第章柴油機(jī)電控技術(shù)概述柴油機(jī)與電控柴油機(jī)的定義

第1章

柴油機(jī)電控技術(shù)概述

1.1柴油機(jī)與電控柴油機(jī)的定義

1.2柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展歷程

1.3柴油機(jī)電控系統(tǒng)的組成與功能

1.4柴油機(jī)電控技術(shù)的特性

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1.5柴油機(jī)電控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)1.1柴油機(jī)與電控柴油機(jī)的定義

內(nèi)燃機(jī)：一種動(dòng)力機(jī)械，通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，

并將其放出的熱量直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

電控柴油機(jī)：燃油噴射系統(tǒng)由柴油機(jī)電控單元（ECU）控制，ECU對(duì)每個(gè)噴油器的噴油量、噴油時(shí)刻進(jìn)行精確控制，使柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性達(dá)到最佳的平衡。

普通柴油機(jī)

電控柴油機(jī)

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柴油機(jī)：用柴油作燃料的內(nèi)燃機(jī)。

電控柴油機(jī)三代技術(shù)變化：

第一代為凸輪壓油、位置控制技術(shù)。

該技術(shù)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。

其缺點(diǎn)是：響應(yīng)速度慢，控制精度不夠高，供油壓力不能精確控制。

第二代為凸輪壓油、時(shí)間控制技術(shù)。

該技術(shù)基本保留了傳統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，通過高速電磁閥直接控制高壓燃油的適時(shí)噴射。

其缺點(diǎn)是：供油壓力無(wú)法精確控制。

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電控柴油機(jī)與傳統(tǒng)柴油機(jī)最大變化第一代電控系統(tǒng)特點(diǎn)：間接控制噴油量——位置飼服間接控制噴油定時(shí)——液力系統(tǒng)飼服控制噴射壓力大小控制——取決于原有機(jī)械系統(tǒng)的性能噴油速率控制——取決于原有機(jī)械系統(tǒng)的性能優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)難度小，改動(dòng)工作量小，成本低，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械混合運(yùn)行，安全可靠；缺點(diǎn)：間接控制，響應(yīng)慢，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能改善有限。第二代與第一代的差別：

采用電磁閥實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射過程的直接數(shù)字控制，不但可以控制噴油量，而且可以控制噴射定時(shí)，實(shí)現(xiàn)高頻和更加靈活的控制功能；而且可以實(shí)現(xiàn)分缸獨(dú)立控制。第二代電控系統(tǒng)的缺點(diǎn)：（1）仍然依賴于傳統(tǒng)的脈動(dòng)高壓系統(tǒng)，使得高壓噴射的區(qū)間受到凸輪型線的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍的噴射定時(shí)控制；（2）噴射壓力的大小只和凸輪型線以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，不能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況靈活調(diào)節(jié)；（3）無(wú)法實(shí)現(xiàn)靈活的預(yù)噴射和多次噴射。第三代為共軌蓄壓、電磁閥時(shí)間控制技術(shù)。

高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)突出：

①高壓共軌系統(tǒng)的燃油噴射壓力獨(dú)立于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。

②高壓共軌系統(tǒng)對(duì)噴油時(shí)機(jī)和噴油量的控制非常自由。

③高壓共軌系統(tǒng)對(duì)噴油規(guī)律的調(diào)節(jié)能力很強(qiáng)。

④高壓共軌系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)很高的燃油噴射壓力。目前已達(dá)到160～200Mpa。

⑤高壓共軌系統(tǒng)適應(yīng)性較強(qiáng)，可以用于多種柴油機(jī)機(jī)型。

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1.3柴油機(jī)電控系統(tǒng)的組成與功能

目前，常見柴油機(jī)電控系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)與其他大多數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)相近，主要由傳感器、執(zhí)行器和控制器三大部分構(gòu)成。

(1)傳感器，電控柴油機(jī)一般有以下傳感器：

①進(jìn)氣溫度和壓力傳感器。

②曲軸信號(hào)傳感器。

③凸輪軸信號(hào)傳感器。

④冷卻液溫度傳感器。

⑤加速踏板位置傳感器。

⑥廢氣再循環(huán)閥位置傳感器。

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（2）執(zhí)行器

行器就是執(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)。主要包括以下部件：

①電控高壓燃油設(shè)備。

②廢氣再循環(huán)閥。

③控制開關(guān)。

④可調(diào)噴嘴增壓器。

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（3）控制器

柴油機(jī)電控系統(tǒng)的電子控制器一般稱為電控單元，也有稱之為發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為ECU(ElectronicControlUnit)或ECM(EngineControlModule)。

