柴油机电子控制系统的发展
柴油机电子控制系统课件
2024/1/25
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传感器与执行器匹配关系
01
传感器为控制系统提供实时、准确的发动机状态信息，是控制系统正确决策的 前提。
02
执行器根据控制系统的指令，对发动机进行相应的调节和控制，实现发动机性 能的优化。
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03
传感器与执行器的匹配关系直接影响到控制系统的性能和发动机的运转状态。 合理的匹配关系能够提高控制系统的精度和响应速度，使发动机在各种工况下 都能保持良好的性能。
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03
控制策略与方法
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控制策略分类及特点
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开环控制策略
基于预设的控制指令或程序，不考虑被控对象的反馈信号。
闭环控制策略
通过传感器实时监测被控对象的状态，并根据反馈信号调整控制 指令，实现精确控制。
自适应控制策略
根据被控对象的变化自动调整控制参数，以适应不同的工作条件 和环境。
02
网络化
通过与车辆其他系统和外部网络的连接，实现信息共享和协同控制，提
高整车的性能和安全性。
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电动化
随着新能源汽车的快速发展，柴油机电子控制系统将积极拥抱电动化趋
势，发展混合动力和纯电动驱动技术，减少排放并提高燃油经济性。
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面临挑战和机遇
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排放法规日益严格
随着全球环保意识的提高，柴油机排放法规将越来越严格，对电子控制系统的性能提出更 高要求。
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常见控制方法介绍
PID控制
通过比例、积分和微分三个环节对误差信号进行 处理，实现快速、准确和稳定的控制。
模糊控制
模拟人类思维和决策过程，通过模糊集合和模糊 推理实现对被控对象的控制。
浅析柴油汽车电子控制技术的发展
浅析柴油汽车电子控制技术的发展
周振伟
中石化中原油 田分公司采油三厂特车大队
山东聊城莘县 ２ ５ ２ ４ ０ ０
【 摘要 ｌ 随着ｆ ｆ４ ￣ ， 的发展 ， 柴油机的发展 水平 ＿直是汽车发展 的一个 为现实的 问题和 可靠的手段 。 ２ ． １ 单体泵技术 单体泵技 术通常在重型车上使用， 在 成本上讲 ， 国内的发动 机从欧 机的发展 不够重视 。 在以后的工作中 应该加大对柴油机的重视 。 采用电子控制技术是使用柴油机面临的重要问题 ， 其中的硬件和控制 二到欧 三升级 时， 如果不采用单体 泵， 对发动 机的改 动就比较 小 ， 仅以 软件是否合理将对整个控制 系统产生 决定性 的影响。用柴油机 的结构比较 外 挂式的凸轮 轴箱代替欧二发动机 的直 列泵就可 以了。 复杂， 尤其是新兴的电 子控制技 术， 对于广大汽车驾驶和维修人 员来说都有 单体泵在 油路控 制上， 在 国内单体 泵使用的压力达 到２ Ｏ Ｏ ＭＰ ａ 。 在 着比 较 重要 的 意义 。 供 油方面 ， 如果使用 双电阀单体泵 系统 ， 不仅 可以对压 力进行控 制 ， 还 【 关键 词】柴油机 电 子控制发展 汽车驾驶 可 以对喷射进行控制 。 目前， 德尔福的双 电磁 阀单体 泵系统 在欧洲大批 的生产， 主要供应给欧标 准的发动机 。 电子 控制 ２ ． ２ 单体泵系统 的优 势 什么是 电子控制 柴油机 ， 点柴油 喷射系统是 由信号输 入装 置、 电子 比较 可靠 、 使用寿命长， 相信在 随着科技 的发展和人们需求 的不断 控制单元和 执行元件三部分构成 。 其任 务是对喷 油系统 进行 电子控 制， 改变， 单体泵 的系统也在 不断的发生改变 ， 如 何更好的适应 时代的要求 实现 对喷 油量以及喷油定时 运行工况的实时控制 。 采 油转 速、 油 门踏板 是单体 泵以后的发展方向。 位 置、 喷油时刻 、 进行温 度、 进 气压力、 燃 油温 度、 冷却水温等 传感器， 三． 电控 柴油 机 的新 技术 ３ ． １ 新技术分析 并 将实 际过程 中检测 的数据 输入计 算机 内， 计算 机会 和事前 输入 电脑
柴油机电控技术的发展
柴油机电控技术的发展●柴油机电控技术的发展柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。
汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。
柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）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。
第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统）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。
●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。
2.降低氮氧化物和烟度的排放。
采用柴油机电控技术，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。
3.提高发动机运转稳定性。
4.提高发动机的动力性和经济性。
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。
5.控制涡轮增压。
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。
采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。
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。
柴油电控系统
图2-34电控分配泵喷油时间控制框图
柴油电控技术的发展
• 随着柴油机排放法规 的日趋严格、并进一 步提高燃油经济性、 提高安全驾驶性能等 社会的要求的背景下， 从20世纪80年代开始， 柴油机电控控制喷油 定时和喷油量经历三 代变革： 第一代 ( ) 凸轮压油、位置控制 第二代 ( ) 凸轮压油、时间控制 第三代 ( ) 共轨蓄压、电磁阀时 间控制
分 配 式 喷 油 泵 组 图
结构认知
• • • • • • 液压式喷油提前器 调速器 喷油泵 喷油器 柱塞偶件、出油阀偶件、针阀偶件 滑片式输油泵、压力调节阀、回油螺钉
液压式提前器
滚轮架
• 柴油机的喷油正时 像汽油机的点火正 时一样,必须随着 发动机的转速和负 荷的变化而变化, 以获得最佳性能. 为此,VE分配泵设 有一个液压式喷油 提前器.
