电控柴油发动机的控制策略与维修论文

I摘要我国经济突飞猛进的发展，也带动汽车工业有了很大的发展。我国石油资源的短缺十分突出，大力发展柴油汽车是一项减少燃油消耗的有效措施。电控柴油汽车因节能、经济、环保、安全、耐用、性能优越和可以实现规模化生产而得到很大发展。日益严格的废气排放和节能要求对柴油机的喷射装置提出了新的技术要求，随着汽车电子技术的不断发展和进步，电子控制系统逐步应用到柴油机上。尤其是电控单体泵及电控高压共轨燃油喷射系统可对喷油定时、喷油压力、喷油规律等进行柔性调节。从而使柴油机的经济性、动力性和排放性得到大幅度的提高，以适应我国机动车国Ⅲ排放要求。新的技术应用对于从事汽车售后服务工作的人员提出了较高的要求，在发动机维修中必须改变原有的分析思路，重新认识柴油发动机，利用好检测设备，才能够准确的判断故障和排除故障。本文主要阐述的是柴油机的电控系统原理、控制策略、电控系统故障诊断与排除。关键词：柴油发动机电控喷油器共轨控制故障分析II目录第一章柴油机电控技术......................................................11.1柴油机电控技术的特点、难点...........................................11.2柴油机电控技术未来的发展趋势.......................................1第二章电控柴油机的控制.....................................................42.1电控高压共轨系统的原理...............................................42.2电控高压共轨系统的控制策略...........................................5第三章电控柴油机的维修.....................................................83.1电控柴油机常见故障及诊断流程.........................................83.2电控柴油机常见故障实例分析...........................................83.3诊断分析...........................................................10总结......................................................................12参考文献...................................................................131第一章柴油机电控技术1.1柴油机电控技术的特点、难点柴油机电控技术与汽油机电控技术有相似之处,都是由传感器,电控单元和执行器三大部分组成,在传感器中,大多数传感器,如转速、压力、温度传感器,油门踏板传感器等等,都是一样的。电控单元在硬件方面相似在整车管理系统的软件方面也很近似。电控单元都在朝着集成化、智能化、综合控制化方向发展。国外汽油机电控技术已经成熟,商品化程度很高,因此大部分传感器和电控单元已不是难点,但是柴油机的燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点,其喷射压力为汽油喷射的几百倍,上千倍,要求有很好的可靠性和耐久性,而且柴油喷射对喷射正时的精度要求很高,相对于上死点的角度位置要求很准确,这就导致了柴油喷射的执行器复杂得多。从控制对象来看,从机械控制时机械调速器控制喷油量,机械式提前器控制喷射正时,到电子控制时,不仅控制喷油量,喷射正时,而且控制喷射速率,喷射压力所感应的工况由单一的转速工况发展到感应整个发动机运行工况和环境条件,这样势必带来了控制的复杂性。因此柴油机电控技术的关键是执行器,也即是电控柴油喷射机构,各个国家都在致力于开发研制各种类型的电控柴油喷射机构,以寻求最佳方案,这也是柴油电控技术的难点所在。发动机电控单元标定系统的研制。