柴油机电子控制系统

柴油机电子控制系统----杨忠颇一、柴油机电子控制技术的发展状况国际上受日益严格的排放法规限止，目前柴油机电子控制技术在国外达到60%--90%优点：改善柴油机动力性、经济性、降低排放和噪音。二、柴油机电子控制系统内容及功能8．进气涡流强度控制9．起动预热控制10．故障自诊断及故障保护功能2．喷油正时控制3．怠速控制4．各缸喷油量不均匀修正5．排气再循环控制7．增压控制6．进气节流控制1．喷油量控制一、喷油量控制•发动机转速信号（基本喷油量）•节气门位置/加速踏板信号（基本喷油量）•进气温度信号（修正喷油量）•进气压力信号（修正喷油量）•冷却液温度信号（修正喷油量）燃油特性修正、低温起动后修正、急减速修正以适应不同工况不同工作条件变化的需要。通过电磁溢流阀对喷油量进行精确控制二、喷油正时控制喷油正时是由发动机转速和加速踏板位置决定的，并由冷却液温度、进气温度、进气压力等信号进行修正。通过着火正时传感器检测实际燃烧开始时刻实现对喷油正时的闭环控制。排除燃油十六烷值、大气条件变化引起喷油正时差异，实现对喷油正时的最佳控制。三、怠速控制由于发电机、空调动力转向等辅助装置工作状态的变化引起柴油机负荷变化导致发动机转速变化。柴油机控制系统通过反馈控制系统控制怠速喷油量，使怠速控制在目标转速。四、各缸喷油量不均匀修正由于各缸喷油泵的性能差异导致各缸喷油量的差异，引起发动机转速波动即所谓：怠速颤振。电控系统通过作工冲程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的差异。利用电磁溢流阀快速响应，及时修正各缸的喷油量来降低发动机转速波动，按各缸转速无波动偏差来控制各缸喷油量。五、排气再循环控制减少排气中的NOX排放量，与汽油机电控系统相同。七、增压控制电控系统控制增压压力和进气量、空燃比。六、进气节流控制系统通过控制节气门的开度，控制进气量，降低怠速时的振动和噪声，停车时系统关闭节气门中断进气，减轻发动机的振动。八、进气涡流强度控制系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速负荷下更好地组织进气涡流，改善燃烧质量，提高动力性、经济性、降低排放和污染。九、起动预热控制在不同的起动条件下系统通过控制起动预热塞的通电时间改善柴油机低温起动和低温怠速运转。十、故障自诊断及故障保护功能此项与汽油机电控系统的故障自诊断失效保护功能基本相同。三、柴油机电了控制系统的控制方式控制方式可分为三大类：1、开环控制、2、闭环控制、3、开环—闭环综合控制1、开环控制特点：用电子控制装置取代喷油提前调节装置。结构：分配泵凸轮滚环→液压正时活塞→电磁阀控制（燃油反馈压力）电磁阀←控制单元←转速、冷却水温、总供油量由电控单元贮存的最佳供油提前角发出指令。2、闭环控制电控单元根据喷油传感器着火正时传感器反馈信号通过电磁阀控制正时活塞达到最佳正时供油提前角。3、开环—闭环综合控制电控单元把开环—闭环综合起来，调整实际喷油正时出现误差。进行误差补偿。通常在相邻两次喷油间就能达到调整点。柴油机电子控制的组成及工作原理1、提高柴油机的经济性降低排放污染确定最佳喷油提前角，和精确的喷油量。发动机转速、负荷、冷却水温、进气温度、燃油温度、压力等。2、提高发动机工作可靠性防止齿条卡死“飞车”减油复位同时迅速切断高压泵时油，关闭进气通道。3、对柴油机运行工况进行实际高精度控制微机对各种运行参数信息，进行监测处理迅速调节控制。实现柴油机运行工况实时高精度控制。4、较强的适应性对于不同用途不同机型的柴油机，柴油机电子控制系统应有较强的适应性。主要是电控单元EPROM的软件程序调整产品匹配适应能力。柴油机电控系统柴油机电子控系统组成与汽油机一样仍然有信号输入装置、电控单元、执行器三部分。一、传感器信号输入1、油门踏板位置传感器反应发动机的负荷信号及怠速确认，主控信号。2、转速传感器、曲轴位置传感器主控信号与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角。