ECU主要根據(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）油開始時(shí)刻，并向執(zhí)行元件發(fā)出執(zhí)行令信號(hào)。

①ECU的控制功能。

②ECU的硬件。

③ECU的軟件系統(tǒng)。

④ECU的標(biāo)定與調(diào)試。

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柴油機(jī)電控系統(tǒng)的功能

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1.4柴油機(jī)電控技術(shù)特性

（1）高噴射壓力

高噴射壓力可明顯改善柴油和空氣的混合質(zhì)量，縮短著火延遲期，使燃燒更迅速、更徹底，并且控制燃燒溫度，從而降低廢氣排放。

（2）獨(dú)立的噴射壓力控制

若供油系統(tǒng)具有不依賴轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的噴射壓力控制能力，就可選擇最合適的噴射壓力使噴射持續(xù)期、最佳著火延遲期，使柴油機(jī)在各種工況下的廢氣排放最低而經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

（3）改善柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性

高噴射壓力、獨(dú)立的噴射壓力控制、小孔徑噴油、較高的平均噴油壓力等措施都能降低燃油消耗率，從而提高柴油機(jī)的燃油消耗經(jīng)濟(jì)性。

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（4）獨(dú)立的燃油噴射正時(shí)控制

噴射正時(shí)直接影響著柴油機(jī)活塞上止點(diǎn)前噴入汽缸的油量，決定著汽缸的峰值爆發(fā)壓力和最高溫度。

（5）可變的預(yù)噴射控制能力

預(yù)噴射可以降低顆粒排放，又不至增加NOX的排放，還可以改善柴油機(jī)冷啟動(dòng)性能、降低冷態(tài)工況下白煙的排放，降低噪聲，改善低速扭矩。

（6）最小油量的控制能力

供油系統(tǒng)具有高噴射壓力的能力與柴油機(jī)怠速所需要的小油量控制能力之間發(fā)生矛盾。當(dāng)供油系統(tǒng)具有預(yù)噴射能力后，將能夠使控制小油量的能力進(jìn)一步提高。

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（7）快速斷油能力

電控柴油機(jī)噴油器上采用高速電磁閥開關(guān)就很容易實(shí)現(xiàn)快速斷油。

（8）降低驅(qū)動(dòng)扭矩沖擊載荷

燃油噴射系統(tǒng)在很高的壓力下工作，既增加了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需要的平均扭矩，也加大了沖擊載荷。燃油噴射系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)加載和卸載的能力，是一種衡量噴射系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

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1.5柴油機(jī)電控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

（1）能夠智能化地控制燃油噴射量和根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況控制噴油提前角，有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放質(zhì)量。

（2）改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性，由電控單元控制代替了傳統(tǒng)的離心式調(diào)速器，使轉(zhuǎn)速控制更精確、更可靠。

（3）提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)（低溫起動(dòng)）性能，電控單元可通過冷卻液溫度傳感器或機(jī)油溫度傳感器確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于冷起動(dòng)。

（4）降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排煙。電控單元根據(jù)油門開度、水溫、機(jī)油溫度以及渦輪增壓器的進(jìn)氣壓力，精確地控制噴油量和噴油正時(shí)，使尾氣排放更加理想化。

（5）減少發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，提高了噴油器的制造精度，提高了燃油的噴射壓力，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)各缸噴油量的一致性，可以在電磁閥的標(biāo)牌上查到校準(zhǔn)碼，通過儀器向電控單元輸入每個(gè)噴油器電磁閥的校準(zhǔn)碼。

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（6）可通過程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行重新編程。對(duì)一定型號(hào)的柴油機(jī)，可以設(shè)計(jì)三種不同的功率狀態(tài)。

（7）由于取消了機(jī)械調(diào)速器，減少了維修任務(wù)。

（8）具有發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能，當(dāng)電控單元測(cè)知傳感器的信號(hào)失控時(shí)，電控單元除了閃爍警告燈以提醒駕駛員注意外，同時(shí)減少噴油量，甚至使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

（9）具有發(fā)動(dòng)機(jī)自我診斷功能。電控單元對(duì)電控系統(tǒng)所有傳感器、執(zhí)行器、連接器及其線路的斷路、短路、信號(hào)失真等故障，均可以進(jìn)行連續(xù)性的監(jiān)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)電控系統(tǒng)有故障，便儲(chǔ)存故障碼，必要時(shí)可以啟動(dòng)安全保護(hù)功能；維修時(shí)則可通過儀器調(diào)取故障代碼、數(shù)據(jù)流以及波形，以利于快捷維修。

（10）提高了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、