发动机电控单元标定系统的作用是在不影响发动机正常运行的情况下修改发动机电控单元的控制参数，使发动机按照不同的控制数据运行，同时监控发动机性能，实现对控制参数的优化。柴油机的优化控制,发动机的优化包括控制参数的优化和MAP数据的生成。目前汽车发动机电控系统有各种优化标定方法，包括离线稳态标定方法、在线稳态标定方法、自动优化标定方法、最新的瞬态优化标定方法等。目前在国外，发动机电控系统的优化标定方法越来越多地采用自动优化标定方法，这样可以缩短标定周期，降低标定费用，同时能得到更好的标定结果。发动机电控系统的瞬态优化标定也口益受到重视．是目前发动机优化标定的最新研究发展方向。为了检验所研究开发的电控标定系统的各项功能，检验其可靠性及稳定性，需使用该系统进行柴油机电控系统配装某柴油机机型的实验。1.2柴油机电控技术未来的发展趋势能源危机，环境污染，使人们对柴油机的经济性、有害排放、可靠性提出了更高的要2求，这需要多种改进措施，对柴油机进行高精度、全工况的优化控制。传统的机械控制已无法满足这种新的要求，由于电控柴油机的控制精度高、响应速度快、控制策略灵活、适应性强等特点，柴油机电控化就必然成为现代柴油机技术的发展趋势。微电子技术的快速发展，集成度不断提高，成本大幅度下降，功能强化，可靠性日益改善，为柴油机电控喷油系统的发展创造了良好的条件。与传统的机械式燃油喷射系统相比较，电控喷油系统具有如下优越性：(1)排气污染降低，经济性提高。高压喷射可提高燃油经济性，显著地减少微粒和烟度；合理地控制喷油定时和喷油量可减少NOx和HC排放；电控燃油喷射系统能根据发动机工作要求实现喷油量、喷油定时、喷油压力以及喷油速率的综合控制，在满足排放法规的同时获得最佳的经济性。(2)操作控制自动化。电控系统将驾驶员要求转换成相应的控制信号，借助于各种传感器和执行器自动地实现发动机的管理。如可实现怠速自动控制、过渡工况最佳控制等。(3)改善可靠性。电控柴油机具有智能化自诊断、故障保护和备用功能，能实现故障诊断和处理，电控柴油机还能根据发动机的运行状况进行相关标定参数的自我修正，以保证发动机在整个工作寿命内始终处于最佳状态。柴油机电控技术未来的发展趋势是：高的喷射压力为满足排放法规的要求，柴油喷射压力从10MPa提高到200MPa。如此高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量，缩短着火延迟期，使燃烧更迅速、更彻底，并且控制燃烧温度，从而降低废气排放。独立的喷射压力控制，传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有关。这种特性对于低转速、部分负荷条件下的燃油经济性和排放不利。若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力，就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最佳，使柴油机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优。改善柴油机燃油经济性，用户对柴油机的燃油消耗率非常关注。高喷射压力、独立的喷射压力控制、小喷孔、高平均喷油压力等措施都能降低燃油消耗率，从而提高了柴油机的燃油使用经济性。(4)独立的燃油喷射证时控制喷射正时直接影响到柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量，决定着汽缸的峰值爆发压力和最高温度。高的汽缸压力和温度可以改善燃油使用经济性，但导致NOx增加。而不依赖于转速和负荷的喷射正时控制能力，是在燃油消耗率和排放之间实现最佳平衡的关键措施。3(5)可变的预喷射控制能力预喷射可以降低颗粒排放，又不增加NOx排放，还可改善柴油机冷启动性能、降低冷态工况下白烟的排放，降低噪声，改善低速扭矩。但是预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔在不同工况下的要求是不一样的。因此具有可变的预喷射控制能力对柴油机的性能和排放十分有利。(6)最小油量的控制能力供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的小油量控制能力发生矛盾。