電控柴油機(jī)燃油噴射技術(shù)課件

電控柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)電控柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)1（一）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)平臺上發(fā)展起來的。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。柴油機(jī)電控技術(shù)發(fā)展的三個階段：位置控制、時間控制、時間－壓力控制（壓力控制）一、概述（一）柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展柴油機(jī)電控技術(shù)是2

第一代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)（常規(guī)壓力電控噴油系統(tǒng)）

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)不需改動，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有柴油機(jī)進(jìn)行升級換代。

缺點：系統(tǒng)響應(yīng)慢、控制頻率低、控制自由度小、控制精度不夠高，噴油壓力無法獨(dú)立控制。第一代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)（常規(guī)壓3

第二代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)（高壓電控噴油系統(tǒng)）改變了傳統(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高壓油管）式噴油系統(tǒng)為特征，直接對噴油器的噴油量、噴油正時、噴油速率和噴油規(guī)律、噴油壓力等進(jìn)行“時間－壓力控制”或“壓力控制”。特點：通過設(shè)置傳感器、電控單元、高速電磁閥和相關(guān)電/液控制執(zhí)行元件等，組成數(shù)字式高頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有電磁閥的通、斷電時刻和通、斷電時間控制噴油泵的供油量和供油正時。但供油壓力還無法獨(dú)立控制。第二代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)（高壓電控噴油系統(tǒng)）41、改善低溫起動性電子控制系統(tǒng)能夠以最佳的程序替代駕駛員進(jìn)行這種麻煩的起動操作，使柴油機(jī)低溫起動更容易。（二）柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點1、改善低溫起動性電子控制系統(tǒng)能夠以最佳的程序替代駕駛52、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冒煙界限的適當(dāng)范圍內(nèi)，同時根據(jù)發(fā)動機(jī)工況調(diào)節(jié)噴油時刻，從而有效地抑制排煙。

2、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63、提高發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性采用柴油機(jī)電控系統(tǒng)，無論負(fù)荷怎樣增減，都能保證發(fā)動機(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。3、提高發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性采用柴油機(jī)電控系統(tǒng)，無論負(fù)荷怎74、提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性柴油機(jī)電控系統(tǒng)中，ECU根據(jù)傳感器信號精確計算噴油量和噴油正時。從而提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

4、提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性柴油機(jī)電控系統(tǒng)中，ECU85、控制渦輪增壓采用電子控制技術(shù)可以對增壓裝置進(jìn)行精確的控制。5、控制渦輪增壓采用電子控制技術(shù)可以對增壓裝置進(jìn)行精確96、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)行組合實現(xiàn)集中控制，有利于縮短柴油機(jī)電控系統(tǒng)開發(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。6、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10（一）柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能1.燃油噴射控制2.怠速控制3.進(jìn)氣控制4.增壓控制5.排放控制6.起動控制7.巡航控制8.故障自診斷和失效保護(hù)9.柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制二、柴油機(jī)電控燃油噴射

系統(tǒng)的功能與組成

（一）柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能1.燃油噴射控制二、柴油機(jī)電控燃11

2.怠速控制柴油機(jī)的怠速控制主要包括怠速轉(zhuǎn)速控制和怠速時各缸均勻性的控制。

1.燃油噴射控制燃油噴射控制主要包括：供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制、供（噴）油速率控制和噴油壓力控制等。2.怠速控制1.燃油噴射控制12

4.增壓控制柴油機(jī)的增壓控制主要是由ECU根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號、負(fù)荷信號、增壓壓力信號等，通過控制廢氣旁通閥的開度或廢氣噴射器的噴射角度、增壓器渦輪廢氣進(jìn)口截面大小等措施，實現(xiàn)對廢氣渦增壓器工作狀態(tài)和增壓壓力的控制，以改善柴油機(jī)的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪聲。

3.進(jìn)氣控制柴油機(jī)的進(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控制。4.增壓控制3.進(jìn)氣控制13

6.起動控制柴油機(jī)起動控制主要包括供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制和預(yù)熱裝置控制，其中供（噴）油量控制和供（噴）油正時控制與其他工況相同。

5.排放控制柴油機(jī)的排放控制主要是廢氣再循環(huán)（EGR）控制。ECU主要根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號，按內(nèi)存程序控制EGR閥開度，以調(diào)節(jié)EGR率。6.起動控制5.排放控制14

7.巡航控制帶有巡航控制功能的柴油機(jī)電控系統(tǒng)，當(dāng)通過巡航控制開關(guān)選定巡航控制模式后，ECU即可根據(jù)車速信號等自動維持汽車以一定車速行駛。7.巡航控制15

