柴油发动机电控技术课件.ppt

1、 柴油发动机电控技术姓名：武欣欣班级：机制112学号：113731434 8 价值工程价值工程（VE/VA） 柴油机电子控制技术的进一步并将发展，分为三个阶段：柴油机电子控制技术的进一步并将发展，分为三个阶段：第一阶段，从第一阶段，从20世纪世纪60年代中期到年代中期到70年代中期，主要是为了改善部分性年代中期，主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机；能而对汽车产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机；第二阶段，从第二阶段，从20世纪世纪70年代末期到年代末期到90年代中期，为解决安全、污染、和年代中期，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷

2、射系统、电子控制防滑制动装置和电控点节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；火系统；第三阶段，第三阶段，20世纪世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、和发动机多个领域。和发动机多个领域。1,1柴油发动机电控技术发展情况柴油发动机电控技术发展情况1 1、柴油发动机电控技术概述、柴油发动机电控技术概述n共轨四气门技术共轨四气门技术n时间控制的柴油电喷技术时间控制的柴油电喷技术n共轨式电喷系统共轨式电喷系统n涡轮增压中冷技术涡轮增压中冷技术n废气再循环废气再循环1.2国外柴油机技术的现状与发展国外柴油机技

3、术的现状与发展u改善柴油机的经济性改善柴油机的经济性u提高控制精度提高控制精度u控制策略灵活控制策略灵活u电子控制电子控制1.31.3电控柴油系统的主要特点电控柴油系统的主要特点2.1电子燃油喷射系统电子燃油喷射系统(EFI)根据进气量确定基本喷油量，再根据其根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器他传感器(如冷却液温度传感器、节气门位如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等置传感器等)信号等对喷油量进行修正，使信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性

4、经济性和排放性。2柴油发动机电控系统柴油发动机电控系统2.2电控点火系统电控点火系统点火提前角控制点火提前角控制。根据各相关传感器信。根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。的。2柴油发动机电控系统柴油发动机电控系统2.3怠速控制系统怠速控制系统在发动机怠速工况下，根据发动机冷却在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩

5、机是否工作、变速器是液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。怠速转速运转。2柴油发动机电控系统柴油发动机电控系统2.4排放控制系统排放控制系统对发动机排放控制装置的工作实行电子对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感循环控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。等。2.5进气控

6、制系统进气控制系统主要是根据发动机转速和负荷的变化，主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。的充气效率，从而改善发动机动力性。2柴油发动机电控系统柴油发动机电控系统2.6增压控制系统增压控制系统对发动机进气增压装置的工作进行控制。对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，根据在装有废气涡轮增压装置的汽车上，根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的度。制，从而控制增压装置对进气增压的度。2.7巡航控制系统

7、巡航控制系统设定巡航控制模式后，设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。工作，使汽车自动维持一定车速行驶。2柴油发动机电控系统柴油发动机电控系统2.8警告系统警告系统由由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信控制系统出现故障，该系统能及时发出信号警告提示号警告提示。2.9自诊断与报警系统自诊断与报警系统用来提示驾驶员发动机有故障；同时，用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码系统将故障信息以设定的数码(故

8、障码故障码)形式形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围故障类型和范围。2柴油发动机电控系统柴油发动机电控系统2.10失效保护系统失效保护系统主要是当传感器或传感器线路发生故障主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。考信号值工作，以便发动机能继续运转。2.11应急备用系统应急备用系统当控制系统电脑发生故障时，自动启用当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统备用系统(备用集成电路备用集成电路)，按设定的信号控，按设定的信号控制发动机转入强制运转

9、状态，以防车辆停制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。驶在路途中。2柴油发动机电控系统柴油发动机电控系统4.1柴油发动机喷油系统的组成柴油发动机喷油系统的组成 柴油机电控系统由传感器、执行器和电柴油机电控系统由传感器、执行器和电控单元组成。传感器检测出发动机或喷油控单元组成。传感器检测出发动机或喷油泵的运行状态，泵的运行状态，ECU根据个传感器信息，根据个传感器信息，控制发动机的最佳喷油量、最佳喷油时间，控制发动机的最佳喷油量、最佳喷油时间，执行器根据计算机的指令，准确的控制喷执行器根据计算机的指令，准确的控制喷油量和喷油时间。油量和喷油时间。4柴油发动机电控喷油系柴油发动机电控喷油

