畢業(yè)論文-汽車柴油發(fā)動機電控技術(shù)4

1、 西安科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢 業(yè) 論 文(設(shè)計) 汽車柴油發(fā)動機電控技術(shù) 專業(yè)名稱:汽車運用與維修 班 級:09高汽一班 姓 名:任 寶 指導(dǎo)老師:陳小紅 評閱老師: 2011年09月 目錄 摘要 汽車柴油發(fā)動機電控技術(shù)摘要21世紀是綠色柴油機的時代，傳統(tǒng)的燃油系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)柴油機技術(shù)發(fā)展的需要，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合使得汽車技術(shù)發(fā)生了一系列深刻的變化。柴油機電控系統(tǒng)，是必然之選。到目前為止，世界上許多發(fā)達國家已經(jīng)研究并生產(chǎn)了很多功能各異的柴油機電控系統(tǒng)。柴油機電子控制的內(nèi)容已由當初的燃油噴射系統(tǒng)單一控制，逐步發(fā)展到了各個系統(tǒng)控制，如可變氣門驅(qū)動系統(tǒng)、可變進氣渦輪控制系統(tǒng)以及廢氣再循環(huán)等

2、。21世紀柴油機電子控制系統(tǒng)將進入發(fā)展的鼎盛時期。目前我國生產(chǎn)的寶來、奧迪轎車以及長城哈弗、華泰圣達菲等一些SUV都已采用了柴油機電控技術(shù)，其中很多技術(shù)處于世界先進水平，如高壓共軌噴射技術(shù)、泵噴嘴技術(shù)等。本篇突出了柴油機電控部分的構(gòu)原理和目前先進的柴油機電控技術(shù)。 關(guān)鍵詞：綠色、環(huán)保、鼎盛 第1章 概述1.1 電控柴油機發(fā)展情況采用電子控制技術(shù)是當前柴油機技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。早在20世紀70年代，世界上許多技術(shù)發(fā)達國家就已競相開發(fā)柴油機電子控制技術(shù)。到目前為止，已研制出了許多功能各異的柴油機電子控制技術(shù)，其中大部分已經(jīng)投放市場，取得了顯著的經(jīng)濟效益。與此同時，也有利的推動了柴油機電子控制技

3、術(shù)的進一步發(fā)展。柴油機電子控制系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了電控直列噴油泵、電控分配泵、電控泵噴嘴和共軌燃油系統(tǒng)幾個階段。20世紀90年代共軌燃油系統(tǒng)出現(xiàn)，問世不久，已顯示了它巨大的優(yōu)越性。1.2 電控柴油共軌系統(tǒng)的主要特點 1 改善柴油機的經(jīng)濟性由于柴油機具有優(yōu)異的節(jié)油特性，行駛成本遠遠低于汽油轎車。在原油價格不斷上漲的情況下，它的經(jīng)濟性無論是對社會還是個人，都顯示出巨大的價值。 2 提高控制精度控制系統(tǒng)的控制精度越高，被控對象的功能指標就越容易接近最優(yōu)值。計算機控制的精度主要體現(xiàn)在三個方面：輸入信號的高保真、信號均以數(shù)字形式傳輸，只要計算機的位數(shù)夠高，就能保證足夠的精度、高分辨率的輸出信號。 3 控

4、制策略靈活柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的類型1. 位置控制式系統(tǒng)保留傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，只是將原有的機械控制機構(gòu)用電控元件取代，在原機械控制循環(huán)噴油量和噴油定時的基礎(chǔ)上，改進更新機構(gòu)功能，使用直線比例式和旋轉(zhuǎn)式電磁執(zhí)行機構(gòu)控制油量調(diào)節(jié)齒桿（或拉桿）位移和提前器運動裝置的位移，實現(xiàn)循環(huán)噴油量和噴油定時的控制，使控制精度和響應(yīng)速度較機械式控制方式得以提高。 系統(tǒng)技術(shù)特征與系統(tǒng)特點: （1）數(shù)字控制器通過執(zhí)行機構(gòu)的連續(xù)式位置伺服控制,對噴射過程實現(xiàn)間接調(diào)節(jié),故相對其它電控燃油噴射系統(tǒng),執(zhí)行響應(yīng)較慢、控制頻率較低和控制精度不太穩(wěn)定。 （2）不能改變傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)固有的噴射特性,電控可變預(yù)行程直列泵雖能對噴

