柴油國四共軌發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)與部件功能概述

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式標(biāo)題文字代稱部門名稱科室名稱部門名稱科室名稱研發(fā)部電氣電控室 唐超 2014.07.30共軌發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)與部件功能概述共軌發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)與部件功能概述 目錄一、共軌系統(tǒng)簡介二、共軌系統(tǒng)核心部件三、共軌系統(tǒng)傳感器一、共軌系統(tǒng)簡介1. 1. 什么是共軌系統(tǒng)什么是共軌系統(tǒng) 高壓共軌系統(tǒng)利用較大容積的共軌腔將油泵輸出的高壓燃油蓄積起來，并消除燃油中的壓力波動，然后再輸送給每個噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實(shí)現(xiàn)噴射的開始和終止。 共軌系統(tǒng)將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離開來，它背離了傳統(tǒng)的柴油機(jī)系統(tǒng)，開辟了降低柴油發(fā)動機(jī)排放和噪音的新途徑。 世界上在研發(fā)和生產(chǎn)柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的

2、廠家，有日本電裝、德國博世、德國西門子、美國德爾福。一、共軌系統(tǒng)簡介2. 2. 博世共軌系統(tǒng)工作原理博世共軌系統(tǒng)工作原理一、共軌系統(tǒng)簡介3. 3. 共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)共軌系統(tǒng)的特點(diǎn) 共軌式電控燃油噴射技術(shù)，它集成了計算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進(jìn)的噴油結(jié)構(gòu)于一身。它不僅能達(dá)到較高的噴射壓力、實(shí)現(xiàn)噴射壓力和噴油量的精確控制，而且能實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和后噴射，從而優(yōu)化噴油特性形狀，降低柴油機(jī)噪聲和大大減少廢氣的排放量。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是：采用先進(jìn)的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數(shù)多，益于柴油機(jī)燃燒過程的全程優(yōu)化 采用共軌方式供油，噴油系統(tǒng)壓力波動小，各噴油嘴間

3、相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準(zhǔn)確 高速電磁開關(guān)閥頻響高，控制靈活，使得噴油系統(tǒng)的噴射壓力可調(diào)范圍大，并且能方便地實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、后噴等功能，為優(yōu)化柴油機(jī)噴油規(guī)律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段二、共軌系統(tǒng)核心部件1.ECU1.ECU 作用：控制系統(tǒng)的核心，由硬件電路和控制軟件組成，負(fù)責(zé)信息的采集、處理、計算和執(zhí)行。通過傳感器、開關(guān)等采集的信息不斷的檢查發(fā)動機(jī)等的狀態(tài)，計算符合條件的燃油噴射量及相關(guān)控制等，執(zhí)行噴油與控制執(zhí)行器的動作等，使發(fā)動機(jī)工作在最佳狀態(tài)；具有診斷功能，及時的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障并報警。二、共軌系統(tǒng)核心部件1.ECU1.ECUEDC17接口：94 路整車接頭,

4、60 路發(fā)動機(jī)接頭工作電壓：1632V ，工作溫度范圍：-3085（空氣流速大于2m/S）集成了DNOX2.2后處理控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對尿素噴射的控制，同時完成OBD的監(jiān)控。二、共軌系統(tǒng)核心部件2.2.高壓油泵高壓油泵 高壓油泵給共軌管提供高壓燃油保持軌內(nèi)壓力。集成有齒輪泵、油量計量單元、凸輪轉(zhuǎn)速傳感器等，額定供油壓力可達(dá)1600-1800bar。 齒輪泵將從油箱中的燃油輸送到主濾器，然后燃油進(jìn)入位于高壓油泵上部的油量計量單元，計量單元根據(jù)實(shí)際的燃油需求量控制進(jìn)入高壓油泵進(jìn)行壓縮。二、共軌系統(tǒng)核心部件2.2.高壓油泵高壓油泵二、共軌系統(tǒng)核心部件2.1 2.1 齒輪式輸油泵齒輪式輸油泵 功用：齒輪

5、泵的任務(wù)是為高壓油泵提供充足的燃油； 原理：直接與高壓油泵裝在一起。齒輪泵主要由兩個嚙合的齒輪組成，通過齒輪之間的間隙把燃油從吸油側(cè)輸送到壓油側(cè)。齒輪間的線接觸可以對吸油側(cè)和壓油側(cè)之間進(jìn)行隔離，以防止燃油回流。二、共軌系統(tǒng)核心部件2.2 2.2 油量計量單元油量計量單元 功用：控制進(jìn)入高壓油泵的油量，從而控制共軌管壓力； 原理：實(shí)際為一執(zhí)行器，在斷電狀態(tài)下靠彈簧作用力處于安全位置；當(dāng)通電后電磁閥作用，克服彈簧力將閥關(guān)閉。在柴油機(jī)起動或運(yùn)轉(zhuǎn)時，根據(jù)ECU指令來執(zhí)行電磁閥的動作，保證高壓軌內(nèi)壓力穩(wěn)定在規(guī)定要求。PWM控制（165195Hz）線圈電阻：2.63.15歐姆最大電流：1.8A缺省狀態(tài)：全

