道依茨(DEUTZ)电控单体泵电控发动机基本原理(包括系统,ECU,传感器,机械部分)1.1、电控单体泵系统简介 道依茨电控单体泵系统是一个新型的全电子控制柴油机燃油喷射系统,它不再采用机械调速器(没有齿杆装置),而是通过控制电控单体泵上的电磁阀实现喷油量和喷油定时的控制该电控系统采用的是第二代时间控制方式,与采用位置控制的第一代电子喷射控制相比,具有响应速度快、控制精度高等优点并且电子控制单元ECUEDC16采用扭矩控制策略,可以灵活地控制发动机输出扭矩,更好地满足整车动力的需求因此,该系统能够满足国家第三阶段(欧3)及后续的排放法规的要求1.2、电控单体泵系统组成 电控单体泵系统组成如下图所示: 电控单体泵系统可大体地划分为两个部分:燃油系统:低压油路、喷射模块;电控系统:电控单元(ECU)、传感器,以及线束1.2.1燃油系统1.2.1.1 低压油路如下图所示,包括油箱、两级燃油滤清器(其中初燃油滤清器需带手油泵)、输油泵、溢流阀(在发动机缸体上),以及低压管路其作用是以一定的压力输送燃油1.2.1.2 喷射模块如下图所示,包括电控单体泵、机械喷油器,以及短的高压油管。
其作用是将一定量的燃油在非常精确的时刻以极高的压力喷射到燃烧室中道依茨电控单体泵是直接安装在发动机的缸体上,由发动机凸轮轴驱动,因此,整个系统刚度高、单体泵很容易拆装,便于维修更换1.2.2 电控系统如下图所示,包括电控系统的核心部件:电控单元(ECU),各种传感器:曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器、进气温度压力传感器、冷却水温度传感器、燃油温度传感器、机油压力传感器(可选)、油门踏板位置传感器、大气压力传感器(安装在ECU内部),以及将它们连接起来的线束其作用是ECU根据各传感器提供的信息,如油门踏板位置、发动机转速等,计算发动机输出的扭矩、喷油量、供油开始时刻、供油持续期等,进而通过控制电控单体泵的电磁阀的通断电,实现最终喷射1.3 电控单体泵系统工作原理电控单体泵系统喷射模块的内部结构如下图所示:单体泵通常装在发动机缸体上,通过滚轮由发动机凸轮轴上的凸轮驱动挺柱体,柱塞回位弹簧相对发动机凸轮轴压紧滚轮,挺柱体使泵体中的柱塞上下运动,燃油通过内装在发动机缸体内的输油口注入泵中的柱塞腔工作原理:电控单体泵喷射系统的工作过程分为以下几个阶段:单体泵电磁阀安装在单体泵的上部,电磁阀断电时,回油道打开,单体泵内的柱塞即使已开始泵油,也不能建立高压,只有当电磁阀通电时,回油油道关闭,油压才迅速升高;高压燃油经过高压油管进入喷油器使其喷油。
电磁阀断电时,回油油道打开,迅速溢流卸压,喷油停止电磁阀通电的持续时间决定了循环供油量充油过程:电磁阀不通电,当柱塞下移时,喷射系统内部压力将低于低压油路的喷油压力,此时低压系统燃油将通过柱塞套上的进油口进入高压喷射系统充油过程如图所示旁通过程:当柱塞上升时,柱塞腔里的燃油被压缩,但是如果电磁阀仍处于断电状态,那么柱塞腔里的燃油压力将由回油溢流阀的开启压力决定,远低于喷油器的开启压力,这样燃油将通过回油通道流回到油箱喷射过程:柱塞上升过程中,如果电控单元(ECU)在某个特定时刻发出了一个控制喷油脉冲信号,使电磁阀通电,这时回油通道被关闭,柱塞腔形成了一封闭容积,随着柱塞上升,封闭容积里的燃油被压缩,压力迅速上升,并且喷油器的嘴端压力也急剧上升,当压力高于喷油器的开启压力(约300bar)时,喷油器打开,燃油喷到燃烧室中最高喷射压力可达1800bar卸荷过程:当控制喷油脉冲信号终止时,电磁阀断电,回油通道重新打开,燃油由此溢流,柱塞腔以及喷嘴压力迅速下降,喷嘴闭合,喷射过程结束基本结构与功能2.1 电控单元(ECU)电控单元是整个电子控制系统的核心部件,它由单片机硬件电路和控制软件组成,负责信息的采集、处理、计算和执行,并将运行结果作为控制指令输出到执行器(单体泵电磁阀),并对整个电控系统进行故障诊断。
