柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展 論文

1、 汽車維修技術(shù)負(fù)責(zé)人畢業(yè)論文 題 目： 柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展 學(xué)生姓名： 工作單位： 安徽銷 售有限公司 聯(lián)系電話： 指導(dǎo)教師： 柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展 摘 要: 汽車的時(shí)代是動(dòng)感、環(huán)保的電控柴油機(jī)的時(shí)代，傳統(tǒng)的燃油系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)汽車動(dòng)力及其環(huán)保方面的追求，從而使汽車機(jī)械和汽車電子擦碰出技術(shù)環(huán)保的火花。柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)，革新了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。到今天為止，世界各國(guó)為了動(dòng)力和環(huán)保的雙需求，研發(fā)生產(chǎn)了多型柴油電噴系統(tǒng)。柴油機(jī)電子控制的內(nèi)容已由當(dāng)初的燃油噴射系統(tǒng)單一控制，逐步發(fā)展到了多個(gè)系統(tǒng)控制，如電控噴射技術(shù)、電控高壓共軌技術(shù)、電控增壓中冷技術(shù)、可變進(jìn)氣渦輪控制系統(tǒng)以及廢氣再循環(huán)等。

2、21世紀(jì)柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)將進(jìn)入發(fā)展的鼎盛時(shí)期。目前我國(guó)生產(chǎn)的寶來(lái)、奧迪轎車以及長(zhǎng)城哈弗、江鈴等一些SUV都已采用了柴油機(jī)電控技術(shù)，其中很多技術(shù)處于世界先進(jìn)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(jī)電控部分的構(gòu)原理和目前先進(jìn)的柴油機(jī)電控技術(shù)。 關(guān)鍵詞：電控、環(huán)保、電子控制 目 錄摘要1目錄2第一章 柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的類型3一、位置控制式系統(tǒng)3二、時(shí)間控制式系統(tǒng)3三、共軌系統(tǒng) 3四、電子控制 4第二章 電控柴油機(jī)噴油系統(tǒng)4一、柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的組成4二、電控燃油共軌系統(tǒng)的組成4三、噴油器5四、油泵8第三章 柴油機(jī)電控系統(tǒng)中的傳感器8一、曲軸位置傳感器（CKPS）9二、凸輪軸

3、位置傳感器（CMPS）10三、共軌壓力傳感器（CRPS）10四、水溫溫度傳感器（CTS）10五、加速踏板位置傳感器（APPS）10六、空氣流量計(jì)（MAF）10七、大氣壓力傳感器（APS）11八、燃油含水率傳感器11九、EGR位置傳感器11第四章 柴油機(jī)其他電控系統(tǒng) 11一、廢氣在循環(huán)系統(tǒng)（EGR）11二、可變截面增壓器（VGT) 12第五章 結(jié)語(yǔ) 14摻考文獻(xiàn) 14致謝 142第1章 柴油機(jī)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(jī)械控制機(jī)構(gòu)用電控元件取代，在原機(jī)械控制循環(huán)噴油量和噴油定時(shí)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)更新機(jī)構(gòu)功能，使用直線比例式和旋轉(zhuǎn)式電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)控

4、制油量調(diào)節(jié)齒桿（或拉桿）位移和提前器運(yùn)動(dòng)裝置的位移，實(shí)現(xiàn)循環(huán)噴油量和噴油定時(shí)的控制，使控制精度和響應(yīng)速度較機(jī)械式控制方式得以提高。 系統(tǒng)技術(shù)特征與系統(tǒng)特點(diǎn): （1）數(shù)字控制器通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連續(xù)式位置伺服控制,對(duì)噴射過(guò)程實(shí)現(xiàn)間接調(diào)節(jié),故相對(duì)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(duì)噴油速率起到一定的調(diào)節(jié)作用,但卻使直列泵機(jī)構(gòu)復(fù)雜性加大。 （3）柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)須改動(dòng)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(duì)現(xiàn)有機(jī)器進(jìn)行升級(jí)改造。 （4）由于燃油泵輸送和計(jì)量機(jī)構(gòu)基本不變，噴油系統(tǒng)參數(shù)受柴油機(jī)