10、系统统4.2 4.2 电控燃油共轨系统的组成电控燃油共轨系统的组成 电控高压共轨燃油系统可分成两大部分：电控系统和电控高压共轨燃油系统可分成两大部分：电控系统和燃油供给系统。燃油供给系统。 电控系统可分为三大部分：传感器、执行器和电控系统可分为三大部分：传感器、执行器和ECUECU。ECUECU是电控燃油共轨的核心部分。根据各个传感器的信息，是电控燃油共轨的核心部分。根据各个传感器的信息，发动机电控单元计算出最佳喷油时间和最佳和最合适的喷发动机电控单元计算出最佳喷油时间和最佳和最合适的喷油量，并计算出什么时刻、多长时间的范围内向喷油器发油量，并计算出什么时刻、多长时间的范围内向喷油器发出开启电

11、磁阀或关闭电磁阀的指令，从而精确控制发动机出开启电磁阀或关闭电磁阀的指令，从而精确控制发动机的工作过程。的工作过程。 燃油供给系的主要构成是供油泵、共轨和喷油器。燃油供给系的主要构成是供油泵、共轨和喷油器。 燃油供给系的基本工作原理是：供油泵将燃油加压成燃油供给系的基本工作原理是：供油泵将燃油加压成高压，供入共轨内。共轨实际是一种燃油分配管。储存在高压，供入共轨内。共轨实际是一种燃油分配管。储存在共轨内的燃油在适当的时刻通过喷油器喷入发动机气缸内。共轨内的燃油在适当的时刻通过喷油器喷入发动机气缸内。柴油机电控高压共轨系统管路布置柴油机电控高压共轨系统管路布置1.1.高压油泵高压油泵 2.2.燃

12、油滤清器燃油滤清器 3.3.电动燃油泵电动燃油泵 4.4.回油回油3 3通接头通接头 5.5.燃油燃油压力调节阀压力调节阀6.6.共轨共轨 7.7.共轨压力调节器共轨压力调节器 8.8.喷油器喷油器 9.9.电控单元电控单元4.4.2喷油器开启（喷油开始）喷油器开启（喷油开始） 当电磁阀通电后，在吸动电流的作用下迅速开启当当电磁阀通电后，在吸动电流的作用下迅速开启当电磁铁的作用力大于弹簧作用力时，回油节流孔开电磁铁的作用力大于弹簧作用力时，回油节流孔开启，在极短的时间内，升高的吸动电流成为较小的启，在极短的时间内，升高的吸动电流成为较小的电磁阀保持电流。随着回油节流孔的打开，燃油从电磁阀保持电

13、流。随着回油节流孔的打开，燃油从控制室流入上面的空腔，并经回油通道回到油箱控控制室流入上面的空腔，并经回油通道回到油箱控制室的压力下降，于是控制室的压力小于喷油嘴内制室的压力下降，于是控制室的压力小于喷油嘴内腔容积的压力。控制室中减小了的作用力引起作用腔容积的压力。控制室中减小了的作用力引起作用在控制柱塞上的作用力减小，从而针阀开启，开始在控制柱塞上的作用力减小，从而针阀开启，开始喷油。喷油。4.4.3喷油器关闭（喷油结束）喷油器关闭（喷油结束） 如果不控制电磁阀，电枢在弹簧的作用力下向下如果不控制电磁阀，电枢在弹簧的作用力下向下压，关闭回油节流孔。电枢设计成两部分组合式，压，关闭回油节流孔。

14、电枢设计成两部分组合式，电枢板经一拨杆向下引动。但它可用复位弹簧向下电枢板经一拨杆向下引动。但它可用复位弹簧向下回弹，从而没有向下的力作用在电枢和钢球上。回回弹，从而没有向下的力作用在电枢和钢球上。回油节流孔关闭，进油节流孔进的油使控制室中建立油节流孔关闭，进油节流孔进的油使控制室中建立起与共轨中相同的压力。这种升高了的压力使作用起与共轨中相同的压力。这种升高了的压力使作用在控制柱塞上端的压力增加。这个来自控制室的作在控制柱塞上端的压力增加。这个来自控制室的作用力和弹簧力超过了针阀下方的液压力，于是针阀用力和弹簧力超过了针阀下方的液压力，于是针阀关闭。关闭。喷油器工作原理喷油器工作原理4.6油