发动机ECU通过传感器采集的信号不断检查发动机的状态,计算符合条件的燃油喷射量等,启动执行器以及将发动机控制到最佳状态,ECU也具有自诊断功能,可用于记录系统故障,便于诊断工具进行故障诊断电控单元为德国博世(BOSCH)公司生产的EDC16UC40(3601115-66D)2.1.1 电控单元的引脚定义ECU插接器A、K区管脚(PIN)排列如图所示针脚定义说明针号 定 义 备 注 针号 定 义 备 注发动机端 AA01 4缸单体泵电磁阀“高” A31 5缸单体泵电磁阀“低” A02 5缸单体泵电磁阀“高” A32 6缸单体泵电磁阀“低” A03 6缸单体泵电磁阀“高” A33 2缸单体泵电磁阀“低” A04 - 未使用 A34 预热继电器"负" A05 - 未使用 A35 发动机停机开关 A06 地 未使用 A36 - 未使用A07 曲轴速度传感器,屏蔽 A37 - 未使用A08 轨压传感器"地" 未使用 A38 - 未使用A09 G3 未使用 A39 燃油温度传感器"地" A10 凸轮轴传感器"信号正" A40 进气压力温度传感器压力"信号" A11 燃油压力传感器"地" 未使用 A41 冷却液温度传感器"地" A12 曲轴速度传感器"信号负" A42 - 未使用A13 机油压力传感器"正" A43 轨压传感器"信号" 未使用A14 进气压力传感器"正" A44 地 未使用A15 起动机LS 未使用 A45 排气制动继电器"负" A16 1缸单体泵电磁阀"高" A46 4缸单体泵电磁阀“低” A17 2缸单体泵电磁阀“高” A47 1缸单体泵电磁阀“低” A18 3缸单体泵电磁阀“高” A48 3缸单体泵电磁阀“低” A19 油量测量单元,电压"高" 未使用 A49 燃油流量测量单元 LS 未使用A20 凸轮轴位置传感器信号,屏蔽 A50 凸轮轴位置传感器"信号负" A21 预热传感器开关 未使用 A51 机油压力传感器"地" A22 外部EGR驱动器"地" 未使用 A52 燃油温度传感器"信号" A23 进气压力传感器"地" A53 进气压力温度传感器温度"信号" A24 预热继电器"正" A54 燃油压力传感器地 未使用A25 火焰预热供油阀继电器"高"HS 未使用 A55 地 未使用A26 轨压传感器电源"正" 未使用 A56 机油压力传感器输入"信号" A27 曲轴速度传感器"信号正" A57 燃油压力传感器"信号" 未使用A28 曲轴箱压力传感器"正" 未使用 A58 冷却液温度传感器"信号" A29 排气制动继电器"高" A59 火焰预热供油阀继电器"负"LS 未使用A30 起动机 HS 未使用 A60 发动机内部制动或IEGR 未使用针号 定 义 备 注 针号 定 义 备 注整车端 KK01 电瓶正 K48 发动机转速输出 K02 电瓶负 K49 - 未使用K03 电瓶正 K50 地 未使用K04 电瓶负 K51 - 未使用K05 电瓶正 K52 手动预热开关 未使用K06 电瓶负 K53 车速传感器"信号地" K07 主继电器2"高" 未使用 K54 排气制动开关信号 K08 油门踏板位置传感器2"负" K55 诊断灯 K09 油门踏板位置传感器1"信号" K56 巡航控制器,"设置/加速" K10 用户自定义温度传感器"地" 未使用 K57 - 未使用K11 