汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)教學(xué)下載-樣章ppt課件

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)教學(xué)課件下載-樣章.ppt第六章柴油機(jī)電控技術(shù)簡(jiǎn)介,本章主要內(nèi)容：柴油機(jī)電控技術(shù)概述柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)功能與組成柴油機(jī)供（噴）油量控制柴油機(jī)供（噴）油正時(shí)控制柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)實(shí)例,一、柴油機(jī)電控技術(shù)概述,柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展柴油機(jī)電控技術(shù)是在解決能源危機(jī)和排放污染兩大難題的背景下，在飛速發(fā)展的電子控制技術(shù)平臺(tái)上發(fā)展起來(lái)的。汽油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展為柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。柴油機(jī)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，經(jīng)歷了三代：位置控制時(shí)間控制時(shí)間壓力控制（壓力控制）,柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展：第一代（位置控制方式）,保留了傳統(tǒng)柴油機(jī)供給系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，只是取消了機(jī)械控制部件（調(diào)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(yīng)速度得以提高。優(yōu)點(diǎn)：柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎不需改動(dòng)，便于對(duì)現(xiàn)有柴油機(jī)進(jìn)行升級(jí)換代。缺點(diǎn)：響應(yīng)慢，控制精度不高，供油壓力不能控制。在直列柱塞泵上實(shí)施位置控制的有：日本電裝公司的ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系統(tǒng)；德國(guó)波許公司的EDR系統(tǒng)；美國(guó)的PEEC系統(tǒng)等。在分配泵上實(shí)施位置控制的有：日本電裝公司的ECD-V1系統(tǒng)；德國(guó)波許的EDC系統(tǒng)；美國(guó)的PCF系統(tǒng)等。,柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展：第二代（時(shí)間控制方式）,基本保留了傳統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，通過(guò)高速電磁閥直接控制高壓燃油的適時(shí)噴射。一般情況下，電磁閥關(guān)閉，執(zhí)行噴油；電磁閥打開(kāi)，噴油結(jié)束。因此可實(shí)現(xiàn)供油量控制，又可實(shí)現(xiàn)供油正時(shí)的控制。優(yōu)點(diǎn)：控制自由度更大，供油加壓與供油調(diào)節(jié)在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，使噴油泵結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，強(qiáng)度得到提高。高壓噴油能力大大加強(qiáng)。缺點(diǎn)：供油壓力無(wú)法控制。在分配泵上實(shí)施時(shí)間控制的有：日本電裝公司的ECD-V3系統(tǒng)；美國(guó)Stanadyne公司的DS型和RS型（DS型已用于GM公司1994年的增壓柴油機(jī)上，RS型已用于GM公司的客貨兩用車(chē)和越野車(chē)）；日本豐田公司的ECD-2系統(tǒng)，等等。電控泵噴嘴系統(tǒng)有：德國(guó)波許公司的PDE27/PDE28系統(tǒng)，等等。,柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展：第三代（時(shí)間-壓力方式）,這是國(guó)外于20世紀(jì)90年代中期研制的一種新型柴油機(jī)電控技術(shù)?；靖淖兞藗鹘y(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，主要以電控共軌（各缸噴油器共用一個(gè)高壓油管）式噴油系統(tǒng)為特征，直接對(duì)噴油器的噴油量、噴油正時(shí)、噴油速率和噴油規(guī)律、噴油壓力等進(jìn)行時(shí)間-壓力控制。