6、開最大供油量最大供油量零供油量零供油量I （A）Q（l/h）供油特性圖供油特性圖二、共軌系統(tǒng)核心部件3. 3. 高壓油軌高壓油軌 高壓油軌貯存高壓燃油，同時高壓泵供油和噴油器噴油產(chǎn)生的壓力波動可以在共軌中得到抑制。高壓油軌由軌道、溢流閥、軌壓傳感器、流量限制器、進(jìn)回油管接頭組成。二、共軌系統(tǒng)核心部件3.1 3.1 溢流閥溢流閥功用：當(dāng)油軌內(nèi)的壓力超過設(shè)定值時，限壓閥將會打開，以起到限壓的作用。原理：限壓閥位于高壓油管連接共軌的末端，正常壓力下彈簧強(qiáng)制活塞靠在閥座上、共軌保持關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)超過工作壓力時，軌內(nèi)壓力克服彈簧阻力對活塞加載并遠(yuǎn)離座，燃油溢出，通過回油管回到油箱；當(dāng)壓力正常后，活塞在彈簧

7、的壓力下重新封閉閥座。注意：注意：限壓閥累計開啟次限壓閥累計開啟次數(shù)數(shù) 50 50 次，累計次，累計開時間開時間 5 5小時，小時，達(dá)到限值后必須更達(dá)到限值后必須更換換！二、共軌系統(tǒng)核心部件3.2 3.2 流量限制器流量限制器 作用：在非常情況下阻止噴油器常開而持續(xù)噴油與高壓油管損壞等漏油。 原理：正常工作時，隨著噴油使噴油器端壓力下降，導(dǎo)致柱塞向噴油器方向移動。噴油結(jié)束柱塞停止移動，壓降減小，彈簧將其壓回靜止位置。 燃油大量泄漏時，柱塞移動后被壓在出口處的密封座面上，停止向噴油器供油。燃油少量泄漏時，柱塞無法回到其靜止位置，幾次噴油后，柱塞運(yùn)動到出油孔的密封座上，從而關(guān)閉噴油器進(jìn)油口。二、共

8、軌系統(tǒng)核心部件4. 4. 噴油器噴油器 功用：由發(fā)動機(jī)ECU控制噴油器上的電磁閥實(shí)現(xiàn)噴油量與噴油時刻的控制，將高壓燃油精確地噴入燃燒室。 噴油器是以錐形鎖的方式安裝于氣缸蓋上，并通過銅墊片來密封燃燒室。BOSCH噴油器參數(shù)線圈電阻： 230 m 開啟電流：2426A；保持電流：11 13A電磁閥開啟時間：110 10us電磁閥關(guān)閉時間：30 二、共軌系統(tǒng)核心部件4.1 4.1 噴油器工作過程噴油器工作過程二、共軌系統(tǒng)核心部件4.2 4.2 噴油器控制過程噴油器控制過程三、共軌系統(tǒng)傳感器發(fā)動機(jī)自帶6個傳感器，都是非常重要的傳感器。 ECU 還需要和整車電氣進(jìn)行匹配，需要接入ON檔信號、空檔信號、

9、離合器信號、剎車信號、油門信號等，實(shí)現(xiàn)起動、預(yù)熱、油門控制、排氣制動、故障診斷等功能。三、共軌系統(tǒng)傳感器3.1 3.1 電子油門踏板電子油門踏板 駕駛員的加速信號由加速踏板傳感器探測記錄并傳輸給ECU，在傳感器中電位計上形成的電壓是加速踏板設(shè)定值的函數(shù)，通過特征曲線可計算出該電壓下的踏板位置。 原理：踏板輸出兩路獨(dú)立的電信號，信號電壓與踏板的角位移成正比關(guān)系，信號1的電壓為信號2電壓的2倍，以相互驗證，確保信號的可靠性。3.2 3.2 軌壓傳感器軌壓傳感器特性：工作電壓：Us=50.25V響應(yīng)時間：0.20.8ms測量范圍： 0 200MPa輸出信號電壓上限：0.90Us（4.5V）輸出信號電

10、壓下限：0.1Us（0.5V）三、共軌系統(tǒng)傳感器功用：將壓力值轉(zhuǎn)換為電壓信號給電控單元（ECU）， 以實(shí)現(xiàn)燃油壓力的閉環(huán)控制。原理:軌內(nèi)的壓力油通過孔道到達(dá)傳感器的皮膜，將壓力轉(zhuǎn)換為電氣信號，被輸入到評估電路放大后輸出。3.3 3.3 水溫傳感器水溫傳感器特性：高靈敏度NTC工作電壓：50.15V（ECU提供）額定電阻 ：在 20C 2.5 k 6% 在100C 0.186 k 2%電阻（ ）三、共軌系統(tǒng)傳感器功用：安裝在發(fā)動機(jī)冷卻水回路中。監(jiān)測發(fā)動機(jī)的溫度，用于暖機(jī)控制、超溫限扭、預(yù)熱控制、油量修正等.原理：該傳感器采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，通過感應(yīng)接觸電阻的溫度，使傳感器的阻值成負(fù)溫度的變

