柴油机电控喷射系统教材

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1、柴油机电控燃油喷射系统 ( ECD),柴油机电控技术概述 柴油机电控燃油喷射系统功能与组成 柴油机供（喷）油量控制 柴油机供（喷）油正时控制,柴油机电控燃油技术（EFI): 由电子控制系统根据收集到的各种传感器信息，按预设的程序进行计算，通过控制各执行器来控制喷油量、喷油压力、喷油时间、喷油率和其他附加控制功能。 ECD：柴油机电控燃油喷射系统,汽、柴油机电控燃油喷射系统不同点分析 1 传感器 在EFI系统中，以空气流量传感器传来的空气流入量作为控制基础，为汽油机各个工况提供最佳空燃比。 为了降低排污，采用闭环控制，氧传感器废气中氧含量信号，反馈给ECU，由ECU修正喷油，把空燃比控制在理论空

2、燃比附近，并配合使用三元催化反应器后处理装置，使排气的有害成分CO，HC，NOx等大幅度降低。装有爆震传感器,ECU检测到爆震信号后，即将点火时间推迟，以避免爆震。 在ECD系统中，ECU根据加速踏板位置和柴油机转速等传感器的输入信号，作为供油量的控制基础，然后根据其他传感器的信号，对基本喷油量进行修正。加速踏板位置传感器，只是把驾驶员的意志传给ECU，驾驶员并不实际操纵供油量。 柴油机的平均过量空气系数1，柴油机排气中残留的氧气量较多，使氧传感器的控制不灵敏(1附近最灵敏)，所以ECD系统不装氧传感器。,2 控制功能 汽、柴油机工作原理的不同决定了柴油机没有点火系统，所以柴油机没有点火正时的

3、控制，也不设爆震传感器。如同汽油机点火正时的控制，柴油机有供油时刻的控制，即最佳供油提前角的控制。 3 反馈控制 ECD系统由喷油泵供油量调节电磁阀反馈控制，修正供油量。由喷油提前器反馈控制，修正供油时刻。而EFI系统喷油器没有反馈控制。,ECD系统工作原理 在ECD系统中，ECU根据加速踏板位置传感器和柴油机转速传感器的输入信号，首先算出基本喷油量；然后根据冷却液温度、进气温度、进气压力等传感器信号以及起动机信号，对基本喷油量进行修正，最后计算出供油量调节套筒的目标位置。ECU把供油量调节套筒的实际位置与目标位置相比较，并对输给供油量控制电磁阀的电流进行调整，即按供油量调节套筒位置传感器信号

4、进行反馈修正之后，精确地确定柴油机在工况下的最佳供油量。,第一节、柴油机电控技术概述,一、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。 柴油机电控系统的开发研究从20世纪70年代开始，经历了三代： 位置控制 时间控制 时间压力控制（压力控制）,柴油机电控技术的发展： 第一代（位置控制方式）,保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构，只是取消了机械控制部件（调速器等），增加了传感器、ECU、执行器等组成的控制系统，使控制精度和响应速度得以提高。 优点：柴油机的结

5、构几乎不需改动，便于对现有柴油机进行升级换代。 缺点：响应慢，控制精度不高，供油压力不能控制。 在直列柱塞泵上实施位置控制的有： 日本电装公司的ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系统；德国波许公司的EDR系统；美国的PEEC系统等。 在分配泵上实施位置控制的有：日本电装公司的ECD-V1系统；德国波许的EDC系统；美国的PCF系统等。,柴油机电控技术的发展： 第二代（时间控制方式）,基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构，通过高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷油结束。因此可实现供油量控制，又可实现供油正时的控制。 优点：控制自由度更大，

6、供油加压与供油调节在结构上相互独立，使喷油泵结构得以简化，强度得到提高。高压喷油能力大大加强。 缺点：供油压力无法控制。,在分配泵上实施时间控制的有：日本电装公司的ECD-V3系统；美国Stanadyne公司的DS型和RS型（DS型已用于GM公司1994年的增压柴油机上，RS型已用于GM公司的客货两用车和越野车）；日本丰田公司的ECD-2系统，等等。 电控泵喷嘴系统有：德国波许公司的PDE27/PDE28系统，等等。,柴油机电控技术的发展： 第三代（时间-压力方式）,这是国外于20世纪90年代中期研制的一种新型柴油机电控技术。 1、基本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

7、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-压力控制。 2、油泵并不直接控制喷油，而仅仅向共轨供油以维持所需的共轨压力，并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力。,1、优点：可实现高压喷射（最高达200Mpa），喷射压力独立于发动机转速，可实现理想喷油规律，具有良好的喷射特性。 共轨喷射系统是柴油机燃油系统的一个发展方向。目前在卡车和轿车柴油机上得到广泛应用，发展速度十分惊人。 国外典型共轨喷射系统：日本电装公司的ECD-U2系统；美国BKM公司的servojet系统；美国Caterpiller公司的HEUI系统，等等。,与传统的