油壓油泵并部直接控制噴油，而僅僅向共軌供油以維持所需的共軌壓力，并通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來(lái)控制噴射壓力。優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)高壓噴射（最高達(dá)200Mpa），噴射壓力獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律，具有良好的噴射特性。共軌噴射系統(tǒng)是柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。目前在卡車(chē)和轎車(chē)柴油機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度十分驚人。國(guó)外典型共軌噴射系統(tǒng)：日本電裝公司的ECD-U2系統(tǒng)；美國(guó)BKM公司的servojet系統(tǒng)；美國(guó)Caterpiller公司的HEUI系統(tǒng)，等等。,柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),改善低溫起動(dòng)性電子控制系統(tǒng)能夠以最佳的程序替代駕駛員進(jìn)行這種麻煩的起動(dòng)操作，使柴油機(jī)低溫起動(dòng)更容易。降低氮氧化物和煙度的排放采用柴油機(jī)電控技術(shù)，可精確地將噴油量控制在不超過(guò)冒煙界限的適當(dāng)范圍內(nèi)，同時(shí)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況調(diào)節(jié)噴油時(shí)刻，從而有效地抑制排煙。提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性采用柴油機(jī)電控系統(tǒng)，無(wú)論負(fù)荷怎樣增減，都能保證發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下以最低的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于提高其經(jīng)濟(jì)性。,柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性柴油機(jī)電控系統(tǒng)中，ECU根據(jù)傳感器信號(hào)精確計(jì)算噴油量和噴油正時(shí)。從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性?？刂茰u輪增壓采用電子控制技術(shù)可以對(duì)增壓裝置進(jìn)行精確的控制。適應(yīng)性廣只要改變ECU的控制程序和數(shù)據(jù)，一種噴油泵就能廣泛用在各種柴油機(jī)上，而且柴油機(jī)燃油噴射控制可與變速器控制、怠速控制等各種控制系統(tǒng)進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)集中控制，有利于縮短柴油機(jī)電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，并降低成本，從而擴(kuò)大柴油機(jī)電控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。,二、柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能與組成,柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能燃油噴射控制主要包括：供（噴）油量控制、供（噴）油正時(shí)控制、供（噴）油速率控制和噴油壓力控制等。怠速控制主要包括怠速轉(zhuǎn)速控制和怠速時(shí)各缸均勻性的控制。進(jìn)氣控制主要包括進(jìn)氣節(jié)流控制、可變進(jìn)氣渦流控制和可變配氣正時(shí)控制。增壓控制根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、負(fù)荷信號(hào)、增壓壓力信號(hào)等，通過(guò)各種措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣渦增壓器工作狀態(tài)和增壓壓力的控制。,柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能,排放控制主要是廢氣再循環(huán)（EGR）控制。起動(dòng)控制主要包括供（噴）油量控制、供（噴）油正時(shí)控制和預(yù)熱裝置控制。巡航控制ECU根據(jù)車(chē)速信號(hào)等自動(dòng)維持汽車(chē)以一定車(chē)速行駛。故障自診斷包含故障自診斷和失效保護(hù)兩個(gè)子系統(tǒng)。