用户自定义温度传感器"信号" 未使用 K58 低怠速开关1 未使用K12 油位传感器"地" 未使用 K59 风扇速度传感器信号 未使用K13 油位传感器"信号" 未使用 K60 CAN 1低 K14 速度设定"地"多状态开关 未使用 K61 CAN 2低 K15 速度设定"信号"多状态开关 未使用 K62 CAN 2高 K16 地 未使用 K63 油水混合传感器"地" 未使用K17 主刹车开关信号 K64 油水混合传感器"信号" 未使用K18 地 未使用 K65 马力提升开关 未使用K19 超驰开关 未使用 K66 机油温度传感器"信号" 未使用K20 OBD 灯 未使用 K67 - 未使用K21 - 未使用 K68 - 未使用K22 油门踏板位置传感器1"正" 未使用 K69 - 未使用K23 风扇速度传感器"正" 未使用 K70 温度报警灯 未使用K24 预留模拟信号传感器"正"G2 未使用 K71 机油报警灯 未使用K25 通讯接口1K-Line K72 主继电器 K26 预留PWM输出 未使用 K73 主继电器2"高" 未使用K27 扭矩PWM输出 未使用 K74 发电机 D 未使用K28 T15开关到BAT+ K75 车速传感器输入信号 K29 - 未使用 K76 机油温度传感器"地" 未使用K30 油门踏板位置传感器1"负" K77 巡航控制器,"ON/OFF" K31 油门踏板位置传感器2"信号" K78 巡航控制器,"设置/减速" K32 用户自定义温度传感器"信号" 未使用 K79 空调开关 K33 用户自定义温度传感器"地" 未使用 K80 辅助刹车开关信号 K34 排气温度传感器"信号" 未使用 K81 低怠速开关2 未使用K35 排气温度传感器"地" 未使用 K82 CAN 1高 K36 预留模拟信号传感器"信号" 未使用 K83 PWM调节阀传感器"信号" 未使用K37 预留模拟信号传感器"信号" 未使用 K84 风扇速度传感器"信号" 未使用K38 巡航控制器,"恢复" K85 PWM调节阀传感器"地" 未使用K39 预留PWM输出"地" K86 地多状态开关 未使用K40 离合开关信号K87 控制器模式选择开关 未使用K41 地 未使用 K88 - 未使用K42 - 未使用 K89 信号多状态开关 未使用K43 发动机起动开关 未使用 K90 风扇控制器 LS 未使用K44 - 未使用 K91 - 未使用K45 油位传感器"正" 未使用 K92 预热指示灯 K46 油门踏板位置传感器2"正" K93 - 未使用K47 - 未使用 K94 发动机运行指示灯 未使用2.1.2 电控单元功能整个电控系统的功能都是通过电控单元的软硬件来实现的,其核心控制功能是柴油的喷射控制,同时也具有其它的控制功能,这些控制功能决定了发动机和整车的动力性、经济性和排放。
主要包括以下几种控制功能:2.1.2.1 起动控制 对于一台发动机,为确保起动的可靠性和起动烟度排放要求,喷油定时和起动扭矩必须根据以下方式设定:喷油定时f(转速,喷油量,冷却液温度)起动扭矩f(转速,冷却液温度,起动时间) 起动控制功能一直处于激活状态直到发动机转速超过起动结束转速,进入到怠速控制,只有到这个时候,驾驶员才能对发动机进行操作起动停止转速由冷却液温度和大气压力决定2.1.2.2 低怠速控制 当发动机进入到怠速控制阶段,怠速控制器起作用,控制发动机的运转怠速控制器是一个纯PID控制器,由该控制器保持怠速转速为一个常数 怠速转速与冷却液温度相关,例如:在发动机温度低时的怠速转速比温度高时的转速要高此外,如果油门踏板出现故障,怠速转速将提高,以保持一个驾驶者。