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1、 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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、,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
7、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 AA014缸单体泵电磁阀“高” A315缸单体泵电磁阀“低” A025缸单体泵电磁阀“高” A326缸单体泵电磁阀“低” A036缸单体泵电磁阀“高” A332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A09G3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A4
8、1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 A161缸单体泵电磁阀高 A464缸单体泵电磁阀“低” A172缸单体泵电磁阀“高” A471缸单体泵电磁阀“低” A183缸单体泵电磁阀“高” A483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
9、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K0
10、4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K60CAN 1低 K14速度设定地多状态开关未使用K61CAN 2低 K15速度设定信号多状态开关未使用K62CAN 2高 K16地未使用K63油水混合传感
11、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K20OBD 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K28T15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
12、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K82CAN 1高 K36预留模拟信号传感器信号未使用K83PWM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 K85PWM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
13、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
