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1、电控柴油机技术基础电控柴油机技术基础吕旭1电控柴油机的发展电控柴油机的发展2传统柴油机喷油泵3输油泵输油泵调速器调速器泵体泵体分泵分泵驱动轴驱动轴传统柴油机分泵4柱塞偶件柱塞偶件驱动机构驱动机构出油阀偶件出油阀偶件油量调节油量调节机构机构传统柴油机柱塞副工作原理5柴油机的第二次技术突破涡轮增压技术涡轮增压，是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。
2、6柴油机的第二次技术突破增压中冷技术柴油机中间冷却技术的类型分为两种，一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行冷却，另一种是利用散热器冷却，也就是用外界空气冷却。小型柴油机大都采用空气冷却式中冷器。 空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到个散热器中，利用风扇提供的冷却空气强行冷却，可将增压空气的温度冷却到50至60摄氏度。7电控柴油机的发展发展阶段发展阶段控制特点控制特点喷油量喷油量喷油喷油时间时间喷油压力喷油压力喷油速率喷油速率第一代凸轮压油+位置控制供油可调可调不可调不可调第二代凸轮压油+时间控制供油可调可调不可调不可调第三代燃油蓄压+时间压力控制供油（高压共轨）可调可调可调可调8第一代电
3、控柴油机缺点：控制精度低；自由度差第二代类型：电控分配转子泵、电控泵喷嘴、电控单体泵电喷发动机的特点电喷发动机的特点9共轨系统工作原理简图10共轨系统工作过程11电喷系统的调节特点电喷系统的调节特点u喷油量 驾驶员通过电子油门提供驾驶意图控制器ECU控制整个运行范围内的喷油量可以有几十种喷油量控制模式（瞬态与稳态）u喷油规律在系统设计时考虑了适当的喷油规律u喷油提前角完全由控制器ECU自动控制u喷油压力完全由控制器ECU自动控制u怠速可根据水温实时修正可根据附件功率进行实时修正12电喷系统的其他重要功能电喷系统的其他重要功能u电控还能：提供附加的控制（各缸平衡、可变怠速和闭环控制、减速断油和启
4、动控制等等）与车辆有更多的联系，提供更多的功能（A/T、停缸、排气制动，A/C、P/S、ABS、仪表指示等等）提高柴油机本身的一致性和可靠性（故障诊断、失效安全策说、自学习与自适应等等）u结论更好的燃烧导致低排放和高性能实现各种灵活控制与车辆更好的匹配13博世共轨系统博世共轨系统及其构成及其构成14 博世共轨燃油系统示意图(CP3.3油泵)15博世共轨燃油系统示意图(CP2.2油泵)16博世共轨电气系统结构示意图17高压共轨系统工作描述18博世燃油喷射系统燃油油路示意图(CP3.3油泵)19CP3.3油泵低压管路技术要求20博世燃油喷射系统燃油油路示意图(CP2.2油泵)21CP2.2油泵低压
5、管路技术要求22高压泵CP3.3+ZP18简述3缸径向柱塞高压油泵；缸径向柱塞高压油泵；集成燃油计量单元MeUN，并由之控制轨压;集成ZP18齿轮输油泵；燃油滤清器位于齿轮泵压力端；采用燃油润滑；采用燃油润滑；不允许承受轴向力；驱动速比（增速）：驱动速比（增速）：高压油泵理论供油速率：1.087cm3/rev；最大允许轨压：1600bar；泵额定转速：泵额定转速：3800r/min；逆时针旋转（从驱动端看）。23高压泵CP3.3外形及接口24高压泵CP2.2+ZP5简述直列双柱塞高压油泵；直列双柱塞高压油泵；集成燃油计量单元MeUN，并由之控制轨压;集成ZP5齿轮输油泵；燃油滤清器位于齿轮泵压
6、力端；采用机油润滑；采用机油润滑；驱动速比（减速）：驱动速比（减速）：高压油泵理论供油速率：4.524cm3/rev；最大允许轨压：1600bar；泵额定转速：泵额定转速：1400r/min；逆时针旋转（从驱动端看）。25高压泵CP2.2外形及接口26高压泵CP2.2外形及接口27燃油计量阀(MeUN)控制进入柱塞的燃油量，从而控制进入柱塞的燃油量，从而控制共轨管压力控制共轨管压力比例电磁阀PWM信号频率:(165195Hz)线圈电阻：2.63.15欧姆最大电流：1.8A缺省状态：全开(limp home)28最大供油量零供油量I （A）Q（l/h）供油特性图齿轮输油泵ZP18由高压泵CP3.