5、轉(zhuǎn)速影響大，很難實(shí)現(xiàn)噴油規(guī)律控制，凸輪機(jī)構(gòu)、柱塞套的應(yīng)力和變形限制了噴油壓力的進(jìn)一步提高。 二、時(shí)間控制式系統(tǒng)時(shí)間控制系統(tǒng)有許多比純機(jī)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(dòng)機(jī)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(yán)重，而且電磁閥必須承受高壓，因此對(duì)電磁閥提出了很高的要求。 三、共軌系統(tǒng)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(dòng)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(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來(lái)控制噴射壓力,采用壓力時(shí)間式燃油計(jì)量原理,用電磁閥

6、控制噴射過(guò)程。該系統(tǒng)根據(jù)柴油機(jī)運(yùn)行工況的不同,不僅可以適時(shí)地控制噴油量與噴油定時(shí),使其達(dá)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(dòng)供油原理，高壓油泵+共軌油管。 (2）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。 （3）可以柔性控制噴油壓力、噴油量、和噴油定時(shí), 噴油速率的控制也成為可能。對(duì)于不同的柴油機(jī)，其控制策略往往不同，當(dāng)需要改進(jìn)或與其他機(jī)型匹配時(shí)，傳統(tǒng)的辦法是改變機(jī)械控制系統(tǒng)，周期長(zhǎng)成本高。計(jì)算機(jī)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

7、變更便能用于不同的柴油機(jī)。四 電子控制整個(gè)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(diǎn)是柴油電控噴射系統(tǒng)的多樣化，具有高壓、高頻、脈動(dòng)等特點(diǎn)噴射壓力高達(dá)60-150MPa，甚至200MPa。第2章 電控柴油機(jī)噴油系統(tǒng)一、柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的組成 柴油機(jī)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(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)或噴油泵的運(yùn)行狀態(tài)，ECU根據(jù)個(gè)傳感器信息，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳噴油量、最佳噴油時(shí)間，執(zhí)行器根據(jù)計(jì)算機(jī)的指令，準(zhǔn)確的控制噴油量和噴油時(shí)間。二、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)。 （一） 電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)可分為三大部分：傳感器、執(zhí)行器

8、和ECU。ECU是電控燃油共軌的核心部分。根據(jù)各個(gè)傳感器的信息，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元計(jì)算出最佳噴油時(shí)間和最佳和最合適的噴油量，并計(jì)算出什么時(shí)刻、多長(zhǎng)時(shí)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(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。 （二） 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(shí)際是一種燃油分配管。儲(chǔ)存在共軌內(nèi)的燃油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻通過(guò)噴油器噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。三 噴油器（一） 博世公司電控噴油器 噴油器主要由控制柱塞、噴油嘴針閥和電磁閥等組成。燃油從高壓接頭經(jīng)進(jìn)油通道送往噴油嘴

9、，經(jīng)進(jìn)油節(jié)流孔送人控制室?？刂剖彝ㄟ^(guò)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(shí)，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(méi)有進(jìn)入燃燒室。電磁閥動(dòng)作時(shí)，打開回油節(jié)流孔，控制室內(nèi)的壓力下降，當(dāng)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(shí)，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(guò)一個(gè)液壓力放大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)針閥的這種間接控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)和油泵工作時(shí)，噴油器的工作可分為四個(gè)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。3）噴油器完全打開。4）噴油器關(guān)閉。 （二） 噴油器的工作

