第章柴油機電控技術概述柴油機與電控柴油機的定義

第1章

柴油機電控技術概述

1.1柴油機與電控柴油機的定義

1.2柴油機電控技術的發(fā)展歷程

1.3柴油機電控系統(tǒng)的組成與功能

1.4柴油機電控技術的特性

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1.5柴油機電控系統(tǒng)的主要特點1.1柴油機與電控柴油機的定義

內燃機：一種動力機械，通過使燃料在機器內部燃燒，

并將其放出的熱量直接轉換為動力的熱力發(fā)動機。

電控柴油機：燃油噴射系統(tǒng)由柴油機電控單元（ECU）控制，ECU對每個噴油器的噴油量、噴油時刻進行精確控制，使柴油機的燃油經濟性和動力性達到最佳的平衡。

普通柴油機

電控柴油機

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柴油機：用柴油作燃料的內燃機。

電控柴油機三代技術變化：

第一代為凸輪壓油、位置控制技術。

該技術保留了傳統(tǒng)柴油機供給系統(tǒng)的基本組成和結構，只是取消了機械控制部件（調速器等），增加了傳感器、ECU、執(zhí)行器等組成的控制系統(tǒng)，使控制精度和響應速度得以提高。

其缺點是：響應速度慢，控制精度不夠高，供油壓力不能精確控制。

第二代為凸輪壓油、時間控制技術。

該技術基本保留了傳統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的組成和結構，通過高速電磁閥直接控制高壓燃油的適時噴射。

其缺點是：供油壓力無法精確控制。

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電控柴油機與傳統(tǒng)柴油機最大變化第一代電控系統(tǒng)特點：間接控制噴油量——位置飼服間接控制噴油定時——液力系統(tǒng)飼服控制噴射壓力大小控制——取決于原有機械系統(tǒng)的性能噴油速率控制——取決于原有機械系統(tǒng)的性能優(yōu)點：技術難度小，改動工作量小，成本低，可以實現(xiàn)機械混合運行，安全可靠；缺點：間接控制，響應慢，對發(fā)動機性能改善有限。第二代與第一代的差別：

采用電磁閥實現(xiàn)對噴射過程的直接數字控制，不但可以控制噴油量，而且可以控制噴射定時，實現(xiàn)高頻和更加靈活的控制功能；而且可以實現(xiàn)分缸獨立控制。第二代電控系統(tǒng)的缺點：（1）仍然依賴于傳統(tǒng)的脈動高壓系統(tǒng)，使得高壓噴射的區(qū)間受到凸輪型線的限制，無法實現(xiàn)大范圍的噴射定時控制；（2）噴射壓力的大小只和凸輪型線以及發(fā)動機轉速等結構參數有關，不能根據發(fā)動機的工況靈活調節(jié)；（3）無法實現(xiàn)靈活的預噴射和多次噴射。第三代為共軌蓄壓、電磁閥時間控制技術。

高壓共軌系統(tǒng)的特點突出：

①高壓共軌系統(tǒng)的燃油噴射壓力獨立于柴油機轉速和負荷。

②高壓共軌系統(tǒng)對噴油時機和噴油量的控制非常自由。

③高壓共軌系統(tǒng)對噴油規(guī)律的調節(jié)能力很強。

④高壓共軌系統(tǒng)能夠實現(xiàn)很高的燃油噴射壓力。目前已達到160～200Mpa。

⑤高壓共軌系統(tǒng)適應性較強，可以用于多種柴油機機型。

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1.3柴油機電控系統(tǒng)的組成與功能

目前，常見柴油機電控系統(tǒng)的邏輯結構與其他大多數自動控制系統(tǒng)相近，主要由傳感器、執(zhí)行器和控制器三大部分構成。

(1)傳感器，電控柴油機一般有以下傳感器：

①進氣溫度和壓力傳感器。

②曲軸信號傳感器。

③凸輪軸信號傳感器。

④冷卻液溫度傳感器。

⑤加速踏板位置傳感器。

⑥廢氣再循環(huán)閥位置傳感器。

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（2）執(zhí)行器

行器就是執(zhí)行ECU的指令，調節(jié)柴油機的供（噴）油量和供（噴）油正時。主要包括以下部件：

①電控高壓燃油設備。

②廢氣再循環(huán)閥。

③控制開關。

④可調噴嘴增壓器。

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（3）控制器

柴油機電控系統(tǒng)的電子控制器一般稱為電控單元，也有稱之為發(fā)動機控制模塊，習慣上簡稱為ECU(ElectronicControlUnit)或ECM(EngineControlModule)。

