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1、汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术河南交院河南交院电控发动机电控发动机第九章 柴油发动机电控系统F学习目标：了解柴油机电控技术的发展与应用现状；了解柴油机电控系统的特点、基本组成和工作原理；了解柴油机电控燃油喷射系统的组成和分类；掌握电控分配泵喷射系统、电控泵喷嘴系统、电控共轨燃油系统的结构特点与检修。河南交院河南交院电控发动机电控发动机第九章 柴油发动机电子控制系统本章主要内容：本章主要内容：F一、概述F二、柴油机电子控制系统 F三、典型柴油机电控燃油喷射系统 F四、典型柴油发动机电子控制系统电路图F五、柴油机电控系统检修 河南交院河南交院电控发动机电控发动机前言随着电控
2、技术在汽车柴油机上应用的日益增多，控制精度不断提高，控制功能不断强大，加上共轨技术、“时间控制”燃油喷射技术、涡轮增压中冷技术、多气门技术、废气在循环技术等在汽车柴油机上应用的逐渐成熟。在轿车和轻型车动力竞争中，柴油机的发展势头令人瞩目，重型汽车中，柴油机更是一统天下。河南交院河南交院电控发动机电控发动机1.柴油机电控技术的发展 2.柴油机电控系统的优点 一、概述河南交院河南交院电控发动机电控发动机1.柴油机电控技术的发展按对供（喷）油量、供（喷）油正时、供（喷）油速率和喷油压力等的控制方式，电控技术在柴油机供给系统中的应用，经历了“位置控制”、“时间控制”、“时间一压力控制”或“压力控制”3
3、个阶段。河南交院河南交院电控发动机电控发动机1.柴油机电控技术的发展常规压力电控喷油系统或第一代柴油机电控燃油喷射系统：采用“位置控制”和“时间控制”的柴油机电控系统中的供（喷）油压力与传统柴油机供给系统相同。高压电控喷油系统或第二代柴油机电控燃油喷射系统：采用“时间-压力控制”或“压力控制”的柴油机电控系统可对喷油压力进行控制，且喷油压力较高。河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.柴油机电控系统的优点柴油机电控技术（EDC）与汽油机电控技术（EFI）有许多相似之处，整个系统都是由传感器、电控单元和执行器三大部分组成。柴油机电控技术有二个明显的特点：一个特点是其关键技术和技术难点就在柴油喷射
4、电控执行器上；另一个特点是柴油电控喷射系统的多样化。河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.柴油机电控系统的优点而与传统柴油机相比，采用电控技术的现代柴油机的主要优势如下：（1）提高燃油经济性和排放性；（2）改善工作可靠性；（3）低温起动更容易；（4）运转更稳定；（5）适应性能更强；（6）精确动力输出和负荷匹配；（7）增压控制的实现；（8）结构紧凑，维修方便。河南交院河南交院电控发动机电控发动机1.柴油机电子控制系统的基本组成和工作原理 2.现代柴油机电子控制系统 二、柴油机电子控制系统 河南交院河南交院电控发动机电控发动机1.柴油机电子控制系统的基本组成和工作原理 由于柴油机与汽油机使用的燃
5、料不同，结构(尤其燃料供给系统)和工作特点也存在很大差异，为此采用的电控技术也各有特点。河南交院河南交院电控发动机电控发动机（1）柴油机电子控制系统的组成 柴油机电子控制系统由信号输入装置、电子控制单元(ECU)和执行元件三部分组成。河南交院河南交院电控发动机电控发动机柴油机电控系统常用传感器 名称功 能加速踏板位置传感器检测加速踏板的位置，即发动机的负荷信号，此信号输入ECU后，与转速信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角，是柴油机电子控制系统的主控制信号。转速传感器、曲轴位置传感器检测发动机转速或曲轴位置，与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油机电控系统的主控制信号。泵角传