11、化。3.4 3.4 機(jī)油壓力溫度傳感器機(jī)油壓力溫度傳感器特性：供電電壓：5.00.1V測量范圍：0 128 Psig ( 0 885.2KPa)綜合精度：2%Vout=（0.625*Psig+10）*Us/100三、共軌系統(tǒng)傳感器功用：安裝在機(jī)油管路上，監(jiān)測機(jī)油的壓力狀態(tài)，當(dāng)機(jī)油壓力過高或過低時，發(fā)出警報信息。原理：該傳感器采用MEMS和專用集成電路（ASIC）技術(shù)設(shè)計制造，將感應(yīng)到的壓力轉(zhuǎn)換為正比例電壓值輸出給ECU。3.5 3.5 進(jìn)氣溫度壓力傳感器進(jìn)氣溫度壓力傳感器壓力測量范圍：50-400KPa（絕壓）Uout=（0.8*P-5)*Us/350供電電壓：5.00.25V響應(yīng)時間：1ms

12、鉗位電壓：0.30.05V（低） 4.80.05（高）溫度測量范圍： 40/130C 三、共軌系統(tǒng)傳感器 功用：安裝在發(fā)動機(jī)增壓器后進(jìn)氣管上；檢測渦輪增壓中冷后的進(jìn)氣管內(nèi)的空氣壓力和溫度，用于油量修正和預(yù)熱控制。 原理：此傳感器把進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣壓力集成在一起，成為TMAP傳感器，ECU內(nèi)部接口電路為上拉電阻。其中溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻型。感應(yīng)壓力和溫度值，并將其轉(zhuǎn)化為模擬電壓輸出給ECU。24作用：該傳感器可以確定活塞上止點(diǎn)位置，同時測量曲軸的轉(zhuǎn)速。作用：該傳感器可以確定活塞上止點(diǎn)位置，同時測量曲軸的轉(zhuǎn)速。原理：飛輪外端面原理：飛輪外端面360360范圍內(nèi)按范圍內(nèi)按6 6度間隔打度間

13、隔打5858個孔，剩下個孔，剩下2 2孔未打形成間隙，作為判孔未打形成間隙，作為判斷活塞上止點(diǎn)的依據(jù)。傳感器中的磁通量隨著通過的孔與間隙而變化，產(chǎn)生正弦交斷活塞上止點(diǎn)的依據(jù)。傳感器中的磁通量隨著通過的孔與間隙而變化，產(chǎn)生正弦交流電壓，其波幅隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而變化。設(shè)定間隙到傳感器位置的角度，可確定一流電壓，其波幅隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而變化。設(shè)定間隙到傳感器位置的角度，可確定一缸上止點(diǎn)。結(jié)合凸輪軸傳感器正時凸輪，確定一缸發(fā)火上止點(diǎn)。缸上止點(diǎn)。結(jié)合凸輪軸傳感器正時凸輪，確定一缸發(fā)火上止點(diǎn)。3.6 3.6 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器曲軸轉(zhuǎn)速傳感器三、共軌系統(tǒng)傳感器3.7 3.7 凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器作用：用

14、于判斷發(fā)動機(jī)第作用：用于判斷發(fā)動機(jī)第1 1缸壓縮上止點(diǎn)的到來時刻，作為噴油的基準(zhǔn)信號；另在缸壓縮上止點(diǎn)的到來時刻，作為噴油的基準(zhǔn)信號；另在曲軸轉(zhuǎn)速傳感器故障時可以維持發(fā)動機(jī)跛行功能。曲軸轉(zhuǎn)速傳感器故障時可以維持發(fā)動機(jī)跛行功能。 原理：霍爾效應(yīng)，凸輪軸上安裝著一個用鐵磁性材料制成的輪，有原理：霍爾效應(yīng)，凸輪軸上安裝著一個用鐵磁性材料制成的輪，有6+16+1個齒，它隨個齒，它隨著凸輪軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這個齒經(jīng)過凸輪軸傳感器的半導(dǎo)體膜片的時候，它的磁場就會使著凸輪軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這個齒經(jīng)過凸輪軸傳感器的半導(dǎo)體膜片的時候，它的磁場就會使半導(dǎo)體膜片中的電子以垂直于流過膜片的電流的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，既而產(chǎn)生一個短促半導(dǎo)體膜片中的電子以垂直于流過膜片的電流的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，既而產(chǎn)生一個短促的電壓信號（霍爾電壓）。的電壓信號（霍爾電壓）。三、共軌系統(tǒng)傳感器 A、正常模式（曲軸/凸輪軸傳感器均正常）在起動過程中，曲軸信號與凸輪軸信號均正常時，ECU結(jié)合曲軸缺齒判斷與凸輪軸多齒判斷進(jìn)行判缸。判缸過程迅速、可靠。B、后備模式1（僅有凸輪軸傳感器）在起動過程中，僅有凸輪軸信號時， ECU通過檢測判缸齒（第一缸前的多余齒）確定當(dāng)前柴油機(jī)的正確相位，從而按照正確的噴油時序噴射。C、后備