柴油机电控技术课件.ppt
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1、第第1 1章章 柴油机电控技术概述柴油机电控技术概述1.11.1柴油机与电控柴油机的定义柴油机与电控柴油机的定义1.21.2柴油机电控技术的发展历程及发展趋势柴油机电控技术的发展历程及发展趋势1.31.3柴油机电控系统的组成与功能柴油机电控系统的组成与功能1.41.4柴油机电控系统的主要特点柴油机电控系统的主要特点1ppt课件 1.1 1.1 柴油机与电控柴油机的定义柴油机与电控柴油机的定义柴油机:柴油机:电控柴油机:电控柴油机:燃油喷射系统由柴油机电控单元(燃油喷射系统由柴油机电控单元(ECUECU)控制,)控制,ECUECU对每个喷油器的喷油量、对每个喷油器的喷油量、喷油时刻进行精确控制,
2、使柴油机的燃油经济性和动力性达到最佳的平衡。喷油时刻进行精确控制,使柴油机的燃油经济性和动力性达到最佳的平衡。普通柴油机电控柴油机2ppt课件电控柴油机与电控汽油机的区别:电控柴油机与电控汽油机的区别:电控柴油机:电控柴油机:控制喷油时间。控制喷油时间。电控汽油机:电控汽油机:控制空燃比。控制空燃比。3ppt课件1.2 1.2 柴油机电控技术的发展历程柴油机电控技术的发展历程到目前为止,柴油机电控技术已经历了到目前为止,柴油机电控技术已经历了3 3代技术变化:代技术变化:第一代为凸轮压油、位置控制技术。第一代为凸轮压油、位置控制技术。该技术保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构,只是取消了机
3、械控制部件(调速器该技术保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构,只是取消了机械控制部件(调速器等),增加了传感器、等),增加了传感器、ECUECU、执行器等组成的控制系统,使控制精度和响应速度得以提高。、执行器等组成的控制系统,使控制精度和响应速度得以提高。其缺点是:其缺点是:响应速度慢,控制精度不够高,供油压力不能精确控制。响应速度慢,控制精度不够高,供油压力不能精确控制。第二代为凸轮压油、时间控制技术。第二代为凸轮压油、时间控制技术。该技术基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构,通过高速电磁阀直接控制高压燃油的适该技术基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构,通过高速电磁阀直接控制高压燃油
4、的适时喷射。时喷射。其缺点是:其缺点是:供油压力无法精确控制。供油压力无法精确控制。4ppt课件第三代为共轨蓄压、电磁阀时间控制技术。第三代为共轨蓄压、电磁阀时间控制技术。高压共轨系统的特点突出:高压共轨系统的特点突出:高压共轨系统的燃油喷射压力独立于柴油机转速和负荷。高压共轨系统的燃油喷射压力独立于柴油机转速和负荷。高压共轨系统对喷油时机和喷油量的控制非常自由。高压共轨系统对喷油时机和喷油量的控制非常自由。高压共轨系统对喷油规律的调节能力很强。高压共轨系统对喷油规律的调节能力很强。高压共轨系统能够实现很高的燃油喷射压力。目前已达到高压共轨系统能够实现很高的燃油喷射压力。目前已达到160160
5、200Mpa200Mpa。高压共轨系统适应性较强,可以用于多种柴油机机型。高压共轨系统适应性较强,可以用于多种柴油机机型。5ppt课件 1.2 1.2 柴油机电控技术柴油机电控技术的发展的发展趋势趋势(1 1)高的喷射压力)高的喷射压力 高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量,缩短着火延迟期,使燃烧更迅速、更彻底,并且控制燃烧高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量,缩短着火延迟期,使燃烧更迅速、更彻底,并且控制燃烧温度,从而降低废气排放。温度,从而降低废气排放。(2 2)独立的喷射压力控制)独立的喷射压力控制 若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力,就可选择最合适的喷射压力使
6、喷射持续期、最佳着若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力,就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、最佳着火延迟期,使柴油机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优。火延迟期,使柴油机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优。(3 3)改善柴油机的燃油经济性)改善柴油机的燃油经济性 高喷射压力、独立的喷射压力控制、小孔径喷油、较高的平均喷油压力等措施都能降低燃油消耗率,从而提高喷射压力、独立的喷射压力控制、小孔径喷油、较高的平均喷油压力等措施都能降低燃油消耗率,从而提高柴油机的燃油消耗经济性高柴油机的燃油消耗经济性。6ppt课件(4 4)独立的燃油喷射正时控制)独立的燃油喷射正时控制 喷射正
7、时直接影响着柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量,决定着汽缸的峰值爆发压力和最高喷射正时直接影响着柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量,决定着汽缸的峰值爆发压力和最高温度。温度。(5 5)可变的预喷射控制能力)可变的预喷射控制能力 预喷射可以降低颗粒排放,又不至增加预喷射可以降低颗粒排放,又不至增加NONOX X的排放,还可以改善柴油机冷启动性能、降低冷态的排放,还可以改善柴油机冷启动性能、降低冷态工况下白烟的排放,降低噪声,改善低速扭矩。工况下白烟的排放,降低噪声,改善低速扭矩。(6 6)最小油量的控制能力)最小油量的控制能力 供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的小油量控制能力之间发生矛
8、盾。当供油供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的小油量控制能力之间发生矛盾。当供油系统具有预喷射能力后,将能够使控制小油量的能力进一步提高。系统具有预喷射能力后,将能够使控制小油量的能力进一步提高。7ppt课件(7 7)快速断油能力)快速断油能力 电控柴油机喷油器上采用高速电磁阀开关就很容易实现快速断油。电控柴油机喷油器上采用高速电磁阀开关就很容易实现快速断油。(8 8)降低驱动扭矩冲击载荷)降低驱动扭矩冲击载荷 燃油喷射系统在很高的压力下工作,既增加了驱动系统所需要的平均扭矩,也加大了冲击载荷。燃油喷射系统在很高的压力下工作,既增加了驱动系统所需要的平均扭矩,也加大了冲击载荷。燃油
9、喷射系统对驱动系统平稳加载和卸载的能力,是一种衡量喷射系统的标准。燃油喷射系统对驱动系统平稳加载和卸载的能力,是一种衡量喷射系统的标准。8ppt课件 1.31.3柴油机电控系统的组成与功能柴油机电控系统的组成与功能1.1.柴油机电控系统的构成柴油机电控系统的构成 目前,常见柴油机电控系统的逻辑结构与其他大多数自动控制系统相近,主要由传感目前,常见柴油机电控系统的逻辑结构与其他大多数自动控制系统相近,主要由传感器、执行器和控制器三大部分构成。器、执行器和控制器三大部分构成。(1)(1)传感器,电控柴油机一般有以下传感器:传感器,电控柴油机一般有以下传感器:进气温度和压力传感器。进气温度和压力传感
10、器。曲轴信号传感器。曲轴信号传感器。凸轮轴信号传感器。凸轮轴信号传感器。冷却液温度传感器。冷却液温度传感器。加速踏板位置传感器。加速踏板位置传感器。废气再循环阀位置传感器。废气再循环阀位置传感器。9ppt课件(2 2)执行器)执行器 行器就是执行行器就是执行ECUECU的指令,调节柴油机的供(喷)