6、感器检测喷油泵轴转角，与曲轴位置传感器配合共同控制喷油量，并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。点火正时传感器检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。冷却液温度传感器检测发动机冷却液温度，修正喷油量及喷油正时。进气温度传感器检测进气温度，以修正喷油量及喷油正时。进气压力传感器检测进气压力，以修正喷油量及喷油正时。溢流环位置传感器检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢流环的位置。用于ECU控制系统。正时活塞位置传感器检测电子控制定时器正时活塞的位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。用于ECU控制系统。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的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给EC
7、U。控制套筒位置传感器检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。EG开关发动机点火开关，向ECU输入发动机工作状态信号。AC开关空调开关，向ECU输入空调工作状态信号，是怠速控制信号之一。动力转向油压开关检测动力转向管路油压的变化，所获信号是怠速控制信号之一。空挡起动开关向ECU输入自动变速器是否处于空挡位置信号，是怠速控制信号之一。河南交院河南交院电控发动机电控发动机（2）柴油机电子控制系统基本工作原理 柴油机电子控制系统与汽油机电子控制系统一样，各种输入信号通过传感器及其他信号输入装置输入电子控制单元，经输入回路输入微机。河南交院河南交院电控发动机
8、电控发动机2.现代柴油机电子控制系统（1）燃油喷射控制系统 内容功能功能供(喷)油量控制 柴油机电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一。在起动、怠速、正常运行等各种工况下，ECU根据发动机转速信号、负荷信号(加速踏板位置信号)和内存控制模型来确定基本供(喷)油量，再根据冷却液温度信号、进气温度信号、起动开关信号、空调开关信号、反馈信号等对供(喷)油量进行修正。供(喷)油正时控制 柴油机电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一。在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU根据发动机转速信号、负荷信号和内存的控制模型来确定基本的供(喷)油提前角，再根据反馈信号进行修正。供(喷)油速率和供(喷)油规律的控制 ECU
9、以柴油机转速信号和负荷信号作为主控制信号，按预设的程序确定最佳的供(喷)油速率和供(喷)油规律。喷油压力的控制 ECU以柴油机转速信号和负荷信号作为主控制信号，按预设的程序确定最佳的喷油压力，并对喷油压力进行闭环控制。柴油机低油压保护 柴油机机油压力过低时，ECU根据机油压力传感器信号减少供(喷)油量，降低转速并报警；当机油压力降到一定值以下时，则切断燃油供给，强制使发动机熄火。增压器工作保护 装有增压装置的柴油机，增压压力过高会造成中冷器和汽缸内最高压力升高；增压压力过低则会导致进气量不足使排气温度升高。因此ECU根据增压压力信号适当调节供(喷)油量，并在增压压力过高或过低时报警。河南交院河
10、南交院电控发动机电控发动机2.现代柴油机电子控制系统（2）怠速控制系统 内容内容功能功能怠速转速的控制怠速工况时，ECU以柴油机转速信号和负荷信号作为主控制信号，按内存程序确定怠速时的供(喷)油量，并根据冷却液温度信号、进气温度信号、空调开关信号、转速(反馈)信号等，对怠速供(喷)油量进行修正控制，使怠速转速保持稳定。各缸均匀性的控制在共轨式第二代柴油机电控燃油喷射系统中，由ECU分别对各缸的喷油器进行控制(顺序喷射控制)，ECU可以通过精确测定曲轴转速，根据各缸作功行程中曲轴转速的变化确定各缸供(喷)油量的偏差，然后进行补偿调节。河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.现代柴油机电子控制系统
11、（3）进气控制系统 内容内容功能功能进气节流控制ECU主要根据柴油机转速信号和负荷信号，控制设在进气管中的节气门开度，以满足不同工况对进气流量的不同要求。进气涡流控制ECU以柴油机转速和负荷作为主控制信号，按内存的程序对进气涡流强度进行控制，以满足不同工况对进气涡流强度的不同要求。气门驱动控制ECU根据柴油机转速信号和负荷信号，按内存程序控制气门驱动机构，以改变配气正时和气门升程，满足发动机不同工况的要求。河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.现代柴油机电子控制系统（4）增压控制系统（5）排放控制系统（6）起动控制系统（7）巡航控制系统（8）故障自诊断和失效保护系统（9）柴油机与自动变速器的