15、泵油泵4.6.1低压油泵低压油泵 低压油泵可以是带有前置过滤器的电动燃油泵，也可以低压油泵可以是带有前置过滤器的电动燃油泵，也可以是齿轮式燃油泵。泵从油箱抽取燃油，然后不但地向高压是齿轮式燃油泵。泵从油箱抽取燃油，然后不但地向高压泵输送定量的燃油。泵输送定量的燃油。 4.6.2 高压油泵高压油泵 高压油泵将燃油增至最高高压油泵将燃油增至最高1350bar的系统压力。加压燃油然后经过的系统压力。加压燃油然后经过高压管路并进入管状的共轨内。圣达菲车高压管路并进入管状的共轨内。圣达菲车D4EA发动机的高压油泵安发动机的高压油泵安装在气缸盖的后端面上，由凸轮轴驱动。装在气缸盖的后端面上，由凸轮轴驱动。

16、 通过一个带有油水分离器的燃油滤清器，低压油泵从油箱抽取通过一个带有油水分离器的燃油滤清器，低压油泵从油箱抽取燃油，进入高压泵。燃油是由高压油泵内燃油，进入高压泵。燃油是由高压油泵内3个相互呈个相互呈120径向布置径向布置的柱塞压缩的，带偏心凸轮的驱动轴，根据凸轮形状相位的变化而将的柱塞压缩的，带偏心凸轮的驱动轴，根据凸轮形状相位的变化而将泵柱塞推上或压下。当柱塞达到下止点后而上行时，则进油阀被关闭，泵柱塞推上或压下。当柱塞达到下止点后而上行时，则进油阀被关闭，柱塞腔内的燃油被压缩，只要达到共轨压力就立即打开出油阀，被压柱塞腔内的燃油被压缩，只要达到共轨压力就立即打开出油阀，被压缩的燃油进入高

17、压回路，到上止点前，柱塞一直泵送燃油（供油行缩的燃油进入高压回路，到上止点前，柱塞一直泵送燃油（供油行程），达到上止点后，压力下降，出油阀关闭；柱塞向下运动时，由程），达到上止点后，压力下降，出油阀关闭；柱塞向下运动时，由于容积的增大，剩下的燃油降压，直到柱塞腔中的压力低于低压油泵于容积的增大，剩下的燃油降压，直到柱塞腔中的压力低于低压油泵的供油压力时，进油阀再次被打开，重复进入下一工作循环。的供油压力时，进油阀再次被打开，重复进入下一工作循环。5柴油机电控系统中的传感器柴油机电控系统中的传感器曲轴位置传感器（曲轴位置传感器（CKPSCKPS：Crankshaft Point SensorCr

18、ankshaft Point Sensor）凸轮轴位置传感器（凸轮轴位置传感器（CMPSCMPS：Camshaft Point Sensor Camshaft Point Sensor ）共轨压力传感器（共轨压力传感器（CRPSCRPS：Common Rail Pressure SensorCommon Rail Pressure Sensor）水温温度传感器（水温温度传感器（CTSCTS：Coolant Temperature SensorCoolant Temperature Sensor）加速踏板位置传感器（加速踏板位置传感器（APPSAPPS：Accelerate Point Sens

19、orAccelerate Point Sensor）空气流量计（空气流量计（MAFMAF：Mass Air Flow SensorMass Air Flow Sensor） 大气压力传感器（大气压力传感器（APSAPS：Air Pressure SensorAir Pressure Sensor） 燃油含水率传感器燃油含水率传感器 EGREGR位置传感器位置传感器6柴油机其他电控系统柴油机其他电控系统 6.1废气在循环系统（EGR） 柴油机与汽油机一样也有大量的废气生成，废气在循环就是通过回引部分废气与新鲜空气共同参与燃烧反应，利用废气中含有大量的惰性气体（CO2、N2、H2O）具有较高的比热

