柴油机电控技术-钟鲁

1科技交流论坛第十九期主题：柴油机电控技术原理开讲人：技术中心钟鲁2高压共轨（CR）、单体泵（UP）与泵喷嘴（UI）3泵喷嘴系统与ECU4单体泵系统与ECU5共轨系统的构成6共轨式电控燃油系统构成及其控制技术•燃油系统：高压油泵、共轨管、喷油器、柴滤器、高压油管、低压油管、调压器、燃油箱等•电控系统：传感器、执行器、线束、ECU•控制技术7共轨系统工作原理8共轨系统-高、低压与控制部分l高压部分l低压部分lECU和传感器9燃油粗滤器10高压油泵11高压油泵12高压油泵13共轨系统-燃油供油系统cp314输油泵15共轨管共轨管的作用：存储高压抑止因油泵供油和喷油而产生的波动16压力限制阀•确保共轨中的压力失控后不会超压•机械溢流阀原理17传感器类型摸拟量进气流量计热线式模拟量模拟量模拟量数字量数字量轨压传感器、大气压力传感器等应变片变阻器滑线变阻器热敏电阻加速踏板位置传感器水温、油温、空气温度、燃油温度等变阻传感器凸轮相位传感器曲轴转速传感器磁电式传感器传感器类型18曲轴转速传感器原理：电磁感应功能：1、曲轴（发动机）转速2、曲轴上止点位置19曲轴转速传感器662211543543齿圈电压信号整形后信号20凸轮轴相位传感器原理：电磁感应相位确定：采用（n+1）齿定位21温度传感器22温度传感器负温度系数热敏电阻(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。23加速踏板传感器LowidleSwitchR2R1PW-Suply2V2GND2PW-Suply1V1GND1工作原理：R1、R2与LowidleSwitch是联动的。一般情况下PW-Suply1=PW-suply2/2这样V1=V2/2好处，ifV1V2/2thenusemin(v1,V2/2)能判断出是哪一路损坏了，在LIS闭合时，V1，V2应在低限值处，否则相应一路坏掉24压力传感器传感器有：大气压力、进气压力、机油压力、轨压等原理：ΔR∝ΔP（比压）由于电阻受温度的影响，附加一与测压应变片垂直的应变片R2来补尝温度对阻值的影响R2R1R125轨压传感器•压力变化•皮膜上的金属层形状变化（1500bar－1mm）•电阻变化•电阻桥上的电压变化（0~70mv－0.5~4.5v）•精确测量对系统有效运行至关重要•测量精度为满量程的2％•瞬时响应要求高•一旦损坏，必须起用应急备份功能，按设定值替代共轨压力传感器：共轨系统中最关键的传感器26热线流量传感器27热线流量传感器原理：C=1m/s/mAVflow1=0m/sIcurrent1=20mAIcurrent2=30mAVflow2=?=C*(Icurrent2-Icurrent1)28执行器及输出接口K-line,CAN,ETK-line(OnlyforECUwithETK)通讯线开关量空调压缩机开关量进气预热塞开关量电源继电器电子预供给燃油泵EGR控制阀开关量开关量EPW开关量EPW轨压控制器开关量PWMMeteringUnit开关量电控喷油器控制类型执行器29电控喷油器回油管球阀进油口电磁阀插座泻油孔进油孔控制腔柱塞进油槽针阀衔铁针阀弹簧针阀腔工作原理1）电磁阀断电：球阀关闭控制腔压力＋针阀弹簧压力针阀腔压力针阀关闭，不喷射2）电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油控制腔压力＋针阀弹簧压力针阀腔压力针阀抬起，喷射针阀抬起速度取决于泻油孔与进油孔的流量差针阀关闭速度取决于进油孔流量喷射响应＝电磁阀响应＋液力系统响应一般应为0.1ms~0.3ms(喷油速率控制的要求)30DS/P-CR2091227e/1CommonRailInjectorforHeavyDutyCRIN2-Animation31电控喷油器32电控喷油器33喷油量计量：压力－时间方式喷嘴开启所允许的最小脉冲宽度取决于喷油器总成的液力响应滞后时间。当共轨压力为200bar~1600bar,响应滞后时间为0.4ms~0.2ms34内压控制阀共轨压力控制的关键执行器：内压控制阀（高压溢流阀原理）共轨压力＝电磁力＋弹簧力电枢电流PWM波占空比（1KHz，抑制干扰运动或共轨内的压力波动）两个控制回路电子控制回路：共轨中的可变平均压力控制机械控制回路：高频压力波动的快速响应补偿控制DS-NF/EAN35DS-NF/EAN35GS/EKE107.000085-00MeteringUnitforCP3TrapezoidalSlot36可变喷嘴环增压器37EDC7UC31Keyswitch(highsideswitch),DigitalinputsCANinterface(j1939)500kbaud,ISO-KCommunicationinterfacesAnalogpassiveinputsAnalogactiveinputsCoolanttemperratureinputAmbientpressuresensorinput(insideecu)Camshaftsignal,CrankshaftsignalFrequencyinputsCamshaftrepetition(sinkdriver50ma),Crankshaftrepetition(sinkdriver50ma),FrequencylowpowerOutputdriverMeteringUnit(lowsidePWM),OutputdriverMicrocontrollersilveroak56Mhz,ram32kbonchip,programmemory2mb(externalflash),EEPROM-Emulation8kbMicrocontroller3839ECU信息处理路径40相位图41控制环路42喷射控制及系统43油量计算44油量计算4546扭矩计算47扭矩效率48扭矩结构图495051软件结构-驾驶特性52overrun53overrun54离合器扭矩图55离合器扭矩图56离合器扭矩图57Map摩擦力58内部扭矩59扭矩map60油量扭矩图61加速减速62踏板过程6363AccPedDepartment|3/10/2007|©RobertBoschGmbHreservesallrightsevenintheeventofindustrialpropertyrights.Wereserveallrightsofdisposalsuchascopyingandpassingontothirdparties.DieselSystemsAccPed_DrvDem(AccPed_trqEng_MAP)•TherearesomedifferencesbetweenMD/HDtruckandpassengercar.Theformerrequiresbigtorquechangewithspeed;thelatterrequiresgradualchangewithspeed64低怠速控制6565ActiveSurgerDamperDepartment|3/10/2007|©RobertBoschGmbHreservesallrightsevenintheeventofindustrialpropertyrights.Wereserveallrightsofdisposalsuchascopyingandpassingontothirdparties.DieselSystemsBasicstructureoftheActiveSurgeDamperASDdc_trqLimMaxASDdc_trqLimMin+-sqrt(Kds)*sTds+s+1DT1,1sqrt(Kds)*sTds*s+1DT1,2INPUTCoEng_trqInrLtdTZf*s+1TNf*s+1Lead-LagASDdcASDrf0LimitationEngineandvehiclemodelOUTPUTEnginespeedEnginespeedbranchTorquebranch6666ActiveSurgerDamperDepartment|3/10/2007|©RobertBoschGmbHreservesallrightsevenintheeventofindustrialpropertyrights.Wereserveallrightsofdisposalsuchascopyingandpassingontothirdparties.DieselSystemsOperatingprincipleoftheASD464850525456050100Torquebranch:StimulationOutputASDrfOutputASDdcEnginespeed:withASDwithoutASD[Nm][s]6767ActiveSurgerDamperDepartment|3/10/2007|©RobertBoschGmbHreservesallrightsevenintheeventofindustrialpropertyrights.Wereserveallrightsofdisposalsuchascopyingandpassingontothirdparties.DieselSystemsIdeaofASDrfStepresponseASDreferencefilter00.20.40.60.8100.10.20.40.50.60.70.80.91time(secs)AmplitudeASDrf_Kd...=0.3ASDrf_T1...=200ms6868ActiveSurgerDamperDepartment|3/10/2007|©RobertBoschGmbHreservesallrightsevenintheeventofindustrialpropertyrights.Wereserveallrightsofdisposalsuchascopyingandpassingontothirdparties.DieselSystemsIdeaofASDdc:phaseshiftofenginespeedsignaltodampsurgesinthedrivetrain6969ActiveSurgerDamperDepartment|3/10/2007|©RobertBoschGmbHreservesallrightsevenintheeventofindustrialpropertyrights.Wereserveallrightsofdisposalsuchascopyingandpassingontothirdparties.DieselSystemsASDdc:plant+governor7070ActiveSurgerDamperDepartment|3/10/2007|©RobertBoschGmbHreservesallrightsevenintheeventofindustrialpropertyrights.Wereserveallrightsofdisposalsuchascopyingandpassingontothirdparties.DieselSystemsASDdc:calibrationprocessASDdc:othergearT1,Kdcalibration,sameas1stgear71DSM故障诊断72时间计算7374累积计算7575Introduction•KWP2000通信国际标准ISO14230定义，用于基于串行数据连接的诊断系统包括物理层、数据链路层和应用层ISO14230RoadvehiclesdiagnosticsystemsSerialcommunicationOnemaster,moreslaves(onemasteroneslave点对点)max20kbps(10.4kbps)Distance=40mKWP2000