5、油速率起到一定的調(diào)節(jié)作用,但卻使直列泵機構(gòu)復(fù)雜性加大。 （3）柴油機的結(jié)構(gòu)幾乎無須改動即可改造成位置控制式噴射系統(tǒng),故生產(chǎn)繼承性好,便于對現(xiàn)有機器進行升級改造。 （4）由于燃油泵輸送和計量機構(gòu)基本不變，噴油系統(tǒng)參數(shù)受柴油機轉(zhuǎn)速影響大，很難實現(xiàn)噴油規(guī)律控制，凸輪機構(gòu)、柱塞套的應(yīng)力和變形限制了噴油壓力的進一步提高。 2. 時間控制式系統(tǒng)時間控制系統(tǒng)有許多比純機械式或第一代系統(tǒng)優(yōu)越的地方，但其燃油噴射壓力仍然與發(fā)動機轉(zhuǎn)速關(guān)，噴射后殘余壓力不恒定。另外電磁閥的響應(yīng)直接影響噴射特性，特別是在轉(zhuǎn)速較高或瞬態(tài)轉(zhuǎn)速變化很大的情況下尤為嚴重，而且電磁閥必須承受高壓，因此對電磁閥提出了很高的要求。 3. 共軌系統(tǒng)

6、共軌控制式電控燃油噴射系統(tǒng)不再采用傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油原理。共軌式電控噴射系統(tǒng)具有公共控制油道(共軌管),高壓油泵只是向公共油道供油以保持所需的共軌壓力,通過連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來控制噴射壓力,采用壓力時間式燃油計量原理,用電磁閥控制噴射過程。該系統(tǒng)根據(jù)柴油機運行工況的不同,不僅可以適時地控制噴油量與噴油定時,使其達到與工況相適應(yīng)的最優(yōu)數(shù)值,而且還使得噴油壓力和噴油速率的控制成為可能。且系統(tǒng)的控制自由度及精度得到了大幅度提高。系統(tǒng)技術(shù)特征 （1）不再采用傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油原理，高壓油泵+共軌油管。 (2）采用壓力時間式燃油計量原理,用電磁閥 控制噴射過程。 （3）可以柔性控制噴油壓力、噴油量、和

7、噴油定時, 噴油速率的控制也成為可能。對于不同的柴油機，其控制策略往往不同，當需要改進或與其他機型匹配時，傳統(tǒng)的辦法是改變機械控制系統(tǒng)，周期長成本高。計算機控制系統(tǒng)需要改變的僅僅是EPROM中的軟件程序。有些情況下，甚至不需要變更便能用于不同的柴油機。4 電子控制整個系統(tǒng)有傳感器、電控單元和執(zhí)行器三大部分組成。最明顯的特點是柴油電控噴射系統(tǒng)的多樣化，具有高壓、高頻、脈動等特點噴射壓力高達60-150MPa，甚至200MPa。第2章電控柴油機噴油系統(tǒng)2.1 柴油機電控噴油系統(tǒng)的組成 柴油機電控系統(tǒng)由傳感器、執(zhí)行器和電控單元組成。傳感器檢測出發(fā)動機或噴油泵的運行狀態(tài)，ECU根據(jù)個傳感器信息，控制發(fā)

8、動機的最佳噴油量、最佳噴油時間，執(zhí)行器根據(jù)計算機的指令，準確的控制噴油量和噴油時間。2.2 電控燃油共軌系統(tǒng)的組成電控高壓共軌燃油系統(tǒng)可分成兩大部分：電控系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)。 1 電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)可分為三大部分：傳感器、執(zhí)行器和ECU。ECU是電控燃油共軌的核心部分。根據(jù)各個傳感器的信息，發(fā)動機電控單元計算出最佳噴油時間和最佳和最合適的噴油量，并計算出什么時刻、多長時間的范圍內(nèi)向噴油器發(fā)出開啟電磁閥或關(guān)閉電磁閥的指令，從而精確控制發(fā)動機的工作過程。圖2-1 柴油機電控高壓共軌系統(tǒng)管路布置 1.高壓油泵 2.燃油濾清器 3.電動燃油泵 4.回油3通接頭 5.燃油壓力調(diào)節(jié)閥6.共軌 7.共軌壓力