12、综合控制系统河南交院河南交院电控发动机电控发动机三、典型柴油机电控燃油喷射系统 1.柴油机电控燃油喷射系统的组成和分类 2.电控分配泵喷射系统 3.电控泵喷嘴系统 4.电控共轨燃油系统 河南交院河南交院电控发动机电控发动机1.柴油机电控燃油喷射系统组成和分类（1）柴油机电控燃油喷射系统的组成柴油机电控系统由传感器、执行器和发动机电控单元(ECU)组成。传感器检测出发动机或喷油泵本身的运行状态；发动机电控单元(ECU)根据各个传感器的信息，控制发动机的最佳喷油量、最佳喷油时间；执行器根据计算机的指令，准确控制喷油量和喷油时间。河南交院河南交院电控发动机电控发动机1-发动机转速传感器；2-油量控制
13、齿杆；3-齿杆控制电磁线圈；4-齿杆位置传感器；5-功率放大器；6-发动机润滑油控制 河南交院河南交院电控发动机电控发动机（2）柴油机电控燃油喷射系统的分类 柴油机电控燃油喷射系统根据其直接控制的量(喷油量)控制方式可分为位置控制和时间控制两类。柴油机电控系统根据其产生高压燃油的机构，分为：直列泵电控喷射系统、直列泵电控喷射系统、直列泵电控喷射系统、直列泵电控喷射系统、电控分配泵喷射系统、电控分配泵喷射系统、电控分配泵喷射系统、电控分配泵喷射系统、泵喷嘴电控喷射系统、泵喷嘴电控喷射系统、泵喷嘴电控喷射系统、泵喷嘴电控喷射系统、单体泵电控喷射系统、单体泵电控喷射系统、单体泵电控喷射系统、单体泵电
14、控喷射系统、共轨式电控喷射系统。共轨式电控喷射系统。共轨式电控喷射系统。共轨式电控喷射系统。河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.电控分配泵喷射系统（1）电控分配泵喷射系统结构和原理电控分配泵燃油喷射系统根据各种传感器的信息检测出发动机的实际运行状态，由计算机完成喷油量控制、喷油时间控制和怠速转速控制。电控分配泵系统按喷油量、喷油时间的控制方法可分为两类：位置控制式和时间控制式。河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.电控分配泵喷射系统（2）时间控制式电控分配泵系统 河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.电控分配泵喷射系统（3）电控轴向压缩式分配泵系统
15、电控轴向压缩式分配泵的特点如下：对重要参数的进一步处理是目前机械泵无法实现的，电子控制使发动机在整个运行期间都有极高的精确度；灵活的匹配使发动机特性和排放控制达到最佳，全负荷喷油量曲线与调速特性和液压配置无关；取消机械装置而显著地减少了喷油泵所需空间；进一步改善车辆的行车特性，能与其他汽车电子系统相结合，使汽车更加舒适、经济、环保和安全。河南交院河南交院电控发动机电控发动机2.电控分配泵喷射系统（3）电控轴向压缩式分配泵系统 河南交院河南交院电控发动机电控发动机3.电控泵喷嘴系统（1）泵喷嘴结构和工作原理 泵喷嘴，就是喷油泵与控制单元和喷嘴组合在一起，即高压油管长度为零的燃油系统。它安装在缸盖
16、上，每个缸都有一个。由于无高压油管，所以可消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响，高压容积大大减少，因此可产生所需的高喷射压力。同带喷嘴的分配式喷射系统一样，泵喷嘴具有如下功能：（1）产生燃油喷射所需的压力；（2）按正确的时间和正确的喷油量喷油。河南交院河南交院电控发动机电控发动机3.电控泵喷嘴系统（2）TDI系统电控泵喷嘴 电控泵喷嘴的结构（如右图所示）河南交院河南交院电控发动机电控发动机4.电控共轨燃油系统（1）电控共轨系统的组成和工作原理 从功能方面分析，电控共轨系统可以分成两大部分：电控系统和燃料供给系统。河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机共轨管河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机河南交院河南交院电控发动机电控发动机（1）共轨系统的组成和工作原理供油泵将燃油加压成高压，供入共轨内，储存在共轨内的燃油在适当的时刻通过喷油器喷人发
