第二章 柴油机电子控制系统

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第三代共轨式电控燃油喷射系统中,柱塞产生的脉动高压被输 送到一个高压腔中,使高压能够长时间维持,即在任意时刻电磁阀 开始喷射都能够得到满足。
2.3.1 高压共轨系统
①燃油低压子系统 包括油箱、输油泵、滤清器和低压回油管;
②共轨压力控制子系统 包括高压泵、高压油管、共轨压力控制阀(PCV)、共轨、共轨 压力传感器,安全泄压阀、流量限制阀;
喷油量、喷油提前角、喷油压力、喷油规律是影响柴油机发 动机动力性、经济性和排放性的重要参数,因此,完善的柴油机 燃油喷射系统控制应该能对上述参数进行全面控制。
第一代电控柴油喷射系统是位置控制式,也叫做电子调速器。 它通过电动执行器移动来改变喷油量: (1)油量控制套筒(分配泵) (2)改变柱塞斜槽相对于泄油口的位置(直列泵) 通过电控液压提前器改变喷油提前角 其它参数不控制。 因此,对发动机的性能改善有限,但是改造简单。
2.2.4 第二代时间控制式的特点
4.在时间控制式系统中,电磁阀是整个系统的核心与关键,这是因为: 密封压力高:喷射压力>100MPa;时间响应快:关闭和打开速 度<1ms;控制实时性要求高:缸内直喷,喷射定时和脉宽要求严; 寿命和可靠性要求高:保证发动机几十万公里的性能不下降;设计和 制造要求高:电磁阀本身综合了机械、液力、电磁、电子等多个环节, 只有合理设计才能够进行大批量生产并有可接受的制造成本,高速强 力电磁阀的制造和加工是第二代时间控制系统产业化的基础,也是第 三代共轨系统实现的前提。
2.2 第二代电控燃油喷射系统(时间控制式)
2.2.1 在分配泵上实施的时间控制式 2.2.2 在直列泵上实施的时间控制式 2.2.3 电控单体泵和电控泵喷嘴系统 2.2.4 第二代时间控制式的特点
2.2.1 在分配泵上实施的时间控制式
柱塞套(滑套) 位置已经被固定, 喷射过程由专门的 电磁阀来完成,同 时为了保证喷射控 制的精度,还增加 了一个凸轮轴的测 速齿盘和转速传感 器,完成喷射过程 各缸的角度计量工 作
2.2.1 在分配泵上实施的时间控制式
1.油量控制 电磁阀关闭(通电)持续时间。
关键核心元件—高速强力电磁阀, 当电磁阀通电时,电磁阀阀杆向左移 动,密封端口关闭,高压腔和低压腔 之间的通路被隔断,油压迅速升高, 从分配转子经出油阀去喷油器。当电 磁阀断电时,电磁阀阀杆在弹簧力的 作用下,向右移动,高压腔和低压腔 之间被连通,压力立刻降低,喷射结 束。
2.2.1 在分配泵上实施的时间控制式
3.柴油机喷油电磁阀与汽油机喷油电磁阀的区别: (1)密封压力不同
柴油机>100MPa ,汽油机<0.5MPa (2)动态相应要求高
关闭时刻、开启时刻、关闭持续时间要严格控制 (3)动作频繁,可靠性要求很高。 (4)设计时需要综合考虑多个因素
柴油机电子控制燃油喷射比汽油机电控燃油喷射要难得多的原因 之一。
2.1.1 在分配泵上实施的位置式电控系统
(1)取消了机械调速器,改由电驱动的执行器来控制油量控制套筒。 (2)油量控制电机通过控制轴直接控制油量控制套筒的位置,并通
过油泵顶部的电机旋转角度传感器来反馈油量控制套筒的位置。 (3)为了提高喷油量的控制精度,加装了燃油温度传感器。
2.1.1 在分配泵上实施的位置式电控系统
2.2.3 电控单体泵和电控泵喷嘴系统
电控单体泵采用凸轮 轴中置的方式驱动。凸轮 轴直接安装在发动机缸体 中,支撑刚度好;高压泵 和喷油器之间由高压油管 连接,位置相互独立,便 于布置;电控单体泵本身 结构强度好,适于高压喷 射。
电控单体泵系统特别适 合用于缸心矩较大的大型 和重型柴油机。
2.2.3 电控单体泵和电控泵喷嘴系统
2.2.2 在直列泵上实施的时间控制式
原机械调速器 取消,在喷油泵出 油阀和喷油器之间 的高压油管上,安 装一个三通电磁阀, 得到所谓的泵-管 -阀-嘴(PPVI) 式电控燃油喷射系 统。
柱塞上的斜槽 被取消,柱塞泵的 功能只是建立高压。