20、容这一特性来降低NOX的生成。 EGR阀及真空执行器安装在进气歧管上，用EGR阀通气管将EGR阀和进、排气歧管接通。排气歧管中的废气通过EGR阀进入进气歧管，再进入气缸，实现废气再循环。这种使废气重新进入燃烧室并与新鲜空气一起再次燃烧的方法，是一种有效降低排气中所含NOx的措施。再循环废气由于具有惰性，燃烧速度将会放慢，从而导致燃烧室中火焰温度降低，从而使NOx的生成量减少。6.2 可变截面增压器（VGT) 柴油机功率的大小，与发动机的进气量有很大的关系，在发动机配置不变的前提下，提高了进气量，才能增大喷油量，从而提高发动机的功率。 在普通的废气涡轮增压器中，涡轮机转子叶片与壳体之间的截面积是

21、固定不变的，在废气冲击下其转速与发动的转速有关。当发动机低转速工作时，废气的动能小，涡轮机的转子转速较低，同轴带动压气机的充气量相对较少，增压后的进气压力较低；而发动机高速旋转时，废气的动能大，同轴带动压气机的充气量相对较多，增压后的进气压力高。这种充气量的差异，限制了发动机中低时速功率的提高。可变截面废气涡轮增压器（VGT-Variable Geometry Turbocharger）正是针对此改进设计的。 1.1.传动拉杆传动拉杆 2.2.摇臂摇臂 3.3.传动销传动销轴轴 4.4.转动叶片组转动叶片组 5.5.固定盘固定盘 6.6.转转动盘动盘 A-A-接膜盒式真空执行器接膜盒式真空执行

22、器7 7 柴油发动机故障诊断柴油发动机故障诊断7.1常见故障码的含义和产生原因常见故障码的含义和产生原因l燃油系统正油压偏差燃油系统正油压偏差l燃油系统负油压偏差燃油系统负油压偏差l进气压力传感器检测到高电压进气压力传感器检测到高电压l压力调节器锁定调节值压力调节器锁定调节值柴油发动机控制系统柴油发动机控制系统1 1、球阀、球阀2、销、销3、阀、阀4、预载弹簧、预载弹簧5、线圈、线圈6、壳、壳体体7、衔铁、衔铁 对发动机故障的现象进行确认，亲身感受故障，做出基本的对发动机故障的现象进行确认，亲身感受故障，做出基本的判断；利用检测设备（判断；利用检测设备（X431检测仪）调取故障码，结合故障现检

23、测仪）调取故障码，结合故障现象并进行分析、判断；通过对故障码的分析不能准确的判断出故象并进行分析、判断；通过对故障码的分析不能准确的判断出故障时，进入诊断程序的障时，进入诊断程序的“读取数据流读取数据流”界面，选取相应的参数，界面，选取相应的参数，对发动机工况的时时数据进行分析、判断故障；根据检测设备所对发动机工况的时时数据进行分析、判断故障；根据检测设备所提供的参数及故障模式，视情对燃油系统、回油系统的压力进行提供的参数及故障模式，视情对燃油系统、回油系统的压力进行测量；依据故障码及故障现象，测量相关传感器、执行器的工作测量；依据故障码及故障现象，测量相关传感器、执行器的工作状态，必要时进行

24、调整或更换；测量相关传感器至控制单元、控状态，必要时进行调整或更换；测量相关传感器至控制单元、控制单元至相关执行元件的通讯线路是否存在异常，检查配电盒各制单元至相关执行元件的通讯线路是否存在异常，检查配电盒各相关控制开关及保险的状态，对发现的异常现象进行排除；将发相关控制开关及保险的状态，对发现的异常现象进行排除；将发现的故障及异常现象进行排除后，用检测仪清除存储的故障码，现的故障及异常现象进行排除后，用检测仪清除存储的故障码，并进行路试，确认故障是否排除；经自检路试确认故障排除后，并进行路试，确认故障是否排除；经自检路试确认故障排除后，用检测仪查看故障码是否重现，确认无误后交竣工检验员进行竣

25、用检测仪查看故障码是否重现，确认无误后交竣工检验员进行竣工验收，检验员路试完毕后，再次用检测仪对控制系统进行检测，工验收，检验员路试完毕后，再次用检测仪对控制系统进行检测，确认故障彻底排除。确认故障彻底排除。7.27.2诊断流程诊断流程 8 结论结论 我结合以上的论文总结给定以下的建议：随着今后汽我结合以上的论文总结给定以下的建议：随着今后汽车发动机电控技术的进展车发动机电控技术的进展,传感器、执行器及电控单元逐传感器、执行器及电控单元逐步确立与完善步确立与完善,电控单元方案设计的工作应重点放在以下电控单元方案设计的工作应重点放在以下几方面几方面:确定所有可能发生的故障确定所有可能发生的故障,