10、原理 1）噴油器關(guān)閉如圖2-2 a所示。電磁閥在靜止?fàn)顟B(tài)不受控制，因此是關(guān)閉的?；赜凸?jié)流孔關(guān)閉時(shí)，電樞的鋼球通過(guò)彈簧壓在回油節(jié)流孔的座面上。控制室內(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(dāng)電磁閥通電后，在吸動(dòng)電流的作用下迅速開啟當(dāng)電磁鐵的作用力大于彈簧作用力時(shí)，回油節(jié)流孔開啟，在極短的時(shí)間內(nèi)，升高的吸動(dòng)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，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

11、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(jìn)、回油節(jié)流孔之間的流量差?？刂浦_(dá)到上限位置，并定位在進(jìn)、回油節(jié)流孔之間。此時(shí)，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(jì)成兩部分組合式，電樞板經(jīng)一撥桿向下引動(dòng)。但它可用復(fù)位彈簧向下回彈，從而沒(méi)有向下的力作用在電樞和鋼球上?；赜凸?jié)流孔關(guān)閉，進(jìn)油節(jié)流孔進(jìn)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作用在控制柱塞上端的壓力增加。這個(gè)來(lái)自控制室的作用力和

12、彈簧力超過(guò)了針閥下方的液壓力，于是針閥關(guān)閉。 （三）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(diǎn)、噴油間隔、噴油終點(diǎn)，從而直接控制噴油量、噴油時(shí)間和噴油率。電控噴油器實(shí)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(jī)中的機(jī)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(jì)良好的電控噴油器和傳統(tǒng)的的機(jī)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(jī)中的安裝不需要改變汽缸蓋結(jié)構(gòu)。2）電控噴油器的工作原理 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

13、的是三通閥結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)初期階段，從理論上分析結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)越性，但實(shí)際試驗(yàn)和使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該三通閥結(jié)構(gòu)并不如想象的好，因?yàn)槿加托孤┝枯^大。但是，燃油從何處泄漏，如何減少燃油泄漏又沒(méi)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)。當(dāng)二通閥開啟時(shí)，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(dāng)二通閥關(guān)閉不同電時(shí)，通過(guò)量孔1，控制腔中的燃油壓力升高，使針閥下降，噴油結(jié)束。這里有一個(gè)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(jìn)行上述工作。二通閥的通電時(shí)刻確定了噴油始點(diǎn)，二通

14、閥的通電時(shí)間長(zhǎng)短確定噴油量。這些基本參數(shù)都是電子脈沖控制的。通過(guò)控制噴油控制腔內(nèi)的壓力來(lái)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。 （四）壓電晶體式噴油器與電磁閥相比，壓電執(zhí)行器具有：沒(méi)有滯后時(shí)間，切換十分迅速而且精確，可重現(xiàn)性非常好，沒(méi)有因設(shè)計(jì)造成的以氣隙之類的形式出現(xiàn)的偏差，壽命長(zhǎng)，工作非常穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。壓電式噴油器推出之后，立即受到個(gè)大公司的推崇。如圖2-4 汽車對(duì)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(qiáng)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(dòng)作時(shí)間約30S。1）結(jié)構(gòu) 噴油器

15、的主要組成包括：帶彈簧的多空噴油嘴，控制活塞，進(jìn)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(jī)動(dòng)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(gè)工作循環(huán)噴射達(dá)5次，在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)每個(gè)工作循環(huán)噴射2-3次，在標(biāo)定轉(zhuǎn)速每個(gè)工作循環(huán)噴射1次。壓電式執(zhí)行原件像一個(gè)在點(diǎn)壓下立即就能充電的電容器，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(huì)發(fā)生晶體晶格的畸變。為了使執(zhí)行器達(dá)到足夠的位移，必須將許多