7、3轴驱动齿轮泵供油速率240 l/h（进油压力0.5bar 绝对压力时）367 l/h（进油压力1.0bar 绝对压力时）齿轮泵允许进油温度：2575；29出油进油齿轮输油泵ZP18的结构30高压泵系统初始充油与排空u共轨高压油泵因其制造精密工作中需要保证良好润滑，油路中空气的进入会导致油泵快速磨损u在更换柴滤、油箱燃油被抽空或更换高压油泵等可能导致燃油管路进空气的情况下应该采用柴滤上附加的手油泵对油路充分排空u排空建议：松开柴滤出口油管，压动手油泵直到柴滤出口有燃油流出至无明显气泡状态，上紧柴滤出口油管后再压几下手油泵至感觉有一定压力时止。31 BOSCH 喷油器32BOSCH 喷油器喷油器
8、33内部参考结构回油孔电接口标识进油孔进油孔回油孔最大喷油压力：1600 bar BOSCH 喷油器工作原理喷油器工作原理34喷嘴置位线圈衔铁球阀释放控制孔充油控制孔针阀杆喷嘴针阀压力环高压连接管回油喷嘴开启喷嘴关闭低压高压喷孔BOSCH 喷油器的电器参数喷油器的电器参数线圈圈电阻阻 Rcoilm 230 当当20时, 公差公差: 5% 提升电压提升电压UBoostV48提升开始时，提升开始时，20工作工作电压V24提升提升电流流 IboostA2426设定值设定值: 25A保持保持电流流 IholdA1113设定值设定值: 12A35高压共轨管LWRN3（以4缸机所用油轨示列）36高压共轨管
9、LWRN3（以4缸机所用油轨示列）37控制器、传感器、控制器、传感器、执行器执行器38电子控制单元电子控制单元(ECU)(ECU)EDC7UC3139接插件1 (整车功能)接插件2 (传感器)接插件3 (执行器)电子控制单元（ECU）EDCI6UC4040ECU特性型号： EDC7UC31 特性参数：工作环境： -40105 C工作电压：24V（932V ）接插件：141Pins（163689）尺寸：24820654mm3 ECU的8个固定螺栓扭矩：102Nm 优点结构紧凑、兼容性好低功耗，稳定的I/O功能强大的微处理器，容量大采用发动机安装方式，便于配套经过热冲击、低温、防水、化学、盐腐蚀、
10、振动、机械冲击、EMC试验41ECU功能（发动机部分）n喷油方式控制q高达4次喷射（现只用2次）n喷油量控制q预喷油量自学习控制 q减速断油控制 n喷油正时控制q主喷正时q预喷正时q正时补偿 n轨压控制q正常和快速轨压控制 q轨压建立和超压保护 q轨压Limp home控制n扭矩控制 q瞬态扭矩q加速扭矩q低速扭矩补偿q最大扭矩控制q瞬态冒烟控制q增压器保护控制n过热保护 n各缸平衡控制 nEGR 控制 nVGT 控制 n辅助起动控制(电机和预热塞) n系统状态管理 n电源管理 42ECU功能（整车部分）n车速计算及输出供仪表和最高车速限制使用n档位计算 q根据车速和发动机转速计算档位q用于挂
11、档怠速控制，改善驾驶性n起动电机控制n排气制动控制n怠速和驱动怠速控制q 挂档时发动机负载加大，采用驱动怠速控制可以实现分档控制q 此时PID参数和指令怠速转速均发生变化n怠速微调对发动机怠速转速进行细微调整nPTO控制用于各种需要进行转速调整的场合(如：水泥搅拌机)n巡航控制自动维持恒定的车速，减轻驾驶员的疲劳n防抖(ASD)控制 改善车辆在挂档起步、急加速和急减速过程的平顺性 n空调控制 q根据空调负载调节发动机怠速转速q根据车辆对动力性的需求和发动机的工作状况对空调压缩机进行开/关控制n燃油水含量超标报警油水分离器中的蓄水杯水位超过一定高度是会报警nCAN通讯整车其它控制器和仪表之间的通