26、定义故障代码。与电控定义故障代码。与电控系统专家设计人员合作系统专家设计人员合作,根据系统电路结构和工作环境与根据系统电路结构和工作环境与状态状态,分离出所有可能存在的故障分离出所有可能存在的故障,并对故障统一编码定义并对故障统一编码定义为故障代码为故障代码,同时给出各个故障的产生原因、出现现象、同时给出各个故障的产生原因、出现现象、导致后果、保护方案及维修参考。诊断算法的研究与确定。导致后果、保护方案及维修参考。诊断算法的研究与确定。有效的诊断算法不仅使方案设计的效率得到提高有效的诊断算法不仅使方案设计的效率得到提高,而且还而且还能扩大诊断范围。根据控制系统确立诊断模型能扩大诊断范围。根据控

27、制系统确立诊断模型,简化诊断简化诊断对象对象,然然后根据诊断算法用软件编程方式实现。安全保护后根据诊断算法用软件编程方式实现。安全保护软件的设计。根据上述确定故障发生时的安全保护方案软件的设计。根据上述确定故障发生时的安全保护方案,避免由于小故障而引发大事故。通讯软件的完善。通讯软避免由于小故障而引发大事故。通讯软件的完善。通讯软件主要实现与电控系统的相互作用件主要实现与电控系统的相互作用,完成外界电控单元的完成外界电控单元的任务。设计时要具备完善的通讯数据纠错功能任务。设计时要具备完善的通讯数据纠错功能,保障通讯保障通讯数据的可靠性。数据的可靠性。 电控系统的完善随着电控系统的完善及方案设计

28、的电控系统的完善随着电控系统的完善及方案设计的发展发展,电控系统的信息库电控系统的信息库(如故障代码、现象、原因、如故障代码、现象、原因、维修方案等维修方案等)要同步升级。在软件模块化设计思想基要同步升级。在软件模块化设计思想基础下础下,根据实际需要可以随意扩充诊断仪功能。根据实际需要可以随意扩充诊断仪功能。展望随着电控系统开发人员的努力展望随着电控系统开发人员的努力,汽车发动机电汽车发动机电控技术很快由研制阶段进入到车辆道路试验阶段控技术很快由研制阶段进入到车辆道路试验阶段,最最终实现产品化终实现产品化,到下个世纪到下个世纪,我国将拥有自己开发的各我国将拥有自己开发的各种电控系统产品。电控诊

29、断技术也将随着电控系统的种电控系统产品。电控诊断技术也将随着电控系统的产品化得到完善。电控系统的研制生产将使非电控技产品化得到完善。电控系统的研制生产将使非电控技术专业人员进入电控系统的维修领域术专业人员进入电控系统的维修领域,促进电控系统促进电控系统的产品推广的产品推广,使我国汽车工业得到繁荣使我国汽车工业得到繁荣,与国际汽车电与国际汽车电控技术接轨。控技术接轨。 在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比（汽油与汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比（汽油与空气的比例），柴油机的电控喷射系统则是通过空气的比例），柴油机

30、的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小，而柴油机喷油控制喷油时间来调节输出的大小，而柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置（油门拉控制是由发动机的转速和加速踏板位置（油门拉杆位置）来决定的。因此，基本工作原理是计算杆位置）来决定的。因此，基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据水温、进气温首先计算出基本喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来度、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正，确定自控制套位置传感器的信号进行反馈修正，确定最佳喷油量的。最佳喷油量的。随着世界各国城市交通运输车辆的急剧增加，随着世界各国城市交通运输车辆的急剧增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染源。世界各国业已开始寻找和采取有效的技术染源。世界各国业已开始寻找和采取有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。柴油机共措施主动地减少和控制污染物的排放。柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一项较为成功的控制污轨式电控燃油喷射技术是一项较为成功的控制污染排放的新技术。染排放的新技术。Thank you！