ECU主要根據各傳感器輸入信號和內存程序，計算出供（噴）油量和供（噴）油開始時刻，并向執(zhí)行元件發(fā)出執(zhí)行令信號。

①ECU的控制功能。

②ECU的硬件。

③ECU的軟件系統(tǒng)。

④ECU的標定與調試。

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柴油機電控系統(tǒng)的功能

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1.4柴油機電控技術特性

（1）高噴射壓力

高噴射壓力可明顯改善柴油和空氣的混合質量，縮短著火延遲期，使燃燒更迅速、更徹底，并且控制燃燒溫度，從而降低廢氣排放。

（2）獨立的噴射壓力控制

若供油系統(tǒng)具有不依賴轉速和負荷的噴射壓力控制能力，就可選擇最合適的噴射壓力使噴射持續(xù)期、最佳著火延遲期，使柴油機在各種工況下的廢氣排放最低而經濟性最優(yōu)。

（3）改善柴油機的燃油經濟性

高噴射壓力、獨立的噴射壓力控制、小孔徑噴油、較高的平均噴油壓力等措施都能降低燃油消耗率，從而提高柴油機的燃油消耗經濟性。

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（4）獨立的燃油噴射正時控制

噴射正時直接影響著柴油機活塞上止點前噴入汽缸的油量，決定著汽缸的峰值爆發(fā)壓力和最高溫度。

（5）可變的預噴射控制能力

預噴射可以降低顆粒排放，又不至增加NOX的排放，還可以改善柴油機冷啟動性能、降低冷態(tài)工況下白煙的排放，降低噪聲，改善低速扭矩。

（6）最小油量的控制能力

供油系統(tǒng)具有高噴射壓力的能力與柴油機怠速所需要的小油量控制能力之間發(fā)生矛盾。當供油系統(tǒng)具有預噴射能力后，將能夠使控制小油量的能力進一步提高。

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（7）快速斷油能力

電控柴油機噴油器上采用高速電磁閥開關就很容易實現(xiàn)快速斷油。

（8）降低驅動扭矩沖擊載荷

燃油噴射系統(tǒng)在很高的壓力下工作，既增加了驅動系統(tǒng)所需要的平均扭矩，也加大了沖擊載荷。燃油噴射系統(tǒng)對驅動系統(tǒng)平穩(wěn)加載和卸載的能力，是一種衡量噴射系統(tǒng)的標準。

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1.5柴油機電控系統(tǒng)的主要特點

（1）能夠智能化地控制燃油噴射量和根據發(fā)動機的工作狀況控制噴油提前角，有效地提高了發(fā)動機的燃料經濟性、動力性和排放質量。

（2）改善了發(fā)動機的調速特性，由電控單元控制代替了傳統(tǒng)的離心式調速器，使轉速控制更精確、更可靠。

（3）提高了發(fā)動機的冷起動（低溫起動）性能，電控單元可通過冷卻液溫度傳感器或機油溫度傳感器確定發(fā)動機是否處于冷起動。

（4）降低發(fā)動機的排煙。電控單元根據油門開度、水溫、機油溫度以及渦輪增壓器的進氣壓力，精確地控制噴油量和噴油正時，使尾氣排放更加理想化。

（5）減少發(fā)動機排氣污染。為了實現(xiàn)這一目標，提高了噴油器的制造精度，提高了燃油的噴射壓力，提高了發(fā)動機各缸噴油量的一致性，可以在電磁閥的標牌上查到校準碼，通過儀器向電控單元輸入每個噴油器電磁閥的校準碼。

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（6）可通過程序實現(xiàn)對發(fā)動機的功率進行重新編程。對一定型號的柴油機，可以設計三種不同的功率狀態(tài)。

（7）由于取消了機械調速器，減少了維修任務。

（8）具有發(fā)動機的保護功能，當電控單元測知傳感器的信號失控時，電控單元除了閃爍警告燈以提醒駕駛員注意外，同時減少噴油量，甚至使發(fā)動機熄火。

（9）具有發(fā)動機自我診斷功能。電控單元對電控系統(tǒng)所有傳感器、執(zhí)行器、連接器及其線路的斷路、短路、信號失真等故障，均可以進行連續(xù)性的監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)電控系統(tǒng)有故障，便儲存故障碼，必要時可以啟動安全保護功能；維修時則可通過儀器調取故障代碼、數據流以及波形，以利于快捷維修。

（10）提高了發(fā)動機運轉穩(wěn)定性、