气间隙。通过感应线圈的磁通密度取决于在工作时传感器对面的脉冲轮是在齿的空隙还是在齿的位置。齿使磁场集中，磁通密度就大；齿间隙使磁场在该处减弱，磁通密度就小。磁场的变化在线圈中感应出与转速成比例的类似正弦形的电压信号。电压变化的幅值随转速增加而加大。幅值从几毫伏到超过100伏。最低转速超过30r/min时就可得到足够大电压幅值。 使用60个齿的脉冲轮，其中2个齿空缺。用特别大的空隙作为基准信号，确定曲轴的位置。控制单元中的信号处理电路将有很大幅值变化的、类似正弦波的电压信号转换为等幅的矩形电压，然后再处理。,2011-10-25 Confidential,40,Velff

26、Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,水温传感器 水温传感器主要用于测试发动机缸体内的水温。,2011-10-25 Confidential,41,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,真空模块 真空模块主要用于控制排放尾气再循环。,2011-10-25 Confidential,42,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,真空模块管路连接,2011-10-25 Confidential,43,Velff Engine (Jiangxi)

27、Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,预热塞控制单元 预热塞控制单元是用于控制预热塞，通过预热塞预热缸内的空气，另外也可以控制预热塞在冷机状态下的起动预热（start glow）和起动后的预热（post glow）等，这样有助于冷机起动。在低温的情况下，发动机如果没有预热功能，一般很难启动。预热塞直接安装在发动机上，而预热塞控制单元则通过导线远离发动机，以防止控制单元过热。,2011-10-25 Confidential,44,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,预热塞控制单元,2011-10-25 Confidential,

28、45,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,轨压传感器RPS：轨压传感器安装在高压油轨上，主要用于测试油轨内的燃油压力。,2011-10-25 Confidential,46,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,加速踏板 加速踏板是整车上的重要部件，它能直接反映司机的真实意图。,2011-10-25 Confidential,47,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,机油压力传感器 机油压力传感器用于监测发动机主油道内的机油

29、压力，它实际上是一个压力开关，当机油压力低于设定值时，这个压力开关闭合，使得仪表上的机油压力报警灯的电路接通，报警灯亮起到提示机油压力的作用。此信号并不输入给ECU。,2011-10-25 Confidential,48,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,水位传感器 位于燃油滤清器总成的底部，用于监测滤清器的水位。 水位传感器的电压等级为12V,2011-10-25 Confidential,49,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,11.控制器ECU,输入信号,运算,驱动执行机构,处理,输出,A/D转化

30、放大 滤波 等,PWM（Pulse-Width Modulation） 开关信号 电流电压等,高压共轨系统的传感器和执行器,2011-10-25 Confidential,50,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,11.控制器ECU,2011-10-25 Confidential,51,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,A60(发动机相关) K94（整车相关）,高压共轨系统的传感器和执行器,11.控制器ECU,2011-10-25 Confidential,52,Velff Engine (Jiangxi)

31、 Co., Ltd,高压共轨系统的传感器和执行器,12.喷油器,2011-10-25 Confidential,53,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,喷油器分为三个部分： The magnetic control section 磁控部分 The hydraulic control section 液控部分 The nozzle section 喷嘴,高压共轨系统的传感器和执行器,2011-10-25 Confidential,54,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,1.柱塞弹簧 8.轨道端进油口（高压） 2.阀控制腔 9.球阀 3

32、.泄油孔 10.进油孔 4. 调压螺钉 11.阀控制柱塞 5.回油管 12.通向油嘴的进油槽 6.电子接头 13.压力室 7.控制单元（电磁阀） 14.油嘴针阀,高压共轨系统的传感器和执行器,2011-10-25 Confidential,55,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,磁控部分,开始的启动电流达到20A，这可以使阀有较快的开启速度。衔铁向上运动大约50微米，然后12A的维持电流。,高压共轨系统的传感器和执行器,2011-10-25 Confidential,56,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,液控部分,泄油孔 Bleed

33、 orifice,进油孔 Feed orifice,阀控腔 Valve control chamber,压力室 Chamber volume,针阀 Nozzle needle,喷嘴 nozzle,平面承压面积,锥面承压面积,设计中： 使平面承压面积约等于锥面承压面积的 1.5 倍。 故喷油器处于关闭状态时，液力的合力是向下的。,设计中： 进油孔和出油孔都为节流孔，并且使出油孔的流量流速要大于进油孔。从而使得阀控腔的压力值在出油孔打开时降低。,2011-10-25 Confidential,57,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,喷嘴,There are two n

34、ozzle types which are used in todays systems; 如今的系统中有以下两种喷嘴类型： blind-hole nozzles（无压力室） and hole-type perforated seat nozzles.（有压力室）,blind-hole nozzles,hole-type perforated seat nozzles,有压力室的会引起一些燃油从压力室滴漏出来，从而增加未燃的颗粒。无压力室喷油器在HC排放量上与有压力室的喷油器相比有比较明显的优势。但在各喷孔的均匀性上，小压力室喷油器优于无压力室喷油器。,2011-10-25 Confidential,58,Velff Engine (Jiangxi) Co., Ltd,喷油器工作原理,泄油孔关闭时，作用于针阀控制活塞的液压力超过了它在喷油嘴针阀承压