16、層陶瓷薄膜燒結(jié)成一塊長(zhǎng)方六面體。噴油器內(nèi)30mm長(zhǎng)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(huì)膨脹大約40m，通過(guò)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。四 油泵（一） 低壓油泵低壓油泵可以是帶有前置過(guò)濾器的電動(dòng)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。 （二） 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(guò)高壓管路并進(jìn)入管狀的共軌內(nèi)。圣達(dá)菲車D4EA發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓油泵安裝在氣缸蓋的后端面上，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。通過(guò)一個(gè)帶有油水分離器的燃油濾清器，低壓油

17、泵從油箱抽取燃油，進(jìn)入高壓泵。燃油是由高壓油泵內(nèi)3個(gè)相互呈120°徑向布置的柱塞壓縮的，帶偏心凸輪的驅(qū)動(dòng)軸，根據(jù)凸輪形狀相位的變化而將泵柱塞推上或壓下。當(dāng)柱塞達(dá)到下止點(diǎn)后而上行時(shí)，則進(jìn)油閥被關(guān)閉，柱塞腔內(nèi)的燃油被壓縮，只要達(dá)到共軌壓力就立即打開出油閥，被壓縮的燃油進(jìn)入高壓回路，到上止點(diǎn)前，柱塞一直泵送燃油（供油行程），達(dá)到上止點(diǎn)后，壓力下降，出油閥關(guān)閉；柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，進(jìn)油閥再次被打開，重復(fù)進(jìn)入下一工作循環(huán)。 第三章 柴油機(jī)電控系統(tǒng)中的傳感器傳感器是柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)電控的關(guān)鍵技術(shù)之一，它的作用是進(jìn)行信號(hào)變換，把被測(cè)

18、的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入到電控單元，用于在整個(gè)工作范圍內(nèi)控制最優(yōu)燃油噴射量、噴射時(shí)間，以減少?gòu)U氣排放并提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和經(jīng)濟(jì)性。目前柴油機(jī)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(jì)等。本文結(jié)合長(zhǎng)城哈弗GW2.8TC型柴油機(jī)加以描述各個(gè)傳感器的工作原理。一、曲軸位置傳感器（CKPS：Crankshaft Point Sensor）GW2.8TC型柴油機(jī)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(gè)短齒槽和1個(gè)長(zhǎng)齒槽的信號(hào)輪和傳感器組成。如圖3-1所示，信號(hào)輪安裝在

19、飛輪起動(dòng)用齒圈的后方，它有57個(gè)短齒槽（齒間角度為6°）、1個(gè)長(zhǎng)齒槽（齒間角度為18°）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，曲軸位置傳感器的電磁感應(yīng)線圈會(huì)輸出57個(gè)規(guī)則的交流脈沖電壓信號(hào)和一個(gè)畸變的交變電壓。如圖3-2所示。圖3-1 信號(hào)輪的長(zhǎng)、短齒槽 圖3-2 曲軸位置傳感器輸出的波形ECU根據(jù)曲軸位置傳感器輸入的信號(hào)，計(jì)算曲軸的轉(zhuǎn)速以及確定一缸上止點(diǎn)的位置。二、凸輪軸位置傳感器（CMPS：Camshaft Point Sensor ）GW2.8TC型柴油機(jī)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(shí)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

20、正時(shí)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(diǎn)。該傳感器由永久磁鐵和霍爾元件組成，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)鐵與傳感器的位置發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種變化會(huì)引起磁場(chǎng)變化，由于磁場(chǎng)變化，傳感器的輸出電壓也會(huì)發(fā)生變化，輸出方波電壓信號(hào)，ECU根據(jù)此信號(hào)的變化來(lái)判定凸輪軸的實(shí)際運(yùn)行位置。三、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(cè)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(guò)共軌上的一個(gè)小孔流向共軌壓力傳感器，有壓力的燃油通過(guò)一