8.故障自診斷和失效保護(hù)柴油機(jī)電控系統(tǒng)中也包含故障自診斷和失效保護(hù)兩個子系統(tǒng)。柴油機(jī)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自診斷系統(tǒng)將點亮儀表盤上的“故障指示燈”，提醒駕駛員注意，并儲存故障碼，檢修時可通過一定的操作程序調(diào)取故障碼等信息；同時失效保護(hù)系統(tǒng)啟動相應(yīng)保護(hù)程序，使柴油能夠繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)或強(qiáng)制熄火。8.故障自診斷和失效保護(hù)16

9.柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制在裝用電控自動變速器的柴油車上，將柴油機(jī)控制ECU和自動變速器控制ECU合為一體，實現(xiàn)柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制，以改善汽車的變速性能。9.柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制17（二）柴油機(jī)電控燃油噴射系統(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，對噴油正時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）各種柴油電控系統(tǒng)的區(qū)別在于控制功能、傳感器的數(shù)量和類型、執(zhí)行元件的類型、ＥＣＵ控制軟件、主要電控元件的結(jié)構(gòu)原理和安裝位置，基本組成與其他電子控制系統(tǒng)一致，也由傳感器——ECU——執(zhí)行元件三部分組成。（二）柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的組成柴油機(jī)電控181.傳感器(1)加速踏板位置傳感器(2)反饋信號傳感器(3)燃油溫度傳感器(4)其他傳感器和信號開關(guān)1.傳感器19

2.柴油機(jī)控制ECU

根據(jù)各傳感器輸入信號和內(nèi)存程序，計算出供（噴）油量和供（噴）油開始時刻，并向執(zhí)行元件發(fā)出執(zhí)行令信號。

3.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。2.柴油機(jī)控制ECU20（一）位置控制方式第一代位置控制系統(tǒng)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)械傳動機(jī)構(gòu)，只是對齒條或者滑套的運(yùn)動位置予以電子控制。

三、柴油機(jī)供（噴）油量控制（一）位置控制方式第一代位置控制系統(tǒng)三、柴油機(jī)供（21日本Denso公司的ECD－V1，德國Bosch公司的EDC和日本Zexel公司的COVEC等都屬于位置控制的電控分配泵系統(tǒng)。日本Zexel公司的COPEC，德國Bosch公司的EDR系統(tǒng)和美國Caterpillar公司的PEEC系統(tǒng)等都屬于位置控制的電控直列泵系統(tǒng)。日本Denso公司的ECD－V1，德國Bosch公司的22（二）時間控制方式

供油量的“位置控制”特點是用模擬量來控制執(zhí)行元件工作，通過對噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)的定位來得到所需的供油量。無論采用何種類型的電子調(diào)速器，總是需要由部分機(jī)械裝置來完成對噴油泵供油量的調(diào)節(jié)，也會降低控制精度和響應(yīng)速度。所以繼供油量“位置控制”之后出現(xiàn)了“時間控制”。時間控制系統(tǒng)是用高速強(qiáng)力電磁閥直接控制高壓燃油，一般情況下，電磁閥關(guān)閉，開始噴油；電磁閥打開，噴油結(jié)束。噴油始點取決于電磁閥關(guān)閉時刻，噴油量取決于電磁閥關(guān)閉的持續(xù)時間。傳統(tǒng)噴油泵中的齒條、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，對噴射定時和噴射油量控制的自由度更大。（二）時間控制方式供油量的“位置控23日本Zexel公司的Model-1電控分配泵，美國Detroit公司的DDEC電控泵噴嘴、德國Bosch公司的EUP13電控單體泵都屬于時間控制系統(tǒng)。我國專家歐陽明高和丹麥Sorenson研制的“泵－管－閥－嘴（Pump/Pipe/Valve/Injector－PPVI）”電控燃油噴射系統(tǒng)也屬于第二代電控噴射系統(tǒng)。日本Zexel公司的Model-1電控分配泵，美國Det24（三）時間－壓力控制方式

第二代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(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，對噴油量的控制采用“時間－壓力控制”或“壓力控制”，用的最多的是“時間－壓力控制”方式。在該系統(tǒng)中，ＥＣＵ控制供油壓力調(diào)節(jié)閥使噴油器的噴油壓差保持不變，再通過控制三通電磁閥工作實現(xiàn)噴油量和噴油正時的控制。電磁閥通電開始時刻決定了噴油的開始時刻，其通電時間決定噴油量。（三）時間－壓力控制方式第二代柴油機(jī)電控燃25（四）壓力控制方式