12、讯43ECU安装注意事项避免不利的外部条件44线束连接45连接得当、避免振动、温度适宜、环境干燥、避免接触化学物质BOSCH共轨系统传感器列表序号序号名称名称功能描述功能描述1曲轴传感器曲轴传感器精确精确计算曲算曲轴位置，用于位置，用于喷油油时刻和刻和喷油量油量计算、算、转速速计算算2凸轮轴传感器凸轮轴传感器判缸判缸和曲轴传感器失效时用于跛脚回家和曲轴传感器失效时用于跛脚回家3进气温度传感器进气温度传感器测量进气温度，修正喷油量和喷油正时，过热保护测量进气温度，修正喷油量和喷油正时，过热保护增压压力传感器增压压力传感器监测进气压力，和进气温度一起计算进气量，与进气温度集成在一起。监测进气压力，
13、和进气温度一起计算进气量，与进气温度集成在一起。4冷却液温传感器冷却液温传感器测量冷却水温度，用于冷起量冷却水温度，用于冷起动、目、目标怠速怠速计算等，同算等，同时还用于修正用于修正喷油提前油提前角、角、过热保护过热保护等等5共轨压力传感器共轨压力传感器测量共轨管中的燃油压力，保证油压控制稳定测量共轨管中的燃油压力，保证油压控制稳定6油门位置传感器油门位置传感器将驾驶员的意图送给控制器将驾驶员的意图送给控制器ECU7车速传感器车速传感器提供车速信号给提供车速信号给ECU，用于整车驱动控制，由整车提供，用于整车驱动控制，由整车提供8大气压力传感器大气压力传感器用于不同海拔高度校正喷油控制参数，集
14、成在用于不同海拔高度校正喷油控制参数，集成在ECU中中9机油压力传感器机油压力传感器测量机油压力测量机油压力46曲轴/凸轮轴传感器DG6l二者同型号，以后只叙述其中之一。l可变磁阻式(VR)，安装于飞轮壳上或齿轮室处l空气间隙：0.51.5mml输出电压：1650 mV1.8mm，416 rpml静态电阻值： Rw = 860 10% 20l工作环境：-40120 C l安装螺栓：M612 扭矩：82N.m47DG6传感器工作原理48原理：电磁感应功能：1、曲轴（发动机）转速2、曲轴上止点位置491、永磁铁2、传感器壳体3、发动机外盖4、软铁芯5、线圈6、传感线圈曲轴/凸轮轴传感器相位关系示例
15、（玉柴4缸机）发动机处在一缸压缩上止点时：凸轮轴相位传感器应该指示到凸轮轴信号盘多齿后27（凸轮转角）的位置；曲轴传感器应该指示到曲轴信号盘缺齿后的第19个齿（参见图中齿的编号），或缺齿后108(曲轴转角)的位置50曲轴/凸轮轴传感器安装与连接传感器与信号轮间距L为10.5mm针脚2为负极，接地；针脚2为正极，信号输出传感器线束需采用双绞线，最大绞制间距是2.5cm 曲轴传感器针脚连接 凸轮传感器针脚连接51曲轴/凸轮轴传感器相关控制策略：判缸(时序控制)；瞬态转速计算；喷油时刻计算；喷油脉宽(喷油量)计算；失效控制，参见故障诊断专题.52共轨压力传感器集成在共轨管上最高压力为1800bar良
16、好的线性度、重复性和精度接插件：三个输出端子，信号，地， 5VrefBOSCH零件号：0 261 804 337接插件：BOSCH P/N 1 928 403 96853共轨压力传感器相关控制策略共轨压力闭环控制跛脚回家控制54增压压力及温度传感器集成进气温度传感器和压力传感器四个输出端子，参见左下图；工作温度范围：- 40130C工作压力范围：50400 kPa输出电压：（0.30.5）（4.80.5）V方向：带有密封圈的气孔向下（在垂直方向 60内）安装螺栓：M5 拧紧力距610N.m55增压压力及温度传感器增压压力及温度传感器压力信号特征其中：Uout = 输出电压（V）； pabs =
17、 绝对压力（ kPa ）； 56增压压力及温度传感器增压压力及温度传感器温度传感器原理和信号特征(NTC)工作温度：- 40130；额定功耗：100mW25；电阻：2.5 k 5 % 2057增压压力及温度传感器增压压力及温度传感器相关控制策略：进气流量计算冒烟限制增压器保护进气温度过热保护高原补偿58冷却液温度传感器冷却液温度传感器热敏电阻式NTC两个输出端子工作电压：5 0.15 V工作环境： -40C + 140C静态电阻：2.5 k6% 20；0.186 k2% 100传感器体材料：黄铜六角螺栓：19mm螺纹尺寸：M12x1.5最大允许拧紧扭矩：25 Nm59冷却水温度传感器冷却水温度