21、個(gè)盲孔到達(dá)傳感器膜片。一個(gè)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(hào)被輸入一個(gè)用于放大拾取信號(hào)并將它送入ECU的檢測(cè)回路。共軌壓力傳感器的工作過(guò)程如下：當(dāng)膜片形狀變化時(shí)，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(guò)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(guò)設(shè)置共軌壓力傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油壓力的閉環(huán)控制。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前工況下相關(guān)傳感器輸入的信號(hào)，計(jì)算出的理論所需要的軌壓，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)油計(jì)量比例閥的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)軌壓控制，并依靠共軌壓力傳感器檢測(cè)當(dāng)前實(shí)際軌

22、壓，將其與理論軌壓進(jìn)行對(duì)比修正，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。四、水溫溫度傳感器（CTS：Coolant Temperature Sensor）水溫傳感器安裝于節(jié)溫器下殼體處。水溫傳感器由NTC（負(fù)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(dāng)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(lái)計(jì)算出當(dāng)前的水溫。五、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(jì)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(guò)轉(zhuǎn)軸與傳感器內(nèi)部的滑動(dòng)變阻器的電刷連接，加速踏板位置傳感器

23、的位置改變時(shí)，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(hào)。加速踏板位置傳感器同時(shí)輸出兩組信號(hào)給ECU，保證輸出信號(hào)的可靠性。 六、空氣流量計(jì)（MAF：Mass Air Flow Sensor）GW2.8TC型柴油機(jī)的進(jìn)氣流量計(jì)為HFM6型熱膜式，可同時(shí)輸出空氣流量及溫度信號(hào)，其工作原理與電控汽油機(jī)的完全相同。空氣流量計(jì)的簡(jiǎn)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(gè)溫度電阻測(cè)量；通過(guò)傳感器的氣流改變了膜片上的溫度分配，從而使得兩個(gè)溫度電阻的電阻值產(chǎn)生差異，由此

24、對(duì)ECU輸出一個(gè)變化的電壓信號(hào)；在傳感器內(nèi)部安裝有進(jìn)氣溫度傳感器，用以測(cè)量進(jìn)氣溫度。七、大氣壓力傳感器（APS：Air Pressure Sensor）大氣壓力傳感器位于ECU內(nèi)，其允許的測(cè)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(hào)電壓為4 V左右。八、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(dāng)燃油中的水分在油水分離器內(nèi)到達(dá)傳感器兩電極的高度時(shí)，利用水的可導(dǎo)電性將兩電極短路，此時(shí)水位報(bào)警燈點(diǎn)亮，提示駕駛員放水。九、EGR位置傳感器電位計(jì)式，3個(gè)接線端子，分別接5V電源線、信號(hào)線、搭鐵線。GW2.8TC型柴油

25、機(jī)上裝有EGR位置傳感器，但是不知何故，并沒(méi)有導(dǎo)線與ECU相連接，實(shí)際上是無(wú)效的。由于無(wú)EGR閥開度位置信號(hào)反饋給ECU，所以，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)的閉環(huán)控制。第4章 柴油機(jī)其他電控系統(tǒng)一、廢氣在循環(huán)系統(tǒng)（EGR）柴油機(jī)與汽油機(jī)一樣也有大量的廢氣生成，廢氣在循環(huán)就是通過(guò)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(lái)降低NOX的生成。EGR閥及真空?qǐng)?zhí)行器安裝在進(jìn)氣歧管上，用EGR閥通氣管將EGR閥和進(jìn)、排氣歧管接通。排氣歧管中的廢氣通過(guò)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣歧管，再進(jìn)入氣缸，實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)。這種使廢氣重新進(jìn)入燃燒室并與新鮮空氣一起再

26、次燃燒的方法，是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(huì)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(dāng)。若引入的廢氣量過(guò)少，對(duì)降低NOx生成量的效果不明顯；若引入廢氣量過(guò)多，不僅混合氣著火性能變差，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率下降，而且還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能惡化。對(duì)于廢氣再循環(huán)過(guò)程引入的廢氣量，常用EGR率來(lái)表示，EGR率的定義如下：EGR率=EGR氣體流量/（進(jìn)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(shí)為減少再循環(huán)廢氣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的影響，有的裝有EGR冷卻器 ，采用