在后期開發(fā)的柴油機(jī)電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)中，為降低對供油壓力的要求，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，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)各種傳感器信號通過燃油壓力調(diào)節(jié)閥來控制的，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)實際的共軌壓力信號對共軌壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。（四）壓力控制方式在后期開發(fā)的柴油機(jī)26共軌式電控噴射系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油的原理，通過油錘響應(yīng)、液力增壓、共軌蓄壓或者高壓共軌等形式形成高壓。采用壓力時間式燃油計量原理，用電磁閥控制噴射過程，可以實現(xiàn)對噴射油量和噴射定時的靈活控制。共軌式電控噴射系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油的原理，通27第三代共軌電控噴射系統(tǒng)————典型系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)由五個部分組成，即高壓油泵、共軌腔及高壓油管、噴油器、電控單元、各類傳感器和執(zhí)行器。供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進(jìn)油口，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內(nèi)，再由電磁閥控制各缸噴油器在相應(yīng)時刻噴油。第三代共軌電控噴射系統(tǒng)————典型系統(tǒng)28第三代共軌電控噴射系統(tǒng)————噴射系統(tǒng)

預(yù)噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。這樣缸內(nèi)壓力升高率和峰值壓力都會下降，發(fā)動機(jī)工作比較緩和，同時缸內(nèi)溫度降低使得NOX排放減小。預(yù)噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統(tǒng)的冷起動性能。主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動機(jī)更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳?xì)渑欧?。第三代共軌電控噴射系統(tǒng)————噴射系統(tǒng)預(yù)噴射在29電控柴油機(jī)燃油噴射技術(shù)ppt課件30（一）直列柱塞泵供油正時電控系統(tǒng)

直列柱塞泵供油正時電控系統(tǒng)l—轉(zhuǎn)速表2—故障指示燈3—供油齒條位置傳感器4—柴油機(jī)5—噴油泵6—正時傳感器7—正時控制器8—轉(zhuǎn)速傳感器

9一電磁閥10一冷卻液溫度傳感直列柱塞泵供油正時電控系統(tǒng)的組成如右圖所示，主要由正時控制器、電磁閥、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、正時傳感器和ECU等組成。三、柴油機(jī)供（噴）油正時控制（一）直列柱塞泵供油正時電控系統(tǒng)直列柱塞泵供油31（二）轉(zhuǎn)子分配泵供油正時電控系統(tǒng)轉(zhuǎn)子分配泵供油正時電控系統(tǒng)

l—ECU

2—滾輪3—滾輪架4一電磁閥5—正時活塞6一正時傳感器轉(zhuǎn)子分配泵供油正時的控制通常是在原供油提前角自動調(diào)節(jié)器活塞兩側(cè)油腔之間增加一條液壓通道，并由ECU通過電磁閥控制該液壓通道來實現(xiàn)。（二）轉(zhuǎn)子分配泵供油正時電控系統(tǒng)轉(zhuǎn)子分配泵供油正時電控系321.日本電裝公司ＥＣＤ－Ｖ1系統(tǒng)

日本豐田公司柴油轎車最早裝用的就是由日本電裝公司開發(fā)的ECD－V1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、車速傳感器、空檔開關(guān)、起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)等。

ECD—V1系統(tǒng)的控制功能包括：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。四、柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)實例1.日本電裝公司ＥＣＤ－Ｖ1系統(tǒng)日本豐田公司柴油轎車332.日本電裝公司ＥＣＤ－Ｖ3系統(tǒng)

日本電裝公司開發(fā)的ECD—V3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ECD—V1系統(tǒng)相比，主要是噴油量控制方法不同，ECD—V3系統(tǒng)是通過控制噴油時間來實現(xiàn)對噴油量控制的，即ECU在確定噴油器的噴油開始時刻后，再通過回油控制電磁閥來控制柱塞泵回油的時刻（即停止噴油的時刻），以此來控制噴油量；為控制噴油時間，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。此外，ECD—V3系統(tǒng)裝用光電式著火正時傳感器，對噴油正時實施反饋控制。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝在曲軸上。2.日本電裝公司ＥＣＤ－Ｖ3系統(tǒng)日本電裝公司343.日本五十鈴公司Ｉ－ＴＥＣ系統(tǒng)

五十鈴公司L—TEC（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)。該系統(tǒng)的主要特點是：具有巡航控制功能，設(shè)有燃油溫度傳感器，不對噴油正時進(jìn)行反饋控制。此外，加速踏板位置傳感器采用差動電感式；進(jìn)氣節(jié)流（節(jié)氣門）不受ECU控制。3.日本五十鈴公司Ｉ－ＴＥＣ系統(tǒng)五十鈴公司L—TE354.