9、調(diào)節(jié)器 8.噴油器 9.電控單元 2 燃料供給系統(tǒng) 燃料供給系統(tǒng)的組成部分如圖2-1所示。燃油供給系的主要構(gòu)成是供油泵、共軌和噴油器。燃油供給系的基本工作原理是：供油泵將燃油加壓成高壓，供入共軌內(nèi)。共軌實際是一種燃油分配管。儲存在共軌內(nèi)的燃油在適當?shù)臅r刻通過噴油器噴入發(fā)動機氣缸內(nèi)。2.3 噴油器2.3.1 博世公司電控噴油器 1 博世公司電控噴油器結(jié)構(gòu)如圖 a b 圖2-2 博世噴油器的結(jié)構(gòu)及工作原理1.球閥 2.電樞軸 3.高壓燃油連接管 4.線圈 5.回位彈簧 6.回油管 7.針閥控制活塞8.承壓腔 9.噴油嘴 10.針閥 11.進油口 12.泄油孔13.針閥控制腔噴油器主要由控制柱塞、噴

10、油嘴針閥和電磁閥等組成。燃油從高壓接頭經(jīng)進油通道送往噴油嘴，經(jīng)進油節(jié)流孔送人控制室?？刂剖彝ㄟ^由電磁閥打開的回油節(jié)流孔與回油孔連接?；赜凸?jié)流孔在關(guān)閉時，作用在控制活塞上的液壓力大于作用在噴油嘴針閥承壓面上的力，因此噴油嘴針閥被壓在座面上，燃油沒有進入燃燒室。電磁閥動作時，打開回油節(jié)流孔，控制室內(nèi)的壓力下降，當作用在控制活塞上的液壓力低于作用在針閥承壓面上的作用力時，針閥立即開啟，開始噴油。由于電磁閥不能直接產(chǎn)生迅速關(guān)閉針閥的所需的力，因此，經(jīng)過一個液壓力放大系統(tǒng)實現(xiàn)針閥的這種間接控制。在發(fā)動機和油泵工作時，噴油器的工作可分為四個工作狀態(tài)：1）噴油器關(guān)閉，以存有的高壓。2）噴油器打開，開始噴油。

11、3）噴油器完全打開。4）噴油器關(guān)閉。2 噴油器的工作原理 1）噴油器關(guān)閉如圖2-2 a所示。電磁閥在靜止狀態(tài)不受控制，因此是關(guān)閉的?；赜凸?jié)流孔關(guān)閉時，電樞的鋼球通過彈簧壓在回油節(jié)流孔的座面上?？刂剖覂?nèi)建立公共的高壓，同樣的壓力也存在與噴油嘴的內(nèi)腔容積中。共軌壓力在控制柱塞端面上施加的力及噴油器調(diào)壓彈簧的力大于作用在針閥承壓面上的夜壓力，針閥處于關(guān)閉狀態(tài)。 2）噴油器開啟（噴油開始）如圖2-2 b所示。當電磁閥通電后，在吸動電流的作用下迅速開啟當電磁鐵的作用力大于彈簧作用力時，回油節(jié)流孔開啟，在極短的時間內(nèi)，升高的吸動電流成為較小的電磁閥保持電流。隨著回油節(jié)流孔的打開，燃油從控制室流入上面的空腔

12、，并經(jīng)回油通道回到油箱控制室的壓力下降，于是控制室的壓力小于噴油嘴內(nèi)腔容積的壓力?？刂剖抑袦p小了的作用力引起作用在控制柱塞上的作用力減小，從而針閥開啟，開始噴油。針閥開啟速度決定于進、回油節(jié)流孔之間的流量差?？刂浦_到上限位置，并定位在進、回油節(jié)流孔之間。此時，噴油嘴完全打開，燃油一近乎共軌壓力噴入燃燒室。 3) 噴油器關(guān)閉（噴油結(jié)束）。如果不控制電磁閥，電樞在彈簧的作用力下向下壓，關(guān)閉回油節(jié)流孔。電樞設(shè)計成兩部分組合式，電樞板經(jīng)一撥桿向下引動。但它可用復(fù)位彈簧向下回彈，從而沒有向下的力作用在電樞和鋼球上?；赜凸?jié)流孔關(guān)閉，進油節(jié)流孔進的油使控制室中建立起與共軌中相同的壓力。這種升高了的壓力使

