柴油機電控噴油技術

1、柴油機電控噴油技術,概述,電控柴油機發(fā)展的三個階段 第一代：凸輪壓油、位置控制 第二代：凸輪壓油、時間控制 第三代：共軌蓄壓、電磁閥時間控制,概述,電控柴油機的優(yōu)點 輸出功率大 油耗低 排放水平明顯提高 噪聲降低 穩(wěn)定性強等,概述,柴油機電控燃油系統(tǒng)的組成 輸入設備（傳感器和開關） 電子控制單元ECU 執(zhí)行器,概述,油門信號電壓在略大于0伏和小于5伏之間的電壓變化 單刀雙擲開關的作用是向ECM提供怠速與非怠速信號,概述,進氣溫度傳感器：檢測進氣溫度。 冷卻水度傳感器：檢測發(fā)動機溫度。 燃油溫度傳感器：檢測燃油溫度。 機油溫度傳感器：檢測機油溫度。,概述,機油壓力傳感器 進氣壓力傳感器 燃油壓力

2、傳感 大氣壓力傳感器,壓力傳感器,概述,用于檢測發(fā)動機運行速度與凸輪軸位置的傳感器,速度和位置傳感器,概述,單刀單擲開關 單刀雙擲開關 雙刀單擲開關,開關 -用于向ECM輸入司機的操作指令,概述,電磁閥類型 常開/常閉型（ON/OFF） 脈寬調(diào)制型（PWM）,執(zhí)行器-電磁閥,概述,用于實現(xiàn)小電流對大電流的控制 或者一個電路對多個電路的控制,執(zhí)行器-繼電器,概述,故障指示燈 停機警告指示燈 等待啟動指示燈 保養(yǎng)提醒指示燈,執(zhí)行器-指示燈,概述,電控燃油系統(tǒng)的主要功能,概述,噴油量控制-基本噴油量控制,概述,噴油量控制-怠速轉速控制,概述,噴油量控制-怠速轉速控制,概述,噴油量控制-不均勻油量補償

3、控制,概述,噴油量控制-恒定車速控制,概述,噴油時間控制,概述,噴油時間控制,概述,噴油時間控制-修正,概述,噴油壓力,概述,噴油率控制 多次噴射控制,概述,附加功能-故障自診斷功能,概述,如果汽車萬一發(fā)生故障，ECU應將其故障部位控制在安全范圍內(nèi)，使駕駛員能夠?qū)⑵囬_到最近的修理廠去，這就是故障應急功能。,附加功能-應急功能,概述,隨著計算機的普及，已經(jīng)開發(fā)成功許多種車輛用電控系統(tǒng)。但是，各個系統(tǒng)都有自己的專用傳感器，這是非常不經(jīng)濟的，而且系統(tǒng)很復雜。利用數(shù)據(jù)通訊可促進各控制系統(tǒng)的綜合化。,附加功能-數(shù)據(jù)通訊,電控分配泵系統(tǒng),概述,代表產(chǎn)品,日本電裝公司的ECD-V系列電控分配泵 日本杰克塞

4、爾公司的COVEC-F電控分配泵 德國博世公司的ECD、VP系列電控分配泵,上述的電控分配泵都是在VE型分配泵的基礎上實現(xiàn)電子控制的，基本上大同小異,電控分配泵系統(tǒng),概述,分類-按噴油量、噴油時間的控制方法,位置控制 時間控制,電控分配泵系統(tǒng),電控分配泵系統(tǒng)的組成和工作原理,傳感器 ECU 執(zhí)行器,電控分配泵系統(tǒng),位置控制式電控分配泵系統(tǒng),電控分配泵系統(tǒng),位置控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV1電控分配泵,特點： 采用線性電磁鐵，通過杠桿來控制溢油環(huán)位置，從而實現(xiàn)噴油量控制，并由溢油環(huán)位置傳感器作為反饋信號，實現(xiàn)閉環(huán)控制。 采用一個定時控制閥進行噴油正時控制 設置了供油提前器活塞位置傳感器，形成噴