2.2.2 在直列泵上实施的时间控制式
凸轮轴末端现在安装了指示凸轮 轴相位的转速传感器,目的是为喷射 过程的相位计量提供基准。
典型的电控泵喷嘴系统 (1)DDECII (2)EUI200 (3)UIS
2.2.3 电控单体泵和电控泵喷嘴系统
电控泵喷嘴系统共同特点 : 1.产生高压的方式相同。都是柱塞泵在凸轮轴的驱动下产生高压,凸轮轴和凸
轮型线设计对供油速率很关键。 2.电磁阀直接参与每个喷射过程,电磁阀的关闭时刻决定喷射的开始时刻(喷
1.将传统的机械式喷油系统作局部改进,取消调速器,保留柱塞 和柱塞套,改用电子执行器来完成分配转子与滑套(或者柱塞和 柱塞套)之间的相对位置控制。
2.增加反馈位置的传感器、转速传感器以及燃油温度传感器等, 从而实现对油泵的精确控制。
3.实施电子控制后,整个系统的优点在于,不同转速与负荷下的 喷油量可以灵活标定,因此在发动机的整个稳态工况范围,发动 机的工作特性可以按照性能最佳的方式来确定,而传统的机械式 系统则只能保证个别点工况下的特性最佳,其他工况下的特性不 能灵活改变(因为弹簧刚度不能改变)。
加大,喷油量也就加大 。
2.1.2在直列泵上实施的位置式电控系统
二、位置控制式电控直列泵的结构
1.喷油量控制
取消传统机械调速器,齿条改为电控 执行器控制。执行器的类型既可以是旋 转电机,也可以是直线电机。
采用直线运动的线性电磁铁作为执行 器,为了检测发动机的工作转速,在油 泵凸轮轴的自由端安装了测速齿盘和转 速传感器。
射定时),电磁阀关闭的持续时间决定喷油量,电磁阀的响应时间都在1m s以内。 3.各缸的喷射过程分别由不同的电磁阀来独立承担,各缸的控制命令和参数可 以独立设置。由于各缸点火相位不同,各缸电磁阀在工作相位上也存在区别。 4.都必须有凸轮轴传感器和曲轴角度传感器来提供足够的信息,从而实现正确 的电磁阀工作顺序和精确的喷射正时与喷油脉宽控制。 5.仅能够实现一次预喷射。由于供油凸轮对应的有效供油段是有限的,因此预 喷射的次数和区间都受到凸轮型线的限制。
2.2.3 电控单体泵和电控泵喷嘴系统
泵喷嘴系统(UIS)和单体泵系统(UPS)仅仅在电磁阀与喷器之间的连接方 式上有差别。电控泵喷嘴系统将产生高压的柱塞泵与喷油器直接连成一个整体,没有 高压油管;而电控单体泵系统在泵体和喷油器之间还有一段高压油管。
2.2.3 电控单体泵和电控泵喷嘴系统
电控泵喷嘴系统直 接采用顶置凸轮轴方式 驱动,优点是发动机结 构紧凑,液力系统响应 快,能够实现快速高压 喷射;缺点是发动机缸 盖上往往还有配气系统 的凸轮轴和摇臂,结构 复杂。在轿车用的小型 高速柴油机和车用中重 型柴油机中都有应用。
5.第二代时间控制式存在的不足是,仍然需要凸轮型线的驱动来产生喷 射所需的高压,其喷射压力严重依赖于凸轮型线的设计,不仅喷射区 间受到限制,而且也是脉动的,使得喷油压力控制、喷油速率控制和 喷油定时控制都没有得到充分发挥,从而限制了发动机性能的进一步 改善。
2.3 第三代电控燃油喷射系统 (高压共轨系统)
当柱塞上行时,电磁阀通电,高低 压之间的连通被隔断,高压建立,燃 油经过高压油管自喷油器中喷出。
电磁阀断电,电磁阀阀杆在回位弹 簧的作用下打开密封端面,高压油路 和低压油路被连通,燃油经电磁阀泄 压,喷射过程停止。
电磁阀通电开始时刻决定了喷射定 时,
电磁阀通电时间的长短决定了喷射 脉宽,即决定了发动机的负荷大小。
③燃油喷射控制子系统 包括带有电磁阀的喷油器、凸轮轴和曲轴传感器等;
④电控发动机管理系统 包括电子控制单元和发动机的各种传感器。 第二代时间控制式系统相比,第三代高压共轨系统在结构上增 加了共轨压力控制子系统。
2.3.1 高压共轨系统
2.3.1 高压共轨系统
2.3.1 高压共轨系统
1.高压泵 一个高压泵上有三套柱塞组件, 由偏心轮驱动,在相位上相差1 20°。 当柱塞下行时,来自输出泵压 力为0.05~0.15MPa 的燃油经过低压油路到达各柱塞 组件的进油阀,并由进油阀进入 柱塞腔,实现充油过程; 当柱塞上行时,进油阀关闭, 燃油建立起高压,当柱塞腔压力 高于共轨中的压力时,出油阀被 打开,柱塞腔的燃油在PCV的 控制下进入共轨。