13、作用在控制柱塞上端的壓力增加。這個來自控制室的作用力和彈簧力超過了針閥下方的液壓力，于是針閥關(guān)閉。 2.3.2 電裝公司的噴油器 1 電控噴油器的結(jié)構(gòu) 電裝公司電控噴油器主要由噴油嘴、調(diào)壓彈簧、控制噴油率的量孔、控制活塞和二通閥等組成。電控噴油器中由電磁閥直接控制噴油始點、噴油間隔、噴油終點，從而直接控制噴油量、噴油時間和噴油率。電控噴油器實際上完成了傳統(tǒng)噴油器裝置中的噴油器、調(diào)速器和提前器的功能。與直噴柴油機中的機械式噴油器相似，噴油器可用壓板等安裝在氣缸蓋內(nèi)。設(shè)計良好的電控噴油器和傳統(tǒng)的的機械式噴油器結(jié)構(gòu)相近。因此，共軌式噴油器在直噴式柴油機中的安裝不需要改變汽缸蓋結(jié)構(gòu)。 2 電控噴油器的

14、工作原理 電裝公司的噴油器分為三通閥結(jié)構(gòu)和二通閥結(jié)構(gòu)。最初采用的是三通閥結(jié)構(gòu)。在設(shè)計初期階段，從理論上分析結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)越性，但實際試驗和使用過程中發(fā)現(xiàn)，該三通閥結(jié)構(gòu)并不如想象的好，因為燃油泄漏量較大。但是，燃油從何處泄漏，如何減少燃油泄漏又沒有有效措施。因此，使用不久就廢止了。改用了二通閥結(jié)構(gòu)。工作原理如圖2-3所示。 圖2-3 電裝噴油器工作原理當二通閥開啟時，控制腔內(nèi)的高壓燃油經(jīng)量孔2流入低壓腔中，控制腔中的燃油壓力降低，但是，噴油嘴壓力室中的燃油壓力仍然很高。壓力室中的高壓使針閥開啟，向汽缸內(nèi)噴射燃油。當二通閥關(guān)閉不同電時，通過量孔1，控制腔中的燃油壓力升高，使針閥下降，噴油結(jié)束。這里

15、有一個重要條件：量孔2的直徑必須小于其左下方量孔1的直徑。否則不能進行上述工作。二通閥的通電時刻確定了噴油始點，二通閥的通電時間長短確定噴油量。這些基本參數(shù)都是電子脈沖控制的。通過控制噴油控制腔內(nèi)的壓力來控制噴油的開始和噴油的終了。量孔大小既控制噴油嘴針閥的開啟速度，也控制噴油率形狀。 2.3.3 壓電晶體式噴油器與電磁閥相比，壓電執(zhí)行器具有：沒有滯后時間，切換十分迅速而且精確，可重現(xiàn)性非常好，沒有因設(shè)計造成的以氣隙之類的形式出現(xiàn)的偏差，壽命長，工作非常穩(wěn)定等優(yōu)點。壓電式噴油器推出之后，立即受到個大公司的推崇。如圖2-4 汽車對共軌系統(tǒng)壓電晶體基本要求如下：環(huán) 境溫度在-40- +150；高強

16、度；大約100-200V的低壓；壓電晶體作用升程為其厚度的1/1000；開關(guān)迅速，全升程動作時間約30S。 1 結(jié)構(gòu) 噴油器的主要組成包括：帶彈簧的多空噴油嘴，控制活塞，進出油節(jié)流孔，二位二通閥，壓電晶體部件。用于噴油器的壓電晶體的結(jié)構(gòu)采用多層技術(shù)。多層壓電執(zhí)行器由陶瓷層燒制而成，層與層之間有電極，生產(chǎn)技術(shù)與多層電容器相似。 圖2-4壓電式噴油器的結(jié)構(gòu) 2 工作原理 在中低速范圍內(nèi)，噴射的機動靈活性特別重要，最理想的情況式，在2500轉(zhuǎn)/分一下的轉(zhuǎn)速范圍每個工作循環(huán)噴射達5次，在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)每個工作循環(huán)噴射2-3次，在標定轉(zhuǎn)速每個工作循環(huán)噴射1次。壓電式執(zhí)行原件像一個在點壓下立即就能充電的電