18、传感器60信号特征：与增压压力及温度传感器中的温度信号相似冷却水温度传感器冷却水温度传感器相关控制策略：喷油量修正喷油正时修正起动控制（冷、热）目标怠速控制过热保护61油门位置传感器 比例式双信号输出： APS1，APS2 (2:1) 非接触式 工作温度：- 4085 工作电压: VCC1,2 = 5V10% i=1,2 工作电流: ICC1,2 = 712mA i=1,2 信号电流: IAPS1,2 = -1515mA i=1,2 短路保护: 对地短路 t 20min 对电源短路 t 20min 博世共轨系统的加速踏板模块中有两路信号输出，输出的电压随加速踏板位置的改变而变化，ECU可以监控
19、加速踏板的运动情况。62油门位置传感器63油门位置传感器相关控制策略：扭矩控制（油量控制）怠速控制（高、低怠速）减速断油控制；跛脚回家控制；64车速传感器控制器对车速信号要求：频率f01.5kHz；低电平输入电压：0.13.8V；高电平输入电压：4.710.5V 。 65车速传感器相关控制策略：档位识别车速计算及输出（可由CAN总线向整车输出）最高车速限制巡航控制66博世共轨系统输出控制列表(执行器)序号序号名称名称功能描述功能描述1燃油计量阀燃油计量阀控制高压油泵进油量，保持共轨压力满足指令需求控制高压油泵进油量，保持共轨压力满足指令需求2喷油器电磁阀喷油器电磁阀精确控制喷油提前角、喷油规律
20、、油量精确控制喷油提前角、喷油规律、油量3继电器控制继电器控制用于空调压缩机、排气制动和冷起动装置的控制用于空调压缩机、排气制动和冷起动装置的控制4指示灯控制指示灯控制故障指示灯、冷起动指示灯故障指示灯、冷起动指示灯5转速输出转速输出用于整车转速表用于整车转速表6CAN总线总线用于与整车动力总成、用于与整车动力总成、ABS、ASR、仪表、车身等、仪表、车身等系统的联合控制系统的联合控制7K线线(ISO K-Line) 用于故障诊断和整车标定用于故障诊断和整车标定67燃油计量阀（MeUN）执行器比例电磁阀 PWM控制（165195Hz） 线圈电阻：2.63.15欧姆 最大工作电流：1.8A 集成
21、安装在高压油泵上，不允许随便拆卸作用：通过油量计量实现轨压控制68 ECU ECU引脚引脚接插件引脚接插件引脚引脚定义引脚定义 3.09 1 电源（） 3.10 2 控制信号 喷油器电磁阀高速强力电磁阀工作电压：24V提升电压： UBoost 48 V 工作电流：提升电流：IBoost 251 A 保持电流：IHold 121 A线圈静态电阻：230 m电磁阀开启时间：11010 s电磁阀关闭时间：305 s集成在喷油器体内69继电器继电器应用范围：空调继电器风扇继电器排气制动继电器格栅预热继电器 继电器技术要求：集成反向二级管； 工作电压：27V （932V）；线圈感抗：300mH；线圈阻抗
22、：1452k；线圈电流: 4.5mA250mA；二级管正向电压：1V；二级管反向电压：80V；二级管工作电流：250mA。70指示灯指示灯含故障指示灯、冷起动指示灯等指示灯可以采用白帜灯泡，或发光二极管，由整车厂确定白帜灯泡技术要求：功耗27V：0.42.5W；额定电流：4.5125mA；电流1mA时，不允许灯泡发光；允许的最大瞬间冲击电流：900mA。发光二级管技术要求：额定电流：16mA（3.823mA）；额定电压：2.0V（1.82.4V） 当电压低于1.8V时，二级管不允许发光；限流电阻Rs：Rs1.65 k，功耗1W分压电阻Rp：Rs1.65 k，功耗1W71发动机转速输出PWM输出频率：3200Hz占空比：595，占空比分辨率0.5ms最大输出峰值电流：50mA低电平输出电压（输出电流35mA）： 300mV高电平输出电压 24V最大提升时间：29.4s72