3、泵角传感器检测泵转角与曲轴位置传感器共同控制喷油量保证喷油正时改变时不影响喷油量。4、着火正时传感器检测燃烧室开始燃烧时刻修正喷油正时5、冷却液温度传感器控制发动机工作温度，修正喷油量与喷油正时。6、进气温度传感器检测进气温度、修正喷油量与喷油正时。7、进气压力传感器检测进气压力、修正喷油量与喷油正时。8、溢流环位置传感器检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢流环位置。9、正时活塞位置传感器检测电子控制定时器正时活塞位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。10、控制杆位置传感器检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆位置将喷射量的增减信号反馈给ECU11、控制套筒位置传感器检测电控分配式喷油泵调整器中控制筒位置将喷油量增减信号反馈给ECU12、发动机点火开关信号、空调信号、动力转向油压开关信号、空挡起动开关信号二、电子控制单元ECU功能与组成汽油机电控单元基本相同。三、执行器电动调速器、溢流控制电磁铁、电子控制正时控制阀、电子控制正时器、电磁溢流阀、高速电磁阀、电子液力控制喷油器等。柴油机电子控制系统类型结构及工作原理一、电子控制式喷油泵主体是普通喷油泵电子控制调速器和喷油提前角调节器电控式喷油泵分：1、柱塞式、2、分配式1、电子控制柱塞式喷油泵传感器：加速踏板位置传感器水温传感器N-TDC传感器（转速-凸轮轴位置传感器）起动开关、空调开关2、实际动作反馈信号：时间传感器控制杆位置传感器（电动调速器内）ECU对输入控制信号和反馈进行分析处理计算发出相应的喷油量及喷油提前角命令执行元件：电动调速器、电磁阀、执行精确喷油量和喷油提前角。1、喷油量控制ECU控制电动助推器上下移动，通过联杆机构变为控制杆水平移动，实现喷油量的增减控制。2、喷油提前角控制ECU控制电磁阀来控制发动机机油泵进入时间控制器的油压，使时间控制器动作改变喷油泵凸轮轴与油泵驱动轴曲轴相对位置来实现的。电磁阀结构双组式P孔道发动机主油道进入电磁阀R孔道回流通道，一部分机油流回发动机油底壳。A孔道控制油压流入时间控制器。ECU控制电磁阀调节R孔的回流量从而控制控制A通往时间控制器的油压控制调节活塞位置来实现喷油提前调节。时间控制器结构组成：缸筒、活塞、大小凸轮、法兰园盘受电磁阀控制的油压大小、活塞位置发生改变通过活塞上的销带动凸轮偏转带动法兰偏转一定角度实现喷油提前调节。2、电子控制分配式喷油泵组成：输入信号：加速踏板位置传感器、转速传感器、水温感器、燃油温度传感器、起动开关反馈信号：套筒位置传感器电控单元分析处理计算发出喷油量及喷油提前角参数命令。执行元件电动调速器时间控制器接受ECU指令精确控制喷油量和喷油提前角。油量调节器N146调节活塞位置传感器G149燃油温度传感器G81供油提前角自动调节机构供油提前角调节阀N108供油提前角调节油缸弹簧提前滚轮传力销压力腔与输油泵吸入端相通供油提前角调节阀N108燃油切断电磁阀N109弹簧电磁铁供油孔压缩室停机断油示意图1、喷油量控制是由ECU控制电动调速器中的控制套筒的位置来实现增减喷油量。转子式电磁执行器和油量控制机构组成工作原理：非对称磁极芯上绕有线圈ECU根据有关输入信号可通过改变占空比的方法控制流入线圈电流大小使转子在0-60%范围内旋转，通过转子轴端偏心安装的滚珠改变控制套筒的位置来实现喷油量的增减控制，转子上端有控制套筒位置传感器用以向ECU反馈喷油量的变化情况。2、喷油提前角的控制电控分配泵喷油提前角的控制由时间控制器（定时器）控制原理迅时控制阀受ECU控制正时活塞高压室和低压室的中间通路，控制通往正时活塞高压室的油压来实现对喷油提前角的控制。当正时控制阀线圈通电时高低压室相通正时活塞两端压力差消失，回位弹簧作用正时活塞回位使喷油时间推迟，反之正时控制阀断电，使喷油时间提前。柴油机轿车用电子控制VE型喷油泵（COVEC-I）日本五十铃公司4FB1柴油机电子控制系统（1-TEC）电动调速器的构成电动调速器剖面原理本田2L-THE型柴油机电子控制系统ECD有ECD-Ⅰ型和ECD-Ⅱ两种。