柴油機(jī)與自動(dòng)變速器的綜合控制,柴油機(jī)電控系統(tǒng)的組成,柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)除了控制噴油量外，對(duì)噴油正時(shí)和噴油的壓力都有很高的要求（柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的噴油壓力較高約19.6MPa）。由傳感器、ECU、執(zhí)行元件三部分組成。傳感器加速踏板位置傳感器、反饋信號(hào)傳感器、燃油溫度傳感器等和信號(hào)開(kāi)關(guān)柴油機(jī)控制ECU根據(jù)各傳感器輸入信號(hào)和內(nèi)存程序，計(jì)算出供（噴）油量和供（噴）油開(kāi)始時(shí)刻，并向執(zhí)行元件發(fā)出執(zhí)行令信號(hào)。執(zhí)行元件執(zhí)行ECU的指令，調(diào)節(jié)柴油機(jī)的供（噴）油量和供（噴）油正時(shí)。,三、柴油機(jī)供（噴）油量控制,本節(jié)內(nèi)容：位置控制方式時(shí)間控制方式時(shí)間壓力控制方式壓力控制方式,位置控制方式,位置控制系統(tǒng)不僅保留了傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)，還保留了原噴油泵中的齒條、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，只是對(duì)齒條或者滑套的運(yùn)動(dòng)位置予以電子控制。供（噴）油量控制特點(diǎn)：用電子調(diào)速器取代傳統(tǒng)機(jī)械離心式調(diào)速器。用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和加速踏板位置傳感器代替原有的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷傳感機(jī)構(gòu)（如離心飛塊、真空室等）；用ECU控制的電子執(zhí)行元件來(lái)代替機(jī)械離心式調(diào)速執(zhí)行機(jī)構(gòu)和加速踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。,直列式柱塞泵位置控制方式,執(zhí)行元件：占空比控制型電磁閥反饋元件：齒條位置傳感器ECU控制電磁閥線圈的占空比鐵芯產(chǎn)生電磁力鐵芯推動(dòng)供油齒條移動(dòng)至與回位彈簧平衡改變供油量通過(guò)齒條位置傳感器的反饋信號(hào)，得到齒條的實(shí)際位置，以此進(jìn)行反饋控制。,電子調(diào)速器,通過(guò)滑套位置傳感器的反饋信號(hào)，得到滑套的實(shí)際位置，以此進(jìn)行反饋控制,轉(zhuǎn)子分配泵位置控制方式,ECU控制電磁閥線圈的占空比線圈的輸入電流變化轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁力矩變化偏心鋼球繞轉(zhuǎn)子軸中心線左右轉(zhuǎn)動(dòng)滑套左右移動(dòng)改變柱塞的回油時(shí)間改變供油量,時(shí)間控制方式,在回油通道中安裝一個(gè)由ECU控制的高速?gòu)?qiáng)力電磁閥來(lái)取代滑套控制回油通道的開(kāi)閉。一般情況下，電磁閥關(guān)閉開(kāi)始噴油；電磁閥打開(kāi)噴油結(jié)束。噴油始點(diǎn)取決于電磁閥關(guān)閉時(shí)刻，噴油量取決于電磁閥關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間。可取消油量控制滑套，還可取消泵油柱塞上的回油槽。,時(shí)間壓力控制方式,第三代柴油機(jī)電控系統(tǒng)中最典型的是電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)。在電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)中，各缸噴油器共用一個(gè)高壓油軌（即高壓油管）。對(duì)噴油量的控制采用時(shí)間壓力控制或壓力控制，用的最多的是時(shí)間壓力控制方式。,時(shí)間壓力控制方式,壓力控制方式,在后期開(kāi)發(fā)的柴油機(jī)電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)中，為降低對(duì)供油壓力的要求，噴油量的控制采用控制噴油壓力的方法實(shí)現(xiàn)，即噴油量的“壓力控制”方式。噴油器噴孔尺寸一定，噴油時(shí)間一定，控制噴油壓力即可控制噴油量；而在增壓活塞和柱塞尺寸一定時(shí)，噴油壓力（即增壓壓力）取決于共軌中的油壓，共軌中的油壓是由ECU根據(jù)各種傳感器信號(hào)通過(guò)燃油壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)控制的，所以將此種噴油量控制方式稱為“壓力控制”方式。