4.最高转速运行（加速踏板踩底）
• 将调速手柄置于最高挡 块上，油量控制滑套移到 右最大供油位置。转速由 中速提高到最高速 控制 弹簧处于最大伸长量 此 时飞块离心力与控制弹簧 的张力达到一个新的平衡 力。若柴油机转速超过规 定的最高转速，调速器都 会立刻起作用，减少供油 量，防止飞车。
动画
5 .最大供油量的调节
支点
转矩校正杆 挡销 校正弹簧
当转速超过校正转速时，飞块推 动滑套向右移动，此时校正杆绕支 点逆时针转并压缩校正弹簧，同时 向左拨动溢流环，减少供油量。反 之，增大供油量。
大气压力补偿装置
功用：是随着大气 压力的降低或海拔 高度的增加自动减 少供油量，防止柴 油机冒黑烟。 当大气压力降低时： 大气压力感知盒向外 膨胀，推动推杆向下 移动，并带动调速器 的杠杆机构向减少供 油的方向移动，减少 供油量。
压力调节阀、
柴油机电控技术简介PPT课件
动力性与舒适性需求
电控技术可优化柴油机动力输出，提 高驾驶舒适性。
燃油经济性要求
提高柴油机燃油经济性，降低油耗， 是电控技术发展的重要驱动力。
柴油机电控系统组成
1 2
传感器 用于检测柴油机运行状态，如温度、压力、转速 等。
控制单元（ECU） 根据传感器信号进行运算处理，输出控制信号。
3
执行器 根据控制信号调节柴油机燃油喷射、进气、排气 等参数。
可靠性增强策略
强化结构设计 对柴油机关键零部件进行结构优化和强
化设计，提高承载能力和耐久性。
完善故障诊断系统 建立完善的故障诊断系统，实时监测 柴油机运行状态，及时发现并处理潜
在故障。
严格质量控制
加强生产过程中的质量监控和检验， 确保柴油机出厂时符合相关标准和规 范。
提供专业维护支持
为柴油机用户提供专业的维护指导和 支持，确保设备在长期使用过程中保 持良好状态。
说明电控系统具有故障诊断与保护功能，提高轻型载货汽车的可靠性。
重型载货汽车应用案例
重型载货汽车电控系统概述
介绍重型载货汽车电控系统的基本 架构、功能及优势。
动力性与经济性优化
阐述如何通过电控技术优化重型载 货汽车的动力性和经济性。
智能化与网联化趋势
探讨重型载货汽车电控技术的智能 化与网联化发展趋势。
发动机与液压泵匹配控制
阐述发动机与液压泵匹配控制策略，提高机械的 作业效率。
智能化与自动化趋势
探讨非道路移动机械电控技术的智能化与自动化 发展趋势。
船舶动力装置应用案例
船舶动力装置电控系统概述
介绍船舶动力装置电控系统的基本组成、功 能及特点。
燃油喷射与进气控制
阐述燃油喷射与进气控制策略，优化船舶动 力装置的性能。
柴油发动机电控系统—柴油机电控系统概述
二、柴油机发动机电控技术的应用背景
• 日益紧迫的能源与环境问题迫使人们对越造越多的汽车进行严格的排放 控制和提出更高的节能要求；
• 每天频繁发生的交通事故，给人们的生命和财产带来极大的威胁，这对 汽车行驶的安全性能提出了更高要求。
• 随着科技的进步和计算机、新材料及新工艺等在发动机上的应用，已使 发动机的结构和性能焕然一新
时和喷油量。 • 独立控制喷油时间 • 燃油喷射能力加强 • 不能独立控制油压
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一、电控技术的发展及优缺点
第三代，时间—压力控制式 • 利用电磁阀控制喷油正时和喷油量，高压泵控及
控制阀来控制喷油压力。 • 高压油泵供油 • 控制阀控制燃油压力 • 高压柴油存贮在共轨 • 电磁阀独立控制喷油
量、喷油正时和喷油 速率
第一章 认识柴油机电控系统
1.1 柴油机电控技术概述