ECD-Ⅰ型仍保留一部分机械控制机构只是喷油量及喷油提前角采用电子控制方式喷油量是采用电磁铁控制杆移动溢流环的位置来实现的。ECD-Ⅱ型在喷油量的控制方式有根本改变它是通过ECU控制电磁溢流阀、定时开关溢流通路实现控制喷油量的同时采用了着火正时传感器检测柴油混合气开始燃烧时刻更精确的控制喷油提前角。ECD-Ⅰ型柴油机电子控制系统输入信号：转速传感器、加速踏板位置、水温、进气温度、进气压力、发动机开关、空调、P/N档开关。反馈信号：溢流环位置、正时活塞位置控制喷油量的执行器：溢流控制电磁铁、喷油提前正时控制阀、进气节流阀、废气再循环、真空控制阀。1、喷油量控制溢流控制电磁铁使控制杆移动控制溢流环的位置来实现。流入定子线圈的电流在0.4-0.9A变化。2、喷油提前角正时控制电磁阀，控制正时来完成控制高低压室的柴油压力差来实现。五十铃4FB1-TEC丰田公司的2L-THE柴油机ECD-Ⅰ型、ECD-Ⅱ均采用这种喷油正时控制方式。ECD-Ⅱ型柴油机电子控系统1、喷油量只有燃油特征修正、低温起动修正、急减速修正。2、喷油提前角对负荷、转速、温度、压力、修正、实际燃烧开始时间修正、减小燃油十六烷值和大气条件变化的影响。3、怠速控制空调、发电机、动力转向、P/N档开关、引起发动机负荷变化，电控单元仍控制在目标稳定怠速同时反馈控制方式控制怠速喷油量4、各缸喷油量不均匀修正通过曲轴位置传感器检测曲轴转速变化来判断利用电磁溢流阀的快速响应及时修正各缸喷油量降低发动机波动5、进气节流控制是通过ECU控制电磁阀来控制进气节流阀控制怠速进气量，停车时关断进气降低怠速噪声停机振动。6、排气再循环控制减少排气中的NOX排放量，与汽油机电控系统相同。7、起动预热控制通过ECU控制预热塞的通电时间来提高柴油机低温起动和低温怠速运转。8、故障自诊断及安全保护功能与汽油机一样，出现故障跛行运转，点亮发动机故障灯缓慢回家。1、喷油量控制控制柱塞泵高压室与低压室的通路溢流阀的开启时刻改变柱塞的泵油行程（有效行程）来实现ECD-Ⅱ型系统电磁溢流阀直接控制溢流通路简单迅速、喷油量精确。a、停止喷油器干脆b、关闭时能保持高压室燃油压力c、响应快发动机高速时也能精确控制喷油量d、电磁阀线圈为12V或12V以下，功率消耗小ECD-Ⅱ系统电磁溢流阀双重阀结构，主阀为液压阀，开闭受燃油压力控制、辅助阀为电磁阀开闭受ECU控制。ECD-Ⅱ系统电磁溢流阀工作过程1、压缩喷射ECU向辅助阀通电辅助阀，关闭主阀右侧压力大于左侧压力关闭喷油器喷油2、辅助溢流ECU切断辅助阀电流、辅阀打开主阀右侧压力小于左侧压力右移增容减压3、主溢流辅助阀打开，泄压、主阀左移高压室压力迅速降低停止喷油ECD-Ⅱ系统喷油量控制方式共65齿在90°间隔上有四处缺2个齿两面个齿所对应的泵轴转角为5.625°对应曲轴转角为11.25°每一个缺齿部分的第一泵角脉冲信号对应的正好是柱塞开始泵油的位置0度喷油量不会因喷油提前角的改变而受影响1、喷油提前角的控制方式ECU根据泵角传感器和曲轴转角传感器来确定喷油提前角，泵角是开始喷射信号曲轴位置是基准位置参考确定基本提前角喷油提前角加速踏板位置和转速信号修正。曲轴位置传感器安装位置曲轴360°转角产生一个脉冲信号（新型）在曲柄上油泵驱动轮上（旧型）曲轴720°转角产生一个脉冲信号新型曲轴位置传感器大大提高了喷油提前角精度2、起动时喷油提前角控制起动时ECU根据加速踏板、车速、起动开关控制正时阀来控制喷油提前角开环控制在ECD-Ⅱ系统改变曲轴位置传感器位置（新型）使开环转为闭环反馈控制时的发动机低转速范围、减小每次起动时间偏差改善起动性能。3、着火正时传感器燃烧的光通过石英棒导入光敏三极管转为电信号，ECU根据实际着火时刻修正喷油提前角，1、减小因大气压力变化对发动机的影响，2、减小因不同十六烷值对发动机的影响，3、减小因喷油泵机械结构差异及其它因素对发动机的影响。喷油泵—喷油器式电控系统用高速电磁阀来控制喷油泵—喷油器泵喷嘴泵喷嘴必须安装到位。若泵喷嘴与缸盖不垂直，禁固螺栓会松动，引起泵喷嘴或