5、油正時閉環(huán)控制,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng),特點： 計算機內(nèi)設有時鐘，通過利用時鐘，控制噴油終了時間，從而控制噴油量?？刂茋娪土拷K了的執(zhí)行機構是電磁閥，對每一次噴油都進行控制，因此，可以取消其他的噴油量控制機構。另外，在時間控制方式中，電子回路計較簡單。典型的時間控制式電控分配泵廠品有：日本電裝ECDV3分配泵、德國博世公司的VP44型分配泵,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV3電控分配泵,工作原理： 在柱塞泵油階段，當電磁溢流閥斷電時，溢流閥打開，高壓燃油立即泄壓，停止噴油。噴油始點并不取決于電磁溢流閥關閉的時刻，而是取決于分配泵斷面凸輪的行程，與采用溢油環(huán)改變

6、噴油終點以控制油量的方式一樣。電磁溢流閥打開越晚，噴油量越多。端面凸輪行程始點就是圖上噴油泵角度信號上的無齒段終點的信號,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV3電控分配泵,電磁溢流閥工作原理 ： 電磁溢流閥由一個小電磁閥（導向閥）和一個液壓自動閥（主閥）組成。當電磁溢流閥通電時，高壓燃油通過主閥上的小孔同時作用于主閥的背面。由于電磁溢流閥通電過程中線圈產(chǎn)生激磁，導向閥壓在閥座上。主閥座面的密封截面小于主閥直徑，作用于主閥背面的力大于作用于主閥正面的力，故主閥壓向閥座。此時高壓燃油不會溢流；當電磁溢流閥中沒有電流流過時，導向閥在彈簧力作用下開啟，主閥背面的燃油溢流，主閥正面的燃油壓

7、力由于有小孔節(jié)流，下降比較慢，這樣主閥就自動開啟，高壓腔內(nèi)燃油迅速泄壓，停止噴油,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV3電控分配泵,主要特點： 內(nèi)凸輪結構 采用新設計的 具有高響應特性的電磁溢流閥 電控驅(qū)動單元（EDUElectronic Driving Unit） 修正用ROM,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV4電控分配泵,主要特點： 內(nèi)凸輪結構 采用新設計的 具有高響應特性的電磁溢流閥 電控驅(qū)動單元（EDUElectronic Driving Unit） 修正用ROM,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV4電控分配泵,主要區(qū)別： 內(nèi)凸輪結構 端

8、面凸輪,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV4電控分配泵,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV4電控分配泵,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV4電控分配泵,ROM中記錄著各種修正參數(shù)，用于噴油量、噴油時間的控制?；旧虾虴CDV3相同，但是，修正值（數(shù)據(jù)的數(shù)量）比ECDV3增加了，修正精度更高了,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV4電控分配泵,壓油回路,工作原理如下： 發(fā)動機驅(qū)動凸輪軸，同時驅(qū)動內(nèi)部的輸油泵。燃油從油箱中被吸上來以后，送入內(nèi)部的輸油腔內(nèi)。輸油腔內(nèi)的壓力為1.52.0MPa 溢油閥開啟（SPV：OFF），燃油進入轉子內(nèi)部

9、。 溢油閥關閉（SPV：ON），驅(qū)動軸旋轉，內(nèi)凸輪和柱塞對被關閉在轉子內(nèi)部的燃油進行加壓，在出油閥開啟的時候流向高壓油管、噴油器，噴有開始。 溢油閥開啟（SPV：OFF），轉子部分的壓力降低，出油閥關閉，噴油結束,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV5電控分配泵,在ECDV5電控分配泵系統(tǒng)中，主要有下列三種執(zhí)行機構： 控制噴油量的電磁溢流閥（SPV） 控制噴油時間的定時控制閥（TCV） 切斷供油的斷油閥（FCV）,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV5電控分配泵,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV5電控分配泵,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)

10、-ECDV5電控分配泵,電磁溢流閥,當電流流過線圈時，電樞吸引鐵芯。同時，溢流閥滑動，和滑閥體緊密結合，保持柱塞腔內(nèi)密封。由于柱塞滑動，完成壓油和噴射。 一旦線圈中沒有電流流過時，在彈簧力的作用下，滑閥開啟，柱塞腔內(nèi)燃油經(jīng)過溢流閥內(nèi)的通路開始溢油，噴油結束。當柱塞反向滑動時，燃油又被吸入閥腔內(nèi)。 電磁溢流閥開啟后，柱塞腔內(nèi)的高壓燃油流回噴油泵腔中，燃油噴射結束。,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV5電控分配泵,定時控制閥,定時控制閥安裝在噴油泵腔內(nèi)，根據(jù)計算機送來的信號，適時開啟或關閉噴油泵壓力腔和定時活塞低壓腔之間的燃油通道。當電流流過線圈時，定子磁芯被磁化，可動鐵芯被吸引而