17、容器，其關(guān)鍵原件式陶瓷壓電薄膜，它在加上電壓以后的0.1ms以內(nèi)就會發(fā)生晶體晶格的畸變。為了使執(zhí)行器達到足夠的位移，必須將許多層陶瓷薄膜燒結(jié)成一塊長方六面體。噴油器內(nèi)30mm長的執(zhí)行器由300多層薄膜組成，每層的厚度只有80m。壓電原件加上電壓后會膨脹大約40m，通過杠桿比為1：1.5的杠桿，使得控制腔回油道中的閥開啟。于是，控制閥內(nèi)的壓力下降，噴油嘴針閥開啟。2.4 油泵2.4.1 低壓油泵低壓油泵可以是帶有前置過濾器的電動燃油泵，也可以是齒輪式燃油泵。泵從油箱抽取燃油，然后不但地向高壓泵輸送定量的燃油。 2.4.2 高壓油泵高壓油泵將燃油增至最高1350bar的系統(tǒng)壓力。加壓燃油然后經(jīng)過高

18、壓管路并進入管狀的共軌內(nèi)。圣達菲車D4EA發(fā)動機的高壓油泵安裝在氣缸蓋的后端面上，由凸輪軸驅(qū)動。如圖2-5所示。 圖2-5 高壓油泵橫剖面圖 A-進油孔（接燃油濾清器） B-出油孔（接共軌）1.驅(qū)動軸 2.偏心凸輪 3.帶泵油柱塞的分泵 4.進油閥 5.出油閥通過一個帶有油水分離器的燃油濾清器，低壓油泵從油箱抽取燃油，進入高壓泵。燃油是由高壓油泵內(nèi)3個相互呈120°徑向布置的柱塞壓縮的，帶偏心凸輪的驅(qū)動軸，根據(jù)凸輪形狀相位的變化而將泵柱塞推上或壓下。當柱塞達到下止點后而上行時，則進油閥被關(guān)閉，柱塞腔內(nèi)的燃油被壓縮，只要達到共軌壓力就立即打開出油閥，被壓縮的燃油進入高壓回路，到上止點前

19、，柱塞一直泵送燃油（供油行程），達到上止點后，壓力下降，出油閥關(guān)閉；柱塞向下運動時，由于容積的增大，剩下的燃油降壓，直到柱塞腔中的壓力低于低壓油泵的供油壓力時，進油閥再次被打開，重復(fù)進入下一工作循環(huán)。第3章 柴油機電控系統(tǒng)中的傳感器傳感器是柴油機實現(xiàn)電控的關(guān)鍵技術(shù)之一，它的作用是進行信號變換，把被測的非電量信號轉(zhuǎn)換成電信號，輸入到電控單元，用于在整個工作范圍內(nèi)控制最優(yōu)燃油噴射量、噴射時間，以減少廢氣排放并提高發(fā)動機功率和經(jīng)濟性。目前柴油機電控系統(tǒng)應(yīng)用了很多各種不同類型、不同功能的傳感器，如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、加速踏板位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、共軌壓力傳感器、空氣流量計等。本文

20、結(jié)合長城哈弗GW2.8TC型柴油機加以描述各個傳感器的工作原理。3.1 曲軸位置傳感器（CKPS：Crankshaft Point Sensor）GW2.8TC型柴油機的曲軸位置傳感器安裝在飛輪殼上，曲軸位置傳感器為電磁感應(yīng)式，由57個短齒槽和1個長齒槽的信號輪和傳感器組成。如圖3-1所示，信號輪安裝在飛輪起動用齒圈的后方，它有57個短齒槽（齒間角度為6°）、1個長齒槽（齒間角度為18°）。當發(fā)動機工作時，曲軸每轉(zhuǎn)過一圈，曲軸位置傳感器的電磁感應(yīng)線圈會輸出57個規(guī)則的交流脈沖電壓信號和一個畸變的交變電壓。如圖3-2所示。圖3-1 信號輪的長、短齒槽 圖3-2 曲軸位置傳感器

