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1、柴油机电控技术徐胜云教学目的和要求、教学重点和难点一、教学目的和要求掌握柴油机的三代电控燃油喷射系统的划分方法及其在喷油量控制、喷射压力控制、喷射定时控制、喷油速率控制等方面的区别；掌握柴油机电控系统是如何实现喷油过程和进气过程的综合管理的；了解柴油机电子控制燃油喷射系统的发展过程及发展趋势；柴油机废气后处理各种措施及相应装置的基本工作原理。二、教学重点和难点掌握柴油机电控系统是如何实现喷油过程和进气过程以及三代柴油电控燃油喷射系统的工作原理。课程内容一、柴油机的工作原理、柴油机的基本结构二、柴油机电控技术的概述、柴油机电子控制系统内容及功能三、柴油机电控系统组成传感器、执行器四、本田2L-T
2、HE型柴油机电子控制系统ECD五、喷油泵喷油器式电控系统温故知新新新课课教学教学专题小结布置作业专题总结观看主要部件动画演示知识就是力量温故知新一、柴油机的工作原理二、柴油机的基本结构三、传统柴油机供油原理发动机工作行程发动机工作行程预燃室方式：柴油发动机中有预燃室，燃油喷入炽热的预燃室内。喷油嘴预热塞预燃室喷射方式涡旋室方式：本发动机采用导入辅助室内的燃烧方式。喷射方式带喷嘴的喷嘴支架预热塞旋涡室直喷方式：燃油直接喷入活塞上面的燃烧室内。喷射方式一个中央喷嘴支架周围各有两个进气门和两个排气门。中央喷嘴是垂直的，再加上活塞凹坑在中央位置，所以，燃油可均匀分配到燃烧室内。四气门技术进气道中央喷嘴
3、支架排气阀排气道进气阀配气机构气门是这样布置的：每个气缸上的每个凸轮轴驱动一个进气门和一个排气门。气门排气门进气门排气道进气道凸轮轴每个气缸有两个分开式的进气道涡旋道的形状是：吸入的空气在该通道内要形成涡旋运动。这样才能在每个气缸内形成强涡流。充气道的形状是：吸入的空气应直达气缸内。这样才能保证在转速高时，气缸能快速充气。进气道充气道涡旋道吸入空气排气通道汇成一个总通道，称叉形管通道排气道叉形管通道发动机的24个气门由4个凸轮轴驱动，每个凸轮轴操纵3个进气门和3个排气门。每个气缸盖上有一根凸轮轴由曲轴经齿形皮带传动。凸轮轴斜齿圆柱齿轮副凸轮轴齿型皮带曲轴凸轮轴传动机构另两个凸轮轴经斜齿圆柱齿轮
4、副来传动。因此同一缸盖上的两个凸轮轴转向相反。凸轮轴传动机构凸轮轴调整标记齿型皮带斜齿圆柱齿轮副气门由凸轮经摇臂来控制。摇臂支撑在固定的液压气门间隙补偿元件上。凸轮轴传动机构气门间隙凸轮气门带气门间隙补偿元件的摇臂由于采用了滚动式摇臂，配气机构的摩擦功率损失大大减小了。而且效率得到提高，燃油消耗及废气排放均降低。凸轮轴传动机构液压挺杆摇臂滚子安装上的凸轮轴（空气轴）带滚针轴承的滚子摇臂配气机构摩擦压力对比滑动式滚动式发动机转速摩擦压力气门间隙补偿元件的结构气门间隙补偿元件凸轮摇臂气门间隙补偿元件活塞机油入口上部机油腔下部机油腔滚珠滚珠弹簧活塞弹簧气门平衡轴的作用：用来平衡发动机的摆动。平衡轴曲
5、柄机构对于6缸V型发动机来说，其活塞力的方向是按V型角方向作用的。因此扭矩无法相互抵消。这种无法抵消掉的扭矩就会使发动机处于摆动状态。曲柄机构活塞连杆中点曲轴发动机为了避免这种摆动，发动机上装有平衡轴。平衡轴上有两个平衡块，它们按180度布置。曲柄机构平衡重平衡轴平衡重平衡轴位于油底壳上部，由曲轴经链条传动。链条是从驱动轮底部穿过的，故平衡轴与曲轴转向相反。曲柄机构曲轴平衡轴机油泵驱动轮导向轮HydraulikflssigkeitKunststoffkrperAtmosphreLuftGehuse有两个液压式发动机悬置，无论发动机处于何种转速，这两个悬置均可防止发动机的振动传至车身上。这种减振
6、适用于两种工况：怠速工况及行驶工况。.橡胶膜片与大气相通的气道电液式发动机悬置电磁阀下腔橡胶套喷嘴通道液压油大气空气塑料基体壳体发动机悬置机油压力调节阀机油泵安全阀机油止回器旁通阀压力限制阀有压机油无压机油机油温度传感器废气涡轮增压器机油滤清器气门间隙补偿元件活塞喷油冷却压力限制阀真空泵凸轮轴压力限制阀机油冷却器平衡轴油底壳油泵压力调节阀安全阀机油止回器旁通阀压力开关机油止回器喷嘴阀机油循环机油循环活塞内有环形冷却通道。这个冷却通道可使活塞环周围的温度降低约30C。冷却通道活塞机油喷嘴节流点对于25lV6TDI4V发动机，其缸体通气装置，机油分离器及机油滤清器都集成在一个部件内。压力调节阀机油
7、滤清器来自缸体的空气压力调节阀通向进气道的空气机油分离器收集罐至油底壳缸体通风在发动机前面的曲轴箱上加装了通气导向装置，这样可减少发动机通气中的机油含量。缸体通风通气导向排出的气体通气导向旋转式油雾分离器发动机冷态时，冷却液不流经散热器，这样可使发动机很快达到正常工作温度。小循环大循环膨胀罐自动变速箱机油冷却器与散热器一体发动机冷却器机油冷却器水泵节温器热交换器冷却液循环第一节柴油机电控技术的发展柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。国际上受日益严格的排放法规限止，目前柴油机
8、电子控制技术在国外达到60%-90%。柴油机电控喷射系统可分为两大类：位置控制系统和时间控制系统柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间压力控制（压力控制）下一页第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统）优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。下一页第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统）改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间压
9、力控制”或“压力控制”。特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。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6进气节流控制7增压控制1喷油量控制二、柴油机电子控制系统内容及功能发动机转速信号（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
10、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一、喷油量控制二、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。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。三、怠速控制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
11、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
12、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
13、两次喷油间就能达到调整点。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。柴油机电子控制的优点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。小结柴油机与汽油机在电控喷射方面的主要差别在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差
14、别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比（汽油与空气的比例），柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小，而柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置（油门拉杆位置）来决定的。因此，基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正，确定最佳喷油量的。柴油机电控系统组成喷油嘴径向柱塞分配式喷油泵燃油滤清器油箱带背压腔的燃油泵燃油供给示意图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
15、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。1
16、0、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DieSensoren传感器DerGeberfrMotordrehzahlG28DerGeberfrMotordrehzahlG28发动机转速传发动机转速传感器感器SignalverwendungSignalverwendung信号的使用DieMotordrehzahlisteineweitereGrezurBerechnungderKraftstoffmenge.DasobereTotpunkt-SignalwirdzurberprfungdesEinspritzbeginnsverwendet.发动机转速也是用于计算供油量的一个因素，上死点信号被用于喷射起始的监控AuswirkungbeiSignalausfallAuswirkungbeiSignalau