27、了水冷卻的方式。EGR率與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量等參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系經(jīng)計(jì)算、試驗(yàn)確定后，將數(shù)據(jù)存入到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊根據(jù)各種傳感器送來(lái)的信號(hào)，并經(jīng)過(guò)與其內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)照和計(jì)算修正，輸出適當(dāng)?shù)闹噶?，控制真空調(diào)節(jié)器來(lái)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(hào)給廢氣再循環(huán)EGR電磁閥提供不同占空比控制信號(hào)，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(shí)所需的各種真空度，從而獲得適合發(fā)動(dòng)機(jī)工況的不同的EGR率。脈沖電壓信號(hào)的占空比越大，電磁閥打開時(shí)間越長(zhǎng)，則真空度越大，EGR閥開度越大，E

28、GR率越大；反之，脈沖電壓信號(hào)的占空比越小，EGR率越小，當(dāng)小至某一值時(shí)，EGR控制閥關(guān)閉，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)停止工作。二、可變截面增壓器（VGT) 柴油機(jī)功率的大小，與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量有很大的關(guān)系，在發(fā)動(dòng)機(jī)配置不變的前提下，提高了進(jìn)氣量，才能增大噴油量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。在普通的廢氣渦輪增壓器中，渦輪機(jī)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(dòng)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速工作時(shí)，廢氣的動(dòng)能小，渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較低，同軸帶動(dòng)壓氣機(jī)的充氣量相對(duì)較少，增壓后的進(jìn)氣壓力較低；而發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，廢氣的動(dòng)能大，同軸帶動(dòng)壓氣機(jī)的充氣量相對(duì)較多，增壓后的進(jìn)氣壓力高。這種充氣量的差異，限制

29、了發(fā)動(dòng)機(jī)中低時(shí)速功率的提高。可變截面廢氣渦輪增壓器（VGT-Variable Geometry Turbocharger）正是針對(duì)此改進(jìn)設(shè)計(jì)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(dòng)葉片及調(diào)整機(jī)構(gòu)，ECU通過(guò)控制VGT電磁閥、膜盒式真空?qǐng)?zhí)行器來(lái)控制轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的角度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，廢氣的動(dòng)能較小，膜盒式真空?qǐng)?zhí)行器使活動(dòng)葉片組處于關(guān)閉位置，葉片間通道通道截面變小，廢氣進(jìn)入渦輪機(jī)的速度加大，渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，同軸帶動(dòng)壓氣機(jī)使充氣量較普通的增壓器增多；在高速時(shí)讓活動(dòng)葉片組逐步打開，最終至全開位置，使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速限制在規(guī)定之范圍內(nèi)。如此，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在

30、任何的轉(zhuǎn)速下，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(shí)的"渦輪遲滯"現(xiàn)象，保證強(qiáng)勁的動(dòng)力穩(wěn)定輸出。國(guó)產(chǎn)華泰圣達(dá)菲已經(jīng)采用了VGT技術(shù)。華泰現(xiàn)代圣達(dá)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(dāng)，并率先達(dá)到歐III接近歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)，D4EA柴油機(jī)在4000r/min時(shí)輸出的最大功率為92.6KW，最大扭矩在2000r/min時(shí)為290N.m，動(dòng)力強(qiáng)勁可見(jiàn)一斑。下面依華泰現(xiàn)代圣達(dá)菲2.0車的D4EA發(fā)動(dòng)機(jī)為例簡(jiǎn)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(jī)轉(zhuǎn)子一側(cè)的圓形固定盤上，裝有轉(zhuǎn)動(dòng)葉片組，它的幾何位置由ECU通過(guò)控制VGT電磁閥、膜盒式真空?qǐng)?zhí)行器來(lái)控制。如圖4-2b所示，當(dāng)發(fā)