21、輸出的波形ECU根據(jù)曲軸位置傳感器輸入的信號，計算曲軸的轉(zhuǎn)速以及確定一缸上止點的位置。3.2 凸輪軸位置傳感器（CMPS：Camshaft Point Sensor ）GW2.8TC型柴油機的凸輪軸位于缸體上（下置式），凸輪軸位置傳感器安裝在正時齒輪室蓋的前端。 凸輪軸位置傳感器利用霍爾效應(yīng)原理，感應(yīng)凸輪軸正時齒輪上感應(yīng)鐵（導(dǎo)磁性材料制成）的位置，以此判定一缸壓縮上止點。該傳感器由永久磁鐵和霍爾元件組成，當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，感應(yīng)鐵與傳感器的位置發(fā)生相對運動，這種變化會引起磁場變化，由于磁場變化，傳感器的輸出電壓也會發(fā)生變化，輸出方波電壓信號，ECU根據(jù)此信號的變化來判定凸輪軸的實際運行位置。如圖3

22、-3所示。圖3-3 凸輪軸位置傳感器輸出的波形3.3 共軌壓力傳感器（CRPS：Common Rail Pressure Sensor）共軌壓力傳感器安裝在共軌上。如圖3-4所示，共軌壓力傳感器由：焊接在壓力裝置上的集成的傳感器部件、裝有電子檢測回路的印刷電路板、裝有電子插入式連線的傳感器外殼等組成。燃油通過共軌上的一個小孔流向共軌壓力傳感器，有壓力的燃油通過一個盲孔到達傳感器膜片。一個將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器部件（半導(dǎo)體裝置）別安裝在此膜片上，傳感器產(chǎn)生的信號被輸入一個用于放大拾取信號并將它送入ECU的檢測回路。(a) CRPS結(jié)構(gòu)示意圖 (b) CRPS內(nèi)部電路圖圖3-4 共軌壓力傳

23、感器結(jié)構(gòu)示意圖及內(nèi)部電路圖共軌壓力傳感器的工作過程如下：當膜片形狀變化時，連接于膜片的電阻值也將改變。系統(tǒng)壓力的建立，導(dǎo)致膜片形狀變化，改變的電阻值將引起通過5V電橋的電壓變化。電壓變化范圍為070mv(依賴于應(yīng)用壓力)，并且被放大電路增幅至0.54.5V。通過設(shè)置共軌壓力傳感器，可以實現(xiàn)對燃油壓力的閉環(huán)控制。ECU根據(jù)發(fā)動機當前工況下相關(guān)傳感器輸入的信號，計算出的理論所需要的軌壓，通過調(diào)節(jié)進油計量比例閥的開度來實現(xiàn)軌壓控制，并依靠共軌壓力傳感器檢測當前實際軌壓，將其與理論軌壓進行對比修正，實現(xiàn)閉環(huán)控制。3.4 水溫溫度傳感器（CTS：Coolant Temperature Sensor）水溫

24、傳感器安裝于節(jié)溫器下殼體處。水溫傳感器由NTC（負溫度系數(shù)）熱敏電阻構(gòu)成，冷卻液溫度的變化引起電阻值的變化，當水溫越低電阻值越大，水溫越高電阻值越小，ECU依據(jù)接收到的電壓值來計算出當前的水溫。3.5 加速踏板位置傳感器（APPS：Accelerate Point Sensor）加速踏板位置傳感器的安裝位于加速踏板軸上。電位計型加速踏板位置傳感器以分壓電路原理工作，ECU供給傳感器電路5V電壓。電子油門踏板通過轉(zhuǎn)軸與傳感器內(nèi)部的滑動變阻器的電刷連接，加速踏板位置傳感器的位置改變時，電刷與接地端的電壓發(fā)生改變，ECU將該電壓轉(zhuǎn)變成加速踏板的位置信號。加速踏板位置傳感器同時輸出兩組信號給ECU，保