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一、柴油机电控技术的发展及优缺点
第一代，位置控制式 • 电子调速器替代机械式离心调速器 • 电机驱动油量控制套筒 • 控制油喷量 术的发展及优缺点
第二代，时间控制式 • 利用高速电磁阀的开启或闭合时间来控制喷油正
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Cx Hy Sz + O2 + N2
CO2 + H2O + N2 + O2 + NOx + HC + CO + SOx + C
柴油 空气
主要排气成分 排气中的微量成分
微粒排放物( PM) 可见污染物排放
柴油机：主要是 NOx, PM 第5页
三、 柴油机电控系统的应用特点
• 电子装置运行精确 • 容易实现自动控制系统 • 电子装置能向车辆提供广泛的信息 • 电子部件比机械部件更容易装到发动机上 • 采用电子电路能够做到更高的集中程度 • 电子部件很少受原材料的限制，从长远看，电控发动机的成本将降
柴油机电控系统发展概述
时间内 ， 柴油机还将 占有极重 要的地位。随着柴油机数量的不
断增多 ，也 引起 了人们对柴油机燃 油经济性 和排放性能 的关 注。 特别是 当今排放性能已经被提到首要位置。 各国政府从 ２ Ｏ
２ 直 喷式柴 油机 电控燃 油 喷射 系统 的发展 和现 状
１ ６ 年 ，德 国 Ｂ ｓｈ 司开始批量生产用进气管绝对压 高到 Ｉ Ｉ ａ ７ ＭＰ ，而且不同工况下要求
的喷射压力也不 同。 另外 。 还可以通过控制燃油喷射率以改善燃烧性 能。因为
展 到第三代 ， 即压力一时间控制系统 （ 或共轨系统 ）第三代喷油 。 系统 摆脱 了凸轮的束缚 ， 它除 了具有第二代 的优点（ｌ １ｐ喷油定 时、 喷油量可 以灵 活控制 ， 喷射压力 高） ， 外 喷油压力还 可以根
力控制 空燃 比的 Ｄ—ｅｒｎｅ模拟 式电子控 制汽油 喷射 系统 ， Ｊｔ ｉ ｏ 装备在大众 汽车公司生产的 Ｖ 一６ ０型轿车上 ，开创 了汽油 ｗ １０ 喷射系统 电子控制新时代。在短短 的 ２ Ｏ年 内汽油机 电控技术 已相 当成熟。 柴油机电子控制 的研究比汽油机晚 ２ Ｏ年 的时间 ， 进入 ８ Ｏ年代后 ， 柴油机电控技术得到迅速 的发展。 迄今 柴油 机电控燃油 系统 的发展 已历经两代 ， 即位置控制
系统 具有 巨大 的重要性 。 这类喷油系统的构 思和设计早在 １ １ ９
３年 Ｖ ｃ ｅｓ ｉｂ ｒ 就已经开发了一种共轨 系统 ，但 当时的喷油器是
合气量 的重要 因素之一 ， 为了降低 Ｎ ｘ Ｏ 和噪声 ， 喷射初 期希望
喷射率低一些 。喷射 中期 ， 了降低黑 烟 。 希望喷射率 高一 为 则 些， 而喷射后期则 希望尽量 短。喷油提前 角对 柴油机 的排放性 和经济性影响也较大 。 而且影响结果有时是相互矛盾 的。 比如 ，
车用电控柴油机的发展与探索
Ｓｃｉ ｅｎｃｅ ｅｎ Ｔｅｃｈｎ ｏｇｙ ｎ ｄ ｏｌ Ｉ ｎｏｖａ ｉ Ｈｅｒ ｌ ｔ ｏｎ ａｄ
工 程 技 术
车 用 电控 柴 油机 的 发 展 与 探 索
杜 弘 （ 宁丰 田金杯技 师学 院 沈阳 １ ０ １ ） 辽 １ ０ ５
摘
要 ： 文阐述 了电控 柴 油机 的优势 ， 本 发动机柴 油化 的发展现 状 ， 阶段 车 用柴 油机 的技术研 究 ， 现 以及柴油机 电控技 术 ． 排放 控制 等的
应 用发展 趋 势进 行 研 究 。 关键 词 ： 柴油机 性 能 技术研 究 发展趋 势
中图分 类号 ： Ｋ １ Ｔ ４ ２