当供油系统具有预喷射能力后将会使控制小油量的能力进一步降低。由于工程机械用柴油机的工况很复杂，怠速工况经常出现，而电喷柴油机容易实现最小油量控制。(7)快速断油能力喷射结束时必须快速断油，如果不能快速断油，在低压力下喷射的柴油就会因燃烧不充分而冒黑烟，增加HC排放。电喷柴油机喷油器上采用的高速电磁开关阀很容易实现快速断油。(8)降低驱动扭矩冲击载荷燃油喷射系统在很高的压力下工作，既增加了驱动系统所需要的平均扭矩，也加大了冲击载荷。燃油喷射系统对驱动系统平稳加载和卸载的能力，是一种衡量喷射系统的标准。而电喷柴油机技术中的高压共轨技术则大大降低了驱动扭矩冲击载荷。4第二章电控柴油机的控制2.1电控高压共轨系统的原理电控柴油发动机的控制原理与汽油机电控原理基本一样，同样是由电控单元、传感器和执行器组成。柴油发动机电控原理与汽油发动机电控原理基本相同，但是柴油发动机要实行电子控制要复杂一些。电控柴油发动机控制单元（简称EDC）,是柴油发动机电控系统的中央处理器，通过各传感器收集、反馈的发动机运行工况的技术参数信息，通过与控制系统内预设的控制数据（MAP图谱）进行对比和计算，然后对相关的执行器发出指令进行调整和执行，周而复始形成一个发动机燃油喷射控制系统的闭环控制，始终保持对燃油喷射的精确控制。电控高压共轨柴油发动机的传感器主要由曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、共轨压力传感器（燃油压力传感器）、冷却水温度传感器、燃油温度传感器、发动机转速传感器、车速传感器、进气压力传感器、大气压力传感器、制动信号传感器、离合器信号传感器、油门位置传感器（负载）、燃油虑芯堵塞信号传感器、冷启动温度传感器、氧传感器（欧Ⅳ）、压差传感器（欧Ⅳ）、空气流量计（欧Ⅳ）、排气温度传感器（欧Ⅳ）、空调控制及温度传感器、节气门位置传感器（欧Ⅳ）、巡航开关等组成。图1电控高压共轨装置结构图1、高压共轨、2、连接高压管至喷油器、3、共轨压力传感器4、回油五通固定位置、5、来自高压泵的燃油入口执行器主要由电动输油泵、燃油压力调节器、第三泵停油电磁阀、电控喷油器、空调压缩机、冷却风扇离合器、冷启动预热电磁阀、燃油加热装置、发动机故障报警灯、检测端口、VGT调制控制阀（8140.43N）、EGR调制控制阀（欧Ⅳ）、EGR阀（欧Ⅳ）、微粒捕5集器（欧Ⅳ）、巡航控制（动力输出控制）等组成高压共轨电控燃油喷射系统是一种燃油喷射压力与发动机转速无关的供油方式，即喷射压力的产生和喷射过程相互分开。高压油泵采用BOSCH径向喷射的CP1型活塞泵，在系统中高压油泵只负责将燃油压缩加压后输送到共轨总管中（也称蓄压器），不具有像机械泵那样具有调速功能。共轨中的高压燃油通过高压管与电控喷油器相连，EDC控制单元根据发动机喷油顺序给喷油器发出喷油指令，接通喷油器电磁阀，提起密封衔铁，使控制容积内的燃油经回油管回流到燃油箱，同时控制区内的压力下降，压力腔内的燃油压力使针阀（或称柱塞）提起，此时喷油器内的高压燃油开始喷射。相反，电磁阀断电，密封衔铁回到关闭位置，控制区的压力与压力腔的压力恢复平衡，则针阀在弹簧的作用下回到关闭位置，喷油结束。最高喷射压力可达到135MPa，在不喷油的状态下喷油器回油通道是处于关闭状态，以保证共轨总管内的燃油压力。高压共轨系统是时间、压力控制方式的喷油系统，高压油泵只是向共轨总管输送高压燃油，以维持油轨中所需的压力。油轨中的压力，即燃油喷射压力，压力的调整是由压力调节器完成的。压力调节器的调整范围在250—135MPa范围内进行调整，EDC控制单元根据共轨压力传感器测量的压力及发动机当时的工况条件下所需的燃油压力及喷油量与控制单元内预设的数据（MAP图谱），进行比对、计算后发出调整指令，以控制燃油喷射压力大小和喷油量，喷油量的多少由控制单元控制喷油器电磁阀打开时间长短来控制喷油量。喷油压力大小独立于发动机的转速和负荷，喷油正时、喷油压力和喷油持续时间可以在较宽的范围内调整。共轨系统可以根据发动机的需要进行预喷射、主喷射和二次喷射，大大的提高了燃烧效率，降低了柴油发动机工作时的粗暴噪音和氮氧化物、炭烟的排放量。在电控高压共轨燃