电控柴油机燃油喷射技术ppt课件

汽车发动机电子控制技术
（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。
汽车发动机电子控制技机电控技术，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。
时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃 油，一般情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开， 喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取 决于电磁阀关闭的持续时间。传统喷油泵中的齿条、滑 套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，对喷射定时和 喷射油量控制的自由度更大。
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日本Zexel公司的Model-1电控分配泵，美国Detroit 公司的DDEC电控泵喷嘴、德国Bosch公司的EUP13电控 单体泵都属于时间控制系统。我国专家欧阳明高和丹 麦 Sorenson 研 制 的 “ 泵 － 管 － 阀 － 嘴 （ Pump/Pipe/Valve/Injector － PPVI ） ” 电 控 燃 油 喷 射 系统也属于第二代电控喷射系统。
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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。
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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。
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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。
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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。
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2.柴油机控制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。
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三、 柴油机供（喷）油量控制
（一）位置控制方式
第一代 位置控制系统 位置控制系统不仅保留了传统的泵－管－ 嘴系统，还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、 柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构，只 是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。
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三、 柴油机供（喷）油正时控制
（一）直列柱塞泵供油正时电控系统
直列柱塞泵供油正时电 控系统的组成如右图所 示，主要由正时控制器、 电磁阀、柴油机转速传 感器、正时传感器和 ECU等组成。
直列柱塞泵供油正时电控系统 l—转速表 2—故障指示灯 3—供油齿条位置传感器 4—柴油机 5—喷油泵6—正时传感器7—正时控制器8—转速传感器 9一电磁阀 10一冷却液温度传感
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”或“压力控制”。
特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁 阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调 节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间 控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无 法独立控制。
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（二）时间控制方式
供油量的“位置控制”特点是用模拟量来控制执行 元件工作，通过对喷油泵油量控制机构的定位来得到所 需的供油量。无论采用何种类型的电子调速器，总是需 要由部分机械装置来完成对喷油泵供油量的调节，也会 降低控制精度和响应速度。所以继供油量“位置控制” 之后出现了“时间控制”。
2.怠速控制
柴油机的怠速控制主要包括怠速转速控制 和怠速时各缸均匀性的控制。
3.进气控制
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柴油机的进气控制主要包括进气节流控制、 可变进气涡流控制和可变配气正时控制。
4.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。
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二、 柴油机电控燃油喷射 系统的功能与组成
（一）柴油机电控系统的功能
1.燃油喷射控制 2.怠速控制 3.进气控制 4.增压控制 5.排放控制 6.起动控制 7.巡航控制 8.故障自诊断和失效保护 9.柴油机与自动变速器的综合控制
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1.燃油喷射控制
燃油喷射控制主要包括：供（喷）油量控 制、供（喷）油正时控制、供（喷）油速率控 制和喷油压力控制等。
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（三）时间－压力控制方式
第二代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是 电控共轨式燃油喷射系统。在电控共轨式燃油喷射 系统中，对喷油量的控制采用“时间－压力控制” 或“压力控制”，用的最多的是“时间－压力控制” 方式。
在该系统中，ＥＣＵ控制供油压力调节阀使喷 油器的喷油压差保持不变，再通过控制三通电磁阀 工作实现喷油量和喷油正时的控制。电磁阀通电开 始时刻决定了喷油的开始时刻，其通电时间决定喷 油量。
四、 柴油机电控燃油喷射系统实例
1.日本电装公司ＥＣＤ－Ｖ1系统
日本丰田公司柴油轿车最早装用的就是由日本电 装公司开发的ECD－V1系统，该系统是在转子分配式喷 油泵的基础上，加装电子控制装置而形成的。主要传 感器包括：发动机转速传感器、加速踏板位置传感器、 滑套位置传感器、正时活塞位置传感器、进气压力传 感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、车速传 感器、空档开关、起动开关、空调开关等。
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7.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。
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8.故障自诊断和失效保护
柴油机电控系统中也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。
主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期 内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可 以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有 效的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消 耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完 全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。
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共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的 原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨 等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，用电磁 阀控制喷射过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活 控制。
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第三代共轨电控喷射系统————典型系统 高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨 腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行 器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发 动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由 电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。
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第三代共轨电控喷射系统————喷射系统
预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在 缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟 期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机 工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOX排放减小。 预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的 冷起动性能。
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第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力 电控喷油系统）
优点：结构不需改动，生产继承性好，便于 对现有柴油机进行升级换代。
缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由 度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。
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第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷 油系统）
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（二）转子分配泵供油正时电控系统
转子分配泵供油正时的控 制通常是在原供油提前角自动 调节器活塞两侧油腔之间增加 一条液压通道，并由ECU通过 电磁阀控制该液压通道来实现。
转子分配泵供油正时电控系统 l—ECU 2—滚轮 3—滚轮架 4一电磁阀 5—正时活塞 6一正时传感器
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5.排放控制
柴油机的排放控制主要是废气再循环 （EGR）控制。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。
6.起动控制
柴油机起动控制主要包括供（喷）油量控制、供 （喷）油正时控制和预热装置控制，其中供（喷）油 量控制和供（喷）油正时控制与其他工况相同。
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（四）压力控制方式
在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统中， 为降低对供油压力的要求，喷油量的控制采用控制喷油 压力的方法实现，即喷油量的“压力控制”方式。
喷油器喷孔尺寸一定，喷油时间一定，控制喷油压 力即可控制喷油量；而在增压活塞和柱塞尺寸一定时， 喷油压力（即增压压力）取决于共轨中的油压，共轨中 的油压是由ＥＣＵ根据各种传感器信号通过燃油压力调 节阀来控制的，所以将此种喷油量控制方式称为“压力 控制”方式。在系统中，ＥＣＵ根据实际的共轨压力信 号对共轨压力进行闭环控制。
ECD—V1系统的控制功能包括：燃油喷射控制、进 气节流控制、预热塞控制、自诊断和安全保护功能等。