2.喷油提前角控制(喷油定时控制)
电控液压提前器
2.1.1 在分配泵上实施的位置式电控系统
电控液压提前器利用电磁阀来控制泵内油压,不同的油 压与弹簧的平衡位置不同,使得定时活塞能够左右移动,带 动销相对转动一个位置,从而改变压力滚轮与凸轮盘的相对 位置,也就是改变喷油提前角。 (改变活塞两侧的压差)
除了旋转电机的执行器之外,还可采用线性电磁铁作为执 行器的电控分配泵。线性电磁铁作直线运动,通过杠杆带动 油量控制套筒运动,同时位置传感器将油量控制套筒的位置 反馈给ECU。
2.1.2在直列泵上实施 的位置式电控系统
一、机械式单个柱塞油量控制机构
柱塞与齿圈连结在一起由齿条带动, 而柱塞套则不转动。当齿条的位置向右 移动时,齿圈转过的角度也加大,于是 柱塞上的斜槽与出油阀之间的柱塞行程
2.2.4 第二代时间控制式的特点
1.产生高压的装置与机械式喷油系统、第一代位置控制式系统相同。 都是柱塞和柱塞套配合产生高压,都需要用凸轮轴来驱动柱塞,
2.油量控制和调节装置与机械式喷油系统、第一代位置控制式系统 完全不同。第二代时间控制式则完全取消斜槽,直接由电磁阀 的动作完成每个喷射过程。
3.时间控制式对于喷射过程更加直接和精确。电磁阀关闭的时间决 定喷油定时,电磁阀关闭的持续时间决定喷油量和喷射压力, 给ECU的软硬件实时性要求更加严格,控制的精度和灵活性 也要求更高,使发动机性能的改善幅度很大。
2.1.1 在分配泵上实施的位置式电控系统
一、机械式分配泵的结构
机械调速器的滑动套筒和飞锤体被油泵的输入轴通过齿轮带动,通过杠杆结构 来调整油量控制套筒与分配转子之间的轴向相对位置,从而达到调节喷油量的目的。
2.1.1 在分配泵上实施的位置式电控系统
二、位置控制式电控分配泵的结构
1.油量控制(控制轴下有偏心球)
一般装有齿条位置反馈传感器。
2.1.2在直列泵上实施的位置式电控系统
2.喷油提前角控制 (1)改变柱塞套的上下位置
通过改变柱塞套的上下位置,可以改变喷油开始点和喷油结束点, 使控制更加柔性。
2.1.2在直列泵上实施的位置式电控系统
(2)电子控制液压提前器
与机械式双偏心 轮液压提前器原理相 同,采用发动机润滑 油压驱动活塞,油压 增大,活塞左移,通 过斜面驱动滑块、滑 块销,使双偏心轮转 动,改变驱动轴与凸 轮轴的相位。
电磁阀通电的持续时间,决定 了喷射的持续时间,即喷油量的大小。
2.2.1 在分配泵上实施的时间控制式
2.喷油提前角控制(两种方式) (1)电控液压提前器 (2)电磁阀关闭时刻
电磁阀开始通电的时 刻决定了高压压力建立的 时刻,也决定了燃油往缸 内喷射的开始时刻;电磁 阀断电的时刻决定了燃油 往缸内喷射结束的时刻
2.1.2在直列泵上实施的位置式电控系统
除了在直列泵上实施的位置控制式电控燃油喷射系统以外,还有 在泵喷嘴和单体泵上实施的位置控制式电控燃油喷射系统。这些系 统中的位置电控在控制机理、结构上都和直列泵有类似之处,只要 在其控制齿杆的连接处加装一个电子执行器就能够实现电控,
2.1.3第一代电控燃油喷射系统的控制特点
2.空气系统的电子控制
Biblioteka Baidu
增压压力(可变截面涡轮)控制 排气再循环(EGR)控制 排放后处理控制
2.1 第一代电控柴油喷射系统(位置控制式)
2.1.1 在分配泵上实施的位置式电控系统 2.1.2 在直列泵上实施的位置式电控系统 2.1.3 第一代电控燃油喷射系统的控制特点
2.1第一代电控柴油喷射系统(位置控制式)
第二章 柴油机电子控制系统
知识构成
1 第一代电控柴油喷射系统(位置控制式) 2 第二代电控柴油喷射系统(时间控制式) 3 第三代电控柴油喷射系统(高压共轨系统) 4 柴油机空气系统的电子控制 5 柴油发动机整机管理
概述
柴油机的电子控制系统包括:
1.燃油系统的电子控制
喷油时刻控制 喷油量控制 喷射压力控制 喷油规律控制
相关文档
最新文档