在系統(tǒng)中，ECU根據(jù)實(shí)際的共軌壓力信號(hào)對(duì)共軌壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。共軌式電控噴射系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的柱塞泵脈動(dòng)供油的原理，通過(guò)油錘響應(yīng)、液力增壓、共軌蓄壓或者高壓共軌等形式形成高壓。采用壓力時(shí)間式燃油計(jì)量原理，用電磁閥控制噴射過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射油量和噴射定時(shí)的靈活控制。,四、柴油機(jī)供（噴）油正時(shí)控制,直列柱塞泵供油正時(shí)電控系統(tǒng)組成：正時(shí)控制器、電磁閥、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、正時(shí)傳感器和ECU等。,轉(zhuǎn)子分配泵供油正時(shí)電控系統(tǒng),在原供油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)器活塞兩側(cè)油腔之間增加一條液壓通道，并由ECU通過(guò)電磁閥控制該液壓通道來(lái)實(shí)現(xiàn)。ECU控制電磁閥的占空比正時(shí)活塞兩端的壓力差變化正時(shí)活塞左右移動(dòng)由滑銷帶動(dòng)滾輪架轉(zhuǎn)動(dòng)改變供油正時(shí)通過(guò)正時(shí)傳感器的信號(hào)，得到實(shí)際的供油正時(shí)，以進(jìn)行反饋控制。,供油提前角電磁閥FLASH動(dòng)畫(huà),日本電裝公司ECD-V1系統(tǒng)日本電裝公司ECD-V3系統(tǒng)日本五十鈴公司I-TEC系統(tǒng)直列柱塞泵電控系統(tǒng)美國(guó)Caterpillar公司HEUI系統(tǒng)日本電裝公司ECD-U系統(tǒng),五、柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)實(shí)例,日本電裝公司ECDV1系統(tǒng),日本豐田公司柴油轎車(chē)最早裝的就是日本電裝公司開(kāi)發(fā)的ECDV1系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在轉(zhuǎn)子分配式噴油泵的基礎(chǔ)上，加裝電子控制裝置而形成的。主要傳感器包括：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、加速踏板位置傳感器、滑套位置傳感器、正時(shí)活塞位置傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、車(chē)速傳感器、空檔開(kāi)關(guān)、起動(dòng)開(kāi)關(guān)、空調(diào)開(kāi)關(guān)等。控制功能包括：燃油噴射控制、進(jìn)氣節(jié)流控制、預(yù)熱塞控制、自診斷和安全保護(hù)功能等。,日本電裝公司ECD-V1系統(tǒng)圖,日本電裝公司ECDV3系統(tǒng),日本電裝公司開(kāi)發(fā)的ECDV3系統(tǒng)也是在轉(zhuǎn)子分配式噴油泵基礎(chǔ)上，增加電子控制裝置形成的柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)。與ECDV1系統(tǒng)相比，主要是噴油量控制方法不同，ECDV3系統(tǒng)是通過(guò)控制噴油時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量控制的，即ECU在確定噴油器的噴油開(kāi)始時(shí)刻后，再通過(guò)溢流控制電磁閥來(lái)控制柱塞泵回油的時(shí)刻（即停止噴油的時(shí)刻），以此來(lái)控制噴油量。為控制噴油時(shí)間，在轉(zhuǎn)子分配式噴油泵內(nèi)增設(shè)了泵角傳感器。泵角傳感器采用電磁感應(yīng)式，向ECU提供噴油泵凸輪軸位置和轉(zhuǎn)角信號(hào)。ECDV3系統(tǒng)裝用光電式著火正時(shí)傳感器，對(duì)噴油正時(shí)實(shí)施反饋控制。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝在曲軸上。,日本電裝公司ECD-V3系統(tǒng)圖,EDU=ElectronicDriverUnit電子驅(qū)動(dòng)單元SPV=SpillControlValve溢流控制閥TCV=TimingControlValve正時(shí)控制閥,光電式著火正時(shí)傳感器,著火正時(shí)傳感器,著火正時(shí)傳感器用以檢測(cè)氣缸內(nèi)混合氣燃燒的實(shí)際開(kāi)始時(shí)刻，以此信號(hào)對(duì)供油正時(shí)進(jìn)行反饋控制?