25、證輸出信號的可靠性。 3.6 空氣流量計（MAF：Mass Air Flow Sensor）GW2.8TC型柴油機的進氣流量計為HFM6型熱膜式，可同時輸出空氣流量及溫度信號，其工作原理與電控汽油機的完全相同。空氣流量計的簡單工作原理：為了獲得空氣流量，傳感器元件上的傳感器膜片（發(fā)熱金屬鉑絲固定在薄樹脂上構(gòu)成）被中間安裝的加熱電阻加熱，膜片上的溫度分配被與加熱電阻平行安裝的2個溫度電阻測量；通過傳感器的氣流改變了膜片上的溫度分配，從而使得兩個溫度電阻的電阻值產(chǎn)生差異，由此對ECU輸出一個變化的電壓信號；在傳感器內(nèi)部安裝有進氣溫度傳感器，用以測量進氣溫度。3.7 大氣壓力傳感器（APS：Air

26、Pressure Sensor）大氣壓力傳感器位于ECU內(nèi)，其允許的測量誤差為±3 kPa，在海平面上大氣壓力設(shè)定值為100 kPa，相應(yīng)的大氣壓力傳感器的信號電壓為4 V左右。3.8 燃油含水率傳感器如圖3-5所示，燃油含水率傳感器安裝在油水分離器下方，當燃油中的水分在油水分離器內(nèi)到達傳感器兩電極的高度時，利用水的可導(dǎo)電性將兩電極短路，此時水位報警燈點亮，提示駕駛員放水。其工作原理如圖3-6所示。 圖3-5 燃油含水率傳感器的安裝位置 圖3-6 燃油含水率傳感器3.9 EGR位置傳感器電位計式，3個接線端子，分別接5V電源線、信號線、搭鐵線。GW2.8TC型柴油機上裝有EGR位置傳

27、感器，但是不知何故，并沒有導(dǎo)線與ECU相連接，實際上是無效的。由于無EGR閥開度位置信號反饋給ECU，所以，無法實現(xiàn)廢氣再循環(huán)的閉環(huán)控制。第4章 柴油機其他電控系統(tǒng)4.1 廢氣在循環(huán)系統(tǒng)（EGR）柴油機與汽油機一樣也有大量的廢氣生成，廢氣在循環(huán)就是通過回引部分廢氣與新鮮空氣共同參與燃燒反應(yīng)，利用廢氣中含有大量的惰性氣體（CO2、N2、H2O）具有較高的比熱容這一特性來降低NOX的生成。EGR閥及真空執(zhí)行器安裝在進氣歧管上，用EGR閥通氣管將EGR閥和進、排氣歧管接通。排氣歧管中的廢氣通過EGR閥進入進氣歧管，再進入氣缸，實現(xiàn)廢氣再循環(huán)。這種使廢氣重新進入燃燒室并與新鮮空氣一起再次燃燒的方法，是

28、一種有效降低排氣中所含NOx的措施。再循環(huán)廢氣由于具有惰性，燃燒速度將會放慢，從而導(dǎo)致燃燒室中火焰溫度降低，從而使NOx的生成量減少。廢氣再循環(huán)中引入的廢氣量必須適當。若引入的廢氣量過少，對降低NOx生成量的效果不明顯；若引入廢氣量過多，不僅混合氣著火性能變差，發(fā)動機的輸出功率下降，而且還會使發(fā)動機的排放性能惡化。對于廢氣再循環(huán)過程引入的廢氣量，常用EGR率來表示，EGR率的定義如下：EGR率=EGR氣體流量/（進入汽缸的空氣量+ EGR氣體流量）×100%一般的廢氣再循環(huán)EGR率控制在30%以內(nèi)，同時為減少再循環(huán)廢氣對發(fā)動機進氣量的影響，有的裝有EGR冷卻器 ，采用了水冷卻的方式。