8、机械控制柴油喷射系统相比， 电控柴油喷射系统(ECD)特点：,1)机械控制喷射系统的基本控制信息是柴油机的转速和加速踏板的位置，而电控喷射系统则通过许多传感器检测柴油机的运行状态和环境条件，并由电控单元计算出适应柴油机运行状况的控制量，然后由执行器实施。因此控制精确、灵敏。而且在需要扩大控制功能时，只需改变电控单元的存储软件，便可实现综合控制。 2)机械控制喷射系统往往由于设定错误和磨损等原因，而使喷油时刻产生误差。但是，在电控喷射系统中，总是根据曲轴位置的基本信号进行再检查，因此不存在产生失调的可能性。 3)在电控喷射系统中,通过改换输入装置的程序和数据,可以改变控制特性,一种喷射系统可用于

9、多种柴油机。在此过程中不需要机械加工，故可缩短开发新产品的周期，有利于降低成本。,二、柴油机电控燃油喷射系统的优点,1、改善低温起动性 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 2、降低氮氧化物和烟度的排放 采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。 3、提高发动机运转稳定性 采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。,柴油机电控燃油喷射系统的优点,4、提高发动机的动力性和经济性 柴油机电控系统中，ECU根据

10、传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。 5、控制涡轮增压 采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 6、适应性广 只要改变ECU的控制程序和数据，一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上，而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制，有利于缩短柴油机电控系统开发周期，并降低成本，从而扩大柴油机电控系统的应用范围。,第二节、柴油机电控系统的功能与组成,一、柴油机电控系统的内容及功能 1喷油量控制 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 8进气涡流强度控制 9起动预热控制 1

11、0故障自诊断及故障保护功能,喷油量控制 发动机转速信号 （基本喷油量） 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） 通过电磁溢流阀的快速响应，对喷油量进行十分精确的控制,电控系统的功能,1、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。,电控系统的功能,2、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控制怠速喷油量，

12、使怠速控制在目标转速。,电控系统的功能,3、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。,电控系统的功能,4、废气再循环控制（EGR） ECU主要根据柴油机转速和负荷信号，按内存程序控制EGR阀开度，以调节EGR率。减少排气中的NOX排放量，与汽油机电 控系统相同。 5、进气节流控制 在怠速时，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

13、气门，中断进气，减轻发动机的振动。,电控系统的功能,6、增压控制 柴油机的增压控制主要是由ECU根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力信号等，通过控制废气旁通阀的开度或废气喷射器的喷射角度、增压器涡轮废气进口截面大小等措施，实现对废气涡增压器工作状态和增压压力的控制，以改善柴油机的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪声。 电控系统控制增压压力和进气量、空燃比。,电控系统的功能,7、进气涡流强度控制 系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速及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。 8、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

14、机低温起动和低温怠速运转。,电控系统的功能,9、故障自诊断功能及故障保护功能 包含故障自诊断和失效保护两个子系统。柴油机电控系统出现故障时，自诊断系统将点亮仪表盘上的“故障指示灯”，提醒驾驶员注意，并储存故障码，检修时可通过一定的操作程序调取故障码等信息；同时失效保护系统启动相应保护程序，使柴油能够继续保持运转或强制熄火。,电控系统的功能,10、巡航控制 带有巡航控制功能的柴油机电控系统，当通过巡航控制开关选定巡航控制模式后，ECU即可根据车速信号等自动维持汽车以一定车速行驶。 11、柴油机与自动变速器的综合控制 在装用电控自动变速器的柴油车上，将柴油机控制ECU和自动变速器控制ECU合为一体

15、，实现柴油机与自动变速器的综合控制，以改善汽车的变速性能。,电控系统的功能,二、电控柴油机喷油提前角的控制方式,一、开环控制： 1、输入信号：活塞位置、发动机转速、总供油量、冷却液温度 2、控制方法：电磁阀控制流入、流出活塞的通路，使活塞到达所要求的位置,电控柴油机喷油提前角的控制方式,二、闭环控制： 1、输入信号：喷油传感器（或点火正时传感器）的信号 2、控制方法：ECU根据实际喷油正时，通过电磁阀控制正时活塞使之回到调整点,电控柴油机喷油提前角的控制方式,三、开环-闭环综合（复合式）控制： 1、输入信号：活塞位置、发动机转速、总供油量、冷却液温度、喷油传感器（或点火正时传感器）的信号 2、

16、控制方法：当调整点与实际喷油正时出现误差时，控制系统使活塞移动， 迅速达到调整点,三、柴油机电控系统的组成,柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6MPa） 。 各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基本组成由传感器、（电子控制单元）ECU、执行元件三部分组成。,电控柴油喷射系统组成,（1）传感器： 实时检测柴油机与汽车的运行状态，以及驾驶员的操 作意向和操作量等信息，并将其传输给电控单元。 （2）电子控制单元（ECU） 根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执行令信号。 （3）执行元件 执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。从而调节柴油机的运行状态。,基本传感器,执