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： ６ ４ ９ Ｘ ２ １ ） ６ ｃ一 ０ ６ ０ １ ７ －０ ８ （ ０ １ ０ （） ０ ８ — ２
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柴油机电子控制系统的发展
随着社会科技的不断发展，柴油机在现代交通和农业生产中的作用愈发重要。
为了提高其性能和效率，柴油机电子控制技术的发展也日益成为焦点。
本文将从柴油机电子控制系统的发展历程、技术成果及未来发展趋势三个方面进行探讨。
一、柴油机电子控制系统的发展历程
1. 早期的机械式控制系统
早期柴油机使用的是机械式控制系统，这种系统运行过程中几乎没有电子设备的参与，它们主要依靠针阀的调整控制燃料的供给和启停机器的动力机构。
虽然该系统结构简单、使用方便，但其缺点显而易见：一是精度不高；二是能耗大；三是难于满足复杂的需求。
2. 电子控制系统的出现
随着电子技术的进步和普及，20世纪60年代中期，柴油机电子控制系统逐渐成为研究和使用的焦点，机电一体化的趋势也随之而来。
这种新型控制系统结构简单，将传感器和控制器结合在一起，使用方便且具有较高精度。
此时的电脑控制器已经可以对柴油机进行精确地调节，从而得到较为优良的燃油经济性。
3. 燃油直喷技术的出现
随着技术的发展，燃油直喷技术的应用使柴油机重要技术参数发生了巨大的变化：一是燃烧室形态得到了改善；二是燃油喷射的压力和体积得到了进一步提升，三是马力和纵向加速度大大提高。
为了适应新技术的应用，电子控制系统也提出了新的要求，例如更精度的燃油特性检测和控制、更高档次的速率传感，以及更复杂的电子控制策略等。
二、柴油机电子控制系统的技术成果
1. 发动机控制模块（ECM）
发动机控制模块（ECM）是柴油机电子控制的核心，其作用在于将发动机的工作状态通过各种传感器的检测数据反馈给ECM，进行精确的控制。
在ECM控制下，柴油机可自动调节燃油供给、点火时机和空气进入量等参数，以实现最佳的性能和效率。
2. 燃油轨压力控制器
为了保证燃油轨压力的稳定性，燃油轨压力控制器被人们广泛采用。
该控制器使用几个传感器来检测燃油压力和流量，通过ECM控制来保持热量稳定的状态。
这种手段不仅提高了燃料经济性，同时也保证了发动机的性能。
3. 排气再循环系统
为了降低柴油机燃烧过程中的排放，人们推出了一种称为“排气再循环系统”的方案。
该方案采用排气再循环技术，将一部分燃烧后的尾气重新灌注进入气缸内，以减少有害气体的排放。
同时，该方案还可以提高柴油机的燃油经济性和性能。
三、柴油机电子控制系统的未来发展趋势
1. 新材料的运用
柴油机中使用的一些材料，如钛合金、金属陶瓷等均具有较高的强度、耐热性和耐腐蚀性等特点。
因此，未来柴油机发动机中将广泛使用这些新材料，以提高其寿命和精度。
2. 智能化电子控制
将采用智能交互式控制技术，使柴油机发动机在识别及判断不同的实际工作状态时，能够针对性地设定、调节各种工作参数，以更好地满足不同工况下的需求。
3. 集成化电子结构
未来柴油机电子控制系统还将逐渐集成化，例如将电子发动机控制、液压控制和机械控制集成在一起，使之达到全球协调和高效内部协调的目的。
综上所述，随着技术的发展和需求的不断变化，柴油机电子控制系统也在不断探索、创新和进化。
近年来取得的成果已经极大提高了柴油机的性能和效率，为我国的交通和农业生产带来了巨大的便利和促进。
相信在新材料、智能化、集成化等领域的不断拓宽和深化研究下，柴油机电子控制技术的未来发展前景会越来越美好。