；旌蠚馊紵⒕w棒檢測(cè)到光的變化光敏晶體管將光信號(hào)變成電壓信號(hào)信號(hào)輸出到ECU。,電磁溢流控制閥工作原理,泵角脈沖發(fā)生器（泵角檢測(cè)齒輪）,噴油量控制原理,日本五十鈴公司ITEC系統(tǒng),五十鈴公司LTEC（全電子控制式）是在轉(zhuǎn)子分配式噴油泵基礎(chǔ)上，增加電子控制裝置形成的全電子控制式柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：具有巡航控制功能，設(shè)有燃油溫度傳感器，不對(duì)噴油正時(shí)進(jìn)行反饋控制。此外，加速踏板位置傳感器采用差動(dòng)電感式；進(jìn)氣節(jié)流（節(jié)氣門(mén)）不受ECU控制。,直列柱塞泵電控系統(tǒng),裝用直流電動(dòng)機(jī)式電子調(diào)速器的直列柱塞泵電控系統(tǒng)，用電子調(diào)速器取代原有的機(jī)械調(diào)速器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量的控制；用正時(shí)控制器取代原有的機(jī)構(gòu)離心式供油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)器，來(lái)對(duì)噴油正時(shí)進(jìn)行控制；設(shè)有油量調(diào)節(jié)拉桿（或齒條）位置傳感器和正時(shí)傳感器，對(duì)噴油量和噴油正時(shí)的控制均采用閉環(huán)控制方式。,美國(guó)Caterpillar公司HEUI系統(tǒng),HEUIHydraulicElectronicUnitInjector該系統(tǒng)具有共軌式柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，屬第三代電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)。系統(tǒng)控制功能包括：燃油噴射控制、進(jìn)氣控制、起動(dòng)控制、故障自診斷、失效保護(hù)和應(yīng)急備用，同時(shí)還具有與其他控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋娪土靠刂撇捎昧藟毫刂品绞?，通過(guò)由傳感器、ECU和執(zhí)行元件等組成的控制系統(tǒng)，對(duì)循環(huán)噴油量、噴油正時(shí)、噴油速率和噴油壓力進(jìn)行控制。,美國(guó)Caterpillar公司HEUI共軌式液壓噴油系統(tǒng),HEUI系統(tǒng)的特點(diǎn),中壓共軌電控液壓式噴射系統(tǒng)；系統(tǒng)共軌中采用燃油和柴油機(jī)潤(rùn)滑油兩條共軌，因此系統(tǒng)中有潤(rùn)滑油和燃油兩套油路；采用機(jī)油共軌油道驅(qū)動(dòng)燃油增壓活塞，對(duì)燃油增壓，實(shí)現(xiàn)高壓噴油；利用高速開(kāi)關(guān)電磁閥控制共軌油道中機(jī)油進(jìn)出增壓活塞，實(shí)現(xiàn)燃油壓力的上升與下降，從而實(shí)現(xiàn)噴油的定時(shí)控制；通過(guò)采用預(yù)噴射量孔控制初期噴油率實(shí)現(xiàn)預(yù)噴；噴油壓力與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無(wú)關(guān)。,日本電裝公司ECDU2系統(tǒng),系統(tǒng)主要用于載重汽車(chē)裝用的柴油機(jī)上，日本日野汽車(chē)公司、三菱汽車(chē)公司和日產(chǎn)汽車(chē)公司生產(chǎn)的載重汽車(chē)柴油機(jī)多數(shù)采用ECDU2系統(tǒng)。系統(tǒng)具有共軌式噴油系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，屬于第三代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)。系統(tǒng)組成：由各種傳感器、ECU、燃油壓力控制閥和三通電磁閥等組成的控制系統(tǒng)，對(duì)噴油量、噴油正時(shí)、噴油速率和噴油壓力進(jìn)行時(shí)間壓力控制。,日本電裝公司ECD-U2高壓共軌式噴油系統(tǒng),日本電裝公司ECD-U2系統(tǒng)油路,高壓供油泵的控制,高壓供油泵,結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的直列柱塞泵相似。壓力控制閥PCV的作用是通過(guò)調(diào)整供油泵供入共軌內(nèi)的燃油量來(lái)調(diào)整共軌內(nèi)的燃油壓力。PCV閥斷電和通電的時(shí)刻決定了高壓供油泵向共軌內(nèi)供入的燃油量。,高壓溢流閥常閉，當(dāng)共軌內(nèi)油壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)泄壓。燃油壓力傳感器