時間控制式全電控分配泵

1、時間控制式全電控分配泵開發(fā)背景：全球環(huán)境的日益惡化，對柴油機(jī)的排放和經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。為了適應(yīng)更加嚴(yán)格的排放和能源法規(guī)的要求，柴油機(jī)采用電控技術(shù)已成必然趨勢，改進(jìn)柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。將傳統(tǒng)的機(jī)液噴油系統(tǒng)改造為電子控制，即機(jī)電或機(jī)電液一體化的噴油系統(tǒng)，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以控制噴油系統(tǒng)為核心的柴油機(jī)整機(jī)綜合控制與管理，可優(yōu)化柴油機(jī)性能。時間控制式全電控 VE分配泵是在對機(jī)械式VE分配泵的機(jī)械液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和簡化的基礎(chǔ)上，引入了電控單元和電磁溢流閥，實(shí)現(xiàn)了噴油量和噴油定時的數(shù)字化控制，優(yōu)化了油泵的性能。據(jù)控制方式及原理，時間控制式全電控 VE 分配泵達(dá)到降低柴油機(jī)排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性的

2、目的。1.系統(tǒng)設(shè)計：1.1 時間控制式電控 VE 泵的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：時間控制式電控 VE 泵的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。它主要由輸油泵、高壓燃油分配裝置、油量驅(qū)動裝置和噴油正時控制裝置等組成。通過高速強(qiáng)力電磁閥控制高壓腔與溢油通路間的通斷，實(shí)現(xiàn)對油量和正時的精確控制。柱塞副只起加壓、配油作用，沒有油量調(diào)節(jié)功能。為此取消了專用于調(diào)節(jié)油量的機(jī)構(gòu)，如調(diào)速器及其所有相關(guān)部件和附加裝置，以及油量控制滑套、回油孔、預(yù)行程環(huán)槽、進(jìn)油電磁閥等。增加了噴油正時實(shí)時控制裝置。圖1 時間控制式電控分配泵結(jié)構(gòu)簡圖1.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計及其控制原理1.2.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：ECU 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，它主要由三大部分

3、組成: 輸入信號、控制器、輸出信號。它們的功能如下: 輸入信號來源于用于檢測發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及操作者意圖等信息的各種傳感器; 控制器的核心部分是單片機(jī)，它負(fù)責(zé)處理所有數(shù)據(jù)、執(zhí)行程序并將運(yùn)行結(jié)果作為控制指令輸出，傳給驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置根據(jù)控制器的輸出指令驅(qū)動調(diào)節(jié)噴油量的高速強(qiáng)力電磁閥和控制噴油正時的各機(jī)構(gòu)，以達(dá)到控制發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的目的。噴油正時燃油噴射量控制項(xiàng)目EGR閥預(yù)熱塞THR等電磁溢流閥正時控制閥輸出信號ECU控制單元控制器A/C開關(guān)點(diǎn)火開關(guān)加速踏板開關(guān)等泵角信號傳感器燃油溫度傳感器曲軸位置傳感器冷卻液溫度傳感器進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)氣壓力傳感器加速踏板位置傳感器等輸入信號EGR閥控制預(yù)熱塞控

4、制進(jìn)氣節(jié)流控制等圖2 ECU控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖1.2.2油量的控制方法：如圖 3 所示，當(dāng)不需要噴油時，噴油閥的閥芯是打開的，進(jìn)入高壓腔的燃油經(jīng)過溢流閥流回泵腔。當(dāng)需要噴油時，電控單元 ECU 根據(jù)加速踏板位置傳感器和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的輸入信號，首先算出基本供油量，然后根據(jù)來自冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等傳感器信號進(jìn)行反饋修正后，確定最佳供油量。電控單元把計算和修正結(jié)果作為控制信號傳到供油量控制電磁閥即高速強(qiáng)力電磁閥，電控單元再根據(jù)泵角信號傳感器所采集到的信號齒信號( 如圖 5 所示) ，確定噴油延時角，進(jìn)而確定電磁閥線圈通電時刻，線圈通電并產(chǎn)生吸力，吸引銜鐵，銜鐵克服閥芯回位彈簧的彈力推動

5、閥芯上座向下運(yùn)動，當(dāng)閥芯上座和閥芯下座密封錐面接觸時，閥芯關(guān)閉形成封閉高壓腔。隨著柱塞旋轉(zhuǎn)和繼續(xù)向前運(yùn)動，高壓腔的燃油被壓縮產(chǎn)生高壓，此時燃油流向如圖 4所示。ECU 通過控制高速強(qiáng)力電磁閥通電時間的長短控制噴油量的大小。供油正時控制方法：如圖 5 所示，泵角傳感器用來檢測泵軸轉(zhuǎn)角及其轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)的位置傳感器; 曲軸位置傳感器用于噴油正時控制，ECU 可根據(jù)曲軸信號上的缺齒信號確定上止點(diǎn)的位置。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，我們首先給正時電磁閥通 100% 的電壓，使正時活塞的高低壓腔接通，正時活塞不起作用，ECU 根據(jù)泵角信號上的信號齒，曲軸信號上的缺齒以及噴油信號，標(biāo)定其靜態(tài)噴油提前角靜; 當(dāng)需要控制噴油正時

6、時，電控單元根據(jù)加速踏板位置傳感器和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的輸入信號以及正時MAP圖，初步確定一個供油時刻，然后根據(jù)冷卻液溫度，進(jìn)氣壓力等傳感器的信號和起動機(jī)信號進(jìn)行修正，最后根據(jù)所檢測到的曲軸信號、泵角信號和噴油信號，計算出實(shí)際噴油提前角1并反饋給電控單元，電控圖3 不供油時燃油流向示意圖 圖4不供油時燃油流向示意圖單元再根據(jù) 1= 靜+ 動確定動態(tài)提前角動的大小。ECU 根據(jù)動，通過改變流過正時電磁閥線圈的脈沖電流的占空比，改變由噴油提前器高壓腔到低壓腔的流通面積，以調(diào)整噴油正時活塞兩側(cè)的壓力差，使活塞產(chǎn)生不同的位移，以控制噴油時刻。在控制過程中，ECU 根據(jù)泵角信號中的多齒判斷動調(diào)整是否正確，并以 PWM的形式實(shí)時控制該閥的通斷。 圖5 油量控制及正時控制各相關(guān)信號關(guān)系圖2、柴油機(jī)匹配展望：由于時間控制式電控 VE 泵的噴油量可控性，克服了機(jī)械 VE 泵的固有液力特性與發(fā)動機(jī)外特性供油量要求不相匹配的問題，而且其供油提前角連續(xù)可調(diào)，在任何轉(zhuǎn)速下，燃油噴射系統(tǒng)都可在最佳供油時刻供油，使發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性有明顯改善。時間控制式電控 VE 泵的經(jīng)濟(jì)性較半電控 VE泵好，排氣溫度和煙度也肯定比后者低，特別是在低速段，克服了機(jī)械調(diào)速器無法實(shí)現(xiàn)的供油特性控制。時間控制式電控 VE 泵相對于其原來純機(jī)械式的調(diào)節(jié)方式，控制油量和供油時刻精確、靈敏，不存在產(chǎn)生失