29、EGR率與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、進氣量等參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系經(jīng)計算、試驗確定后，將數(shù)據(jù)存入到發(fā)動機ECU中。發(fā)動機工作時，發(fā)動機控制模塊根據(jù)各種傳感器送來的信號，并經(jīng)過與其內(nèi)部數(shù)據(jù)對照和計算修正，輸出適當?shù)闹噶?，控制真空調(diào)節(jié)器來控制EGR閥的開度，以調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)的EGR率 。ECU根據(jù)空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、冷卻液溫度傳感器等信號給廢氣再循環(huán)EGR電磁閥提供不同占空比控制信號，使EGR電磁閥具有不同的打開、關(guān)閉頻率，從而得到控制EGR閥不同開度時所需的各種真空度，從而獲得適合發(fā)動機工況的不同的EGR率。脈沖電壓信號的占空比越大，電磁閥打開時間越長，則真空度越大，EGR閥開度越大，EGR率越大；反之

30、，脈沖電壓信號的占空比越小，EGR率越小，當小至某一值時，EGR控制閥關(guān)閉，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)停止工作。4.2 可變截面增壓器（VGT) 柴油機功率的大小，與發(fā)動機的進氣量有很大的關(guān)系，在發(fā)動機配置不變的前提下，提高了進氣量，才能增大噴油量，從而提高發(fā)動機的功率。在普通的廢氣渦輪增壓器中，渦輪機轉(zhuǎn)子葉片與殼體之間的截面積是固定不變的，在廢氣沖擊下其轉(zhuǎn)速與發(fā)動的轉(zhuǎn)速有關(guān)。當發(fā)動機低轉(zhuǎn)速工作時，廢氣的動能小，渦輪機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較低，同軸帶動壓氣機的充氣量相對較少，增壓后的進氣壓力較低；而發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)時，廢氣的動能大，同軸帶動壓氣機的充氣量相對較多，增壓后的進氣壓力高。這種充氣量的差異，限制了發(fā)動機中低

31、時速功率的提高?？勺兘孛鎻U氣渦輪增壓器（VGT-Variable Geometry Turbocharger）正是針對此改進設(shè)計的。 VGT可變截面渦輪增壓技術(shù)是在普通的廢氣渦輪增壓器的基礎(chǔ)上，在渦輪側(cè)增加了渦輪轉(zhuǎn)動葉片及調(diào)整機構(gòu)，ECU通過控制VGT電磁閥、膜盒式真空執(zhí)行器來控制轉(zhuǎn)動葉片的角度。當發(fā)動機處于低速運轉(zhuǎn)時，廢氣的動能較小，膜盒式真空執(zhí)行器使活動葉片組處于關(guān)閉位置，葉片間通道通道截面變小，廢氣進入渦輪機的速度加大，渦輪機的轉(zhuǎn)速提高，同軸帶動壓氣機使充氣量較普通的增壓器增多；在高速時讓活動葉片組逐步打開，最終至全開位置，使渦輪機轉(zhuǎn)速限制在規(guī)定之范圍內(nèi)。如此，可實現(xiàn)發(fā)動機在任何的轉(zhuǎn)速下

32、，維持所需要的增壓值，消除了傳統(tǒng)渦輪增壓器低轉(zhuǎn)速時的"渦輪遲滯"現(xiàn)象，保證強勁的動力穩(wěn)定輸出。國產(chǎn)華泰圣達菲已經(jīng)采用了VGT技術(shù)。華泰現(xiàn)代圣達菲2.0L VGT車的百公里油耗僅為6.3L，比同等排量的汽油車省油30%-40%，與1.6升排量轎車相當，并率先達到歐III接近歐IV排放標準，D4EA柴油機在4000r/min時輸出的最大功率為92.6KW，最大扭矩在2000r/min時為290N.m，動力強勁可見一斑。下面依華泰現(xiàn)代圣達菲2.0車的D4EA發(fā)動機為例簡單介紹可變截面增壓器（VGT）的工作原理。VGT渦輪側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-1所示。在渦輪機轉(zhuǎn)子一側(cè)的圓形固定盤上，裝有轉(zhuǎn)動葉片組，它的幾何位置由ECU通過控制VGT電磁閥、膜盒式真空執(zhí)行器來控制。如圖4-2b所示，當發(fā)動機處于中低速時，廢氣的動能較小，膜盒式真空執(zhí)行器使活動葉片組處于最大關(guān)閉位置，葉片間通道截面變小，因此廢氣進入渦輪機的速度加大，從而使渦輪機的轉(zhuǎn)速提高，同軸帶動壓氣機使充氣量較普通的增壓器增多。 當發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)時，廢