11、壓縮彈簧，燃油通路開啟。TCV的開啟程度是根據(jù)計算機送來的通過線圈的電流的ONOFF時間比（占空比）進行控制。如果ON時間長，則閥的開啟時間亦長。 TCV的開啟時間長，從噴油泵腔內(nèi)流入提前器低壓腔內(nèi)的燃油多，提前器低壓腔內(nèi)的壓力就高，因此，提前器活塞橡膠度延遲方向移動。反之，TCV開啟時間短，提前器活塞向角度提前的方向移動。,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV5電控分配泵,斷油閥,在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，斷油閥將燃油切斷。通電后，斷油閥開啟，燃油被吸入柱塞腔內(nèi)。,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV5電控分配泵 （ECDV5型分配泵的電子驅(qū)動單元EDU）,為了高速

12、驅(qū)動在高壓下工作的電磁溢流閥，采用了EDU?？蓪崿F(xiàn)減少排氣中的顆粒和有害成分 EDU的狀態(tài)是由ECU監(jiān)管的，萬一發(fā)生異常時，則令發(fā)動機停止運轉。,電控分配泵系統(tǒng),時間控制式電控分配泵系統(tǒng)-ECDV5電控分配泵 （ECDV5型分配泵的電子驅(qū)動單元EDU）,EDU的工作原理： 蓄電池電壓通過高電壓發(fā)生回路（DC/DC變換）變換成高電壓。EDU根據(jù)個傳感器送來的信息將信號送到EDU的EMU端子。這樣，大約150V的高電壓由SPV+端子輸出到電磁溢流閥。這時，EDUF端子上輸出噴油確認信號。,電控直列泵系統(tǒng),電子控制技術應用到直列泵中的基本方案首先是實現(xiàn)噴油量調(diào)節(jié)機構和噴油定時控制機構的電子控制。這就

13、是電子調(diào)速器和電子提前器。而噴油泵本體基本不變。 電控直列泵比較有代表的產(chǎn)品有： 日本電裝公司電控直列泵：ECDP、ECDP2、ECDP3等 德國博世公司電控直列泵：H系列 日本杰克塞爾電控直列泵：COPEC、TICS（可變預行程直列泵） 美國Caterpilar公司PEEC系統(tǒng) 日本小松公司的KP21型電控直列泵,電控直列泵系統(tǒng),概 念 圖,電控直列泵系統(tǒng),電控直列泵系統(tǒng),電控直列泵系統(tǒng),電子調(diào)速器的內(nèi)部主要有以下4部分構成： （1）線性螺線管控制線圈中的電流，使噴油泵的調(diào)節(jié)齒桿移動。 （2）齒桿位置傳感器由線圈和鐵芯構成，檢測出調(diào)節(jié)齒桿的位置。 （3）轉速傳感器檢測出發(fā)動機的轉速 （4）傳

14、感器放大器將檢測到的齒桿位置傳感器的信號放大后送到計算機中。 此外還有，油門踏板位置傳感器、水溫傳感器和啟動信號等。,電控直列泵系統(tǒng),電子提前器,電磁閥由ECU驅(qū)動，控制作用在油壓活塞上的油壓。油壓活塞左右移動使轉換機構上下運動，從而改變發(fā)動機驅(qū)動軸和凸輪軸之間的相位。,電控直列泵系統(tǒng),發(fā)動機驅(qū)動軸和凸輪軸上分別裝有轉速脈沖發(fā)生器和進角脈沖發(fā)生器如圖所示。對應兩個脈沖發(fā)生器分別裝置了傳感器。從這兩個傳感器的信號ne和n可檢出兩者的相位差。,電控共軌系統(tǒng),20世紀90年代，博世公司和日本電裝公司先后研制出一種全新的燃油噴射系統(tǒng)電控共軌燃油系統(tǒng)。從此開始了綠色柴油機時代。,電控共軌系統(tǒng),典型共軌系

15、統(tǒng),電控共軌燃油系統(tǒng)主要由 ECU 高壓燃油泵 噴油器 空氣流量計 共軌組件、限壓閥和調(diào)壓閥 油門位置傳感器 電磁斷油閥等組成,電控共軌系統(tǒng),電控共軌燃油系統(tǒng)的特點有： （1）共軌壓力高達135200MPa，使得噴油霧化極好，燃燒徹底，發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性好。 （2）采用高速電磁閥控制燃油噴射，可以實現(xiàn)預噴射（一個工作循環(huán)可以實現(xiàn)46次燃油噴射）是柴油燃燒更徹底。 （3）閉環(huán)控制,電控共軌系統(tǒng),電控共軌系統(tǒng)的優(yōu)點： （1）自由調(diào)節(jié)噴油壓力：利用共軌壓力傳感器測量共軌內(nèi)的燃油壓力，從而調(diào)整高壓燃油泵的供油量來控制共軌壓力（共軌壓力就是噴油壓力）。 （2）自由調(diào)節(jié)噴油量：以發(fā)動機的轉速和油門開度

16、信息等為基礎，由計算機計算出最佳噴油量，通過控制噴油器電磁閥的通電、斷電時刻直接控制噴油參數(shù)。 （3）自由調(diào)節(jié)噴油率：根據(jù)發(fā)動機用途的需要，設置并控制噴油率：預噴射、后噴射、多段噴射等。 （4）自由調(diào)節(jié)噴油時間：根據(jù)發(fā)動機的轉速和負荷等參數(shù)，計算出最佳噴油時間，并控制噴油電磁閥的開啟時刻，從而準確控制噴油時間。,電控共軌系統(tǒng),基本工作原理： 燃油從油箱經(jīng)輸油泵供入高壓油泵中，在高壓油泵中提升壓力后，送入共軌，共軌內(nèi)的燃油壓力在25MPa（怠速） 160MPa（額定轉速）。共軌內(nèi)的高壓燃油供給各個氣缸所對應的噴油器，設置在噴油器上的電磁閥根據(jù)ECU的指令動作，控制各個氣缸的噴油時間和噴油量。,電

17、控共軌系統(tǒng),高壓油泵,電控共軌系統(tǒng),高壓油泵,組成急工作原理： 驅(qū)動周、柱塞、進、出油閥、電磁斷油閥、壓力調(diào)節(jié)閥和機體組成。 驅(qū)動柱塞有發(fā)動機驅(qū)動，其偏心凸輪有三個凸輪，分別驅(qū)動三組柱塞，驅(qū)動軸每轉一圈，三柱塞分別上下運動一次。 當柱塞下行時，燃油從吸油管經(jīng)單向閥、進油閥被吸入，如下圖所示。當柱塞克服彈簧上行時，油壓將進油閥關閉，由于柱塞與套的高精度及高速壓油，因此，能產(chǎn)生很高的壓力。頂開出油閥，從高壓油管壓出。柱塞的復位是靠受壓彈簧壓動與之鑲嵌的彈簧座而實現(xiàn)的。,電控共軌系統(tǒng),高壓油泵,電控共軌系統(tǒng),高壓油泵,HP0型供油泵工作原理： 柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔。 柱塞

18、上行，但控制閥中尚未通電，控制閥仍處于開啟狀態(tài)，吸進了燃油但并未升壓，經(jīng)控制閥流回低壓油腔。 ECU計算出滿足必要的供油量的定時，適時地向控制閥通電，并使之開啟，切斷回油通路，柱塞腔內(nèi)燃油壓力升高。因此，高壓油經(jīng)出油閥（單向閥）壓入共軌內(nèi)；控制閥開啟后的柱塞行程與供油量對應。如果使控制閥的開啟時間（柱塞預行程）改變，則供油量隨之改變，從而可以控制共軌壓力。 凸輪越過最大升程后，則柱塞進入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低；這時出油閥關閉，壓油停止；控制閥處于停止通電狀態(tài)，控制閥開啟，低壓燃油將被吸入柱塞腔內(nèi)，即回復到狀態(tài)。,電控共軌系統(tǒng),壓力調(diào)節(jié)閥,當壓力過高時，ECU控制壓力調(diào)節(jié)閥打開溢油閥泄壓,電控共軌系統(tǒng),電控共軌燃油系統(tǒng)中噴油器中的電磁閥由ECU直接控制其噴油始點、噴油間隔和噴油終點，從而直接控制噴油量、噴油時間和噴油率。電磁閥實際上完成了傳統(tǒng)噴油裝置中的噴油器、調(diào)速器和提前器的功能,電控共軌系統(tǒng),作用是接受從高壓油泵來的高壓燃油，并按照ECU的指令向各個氣缸分配燃油。共軌組件中有壓力限制器、流動緩沖器和壓力傳感器等,電控共軌系統(tǒng),故障診斷,要檢查是否存在現(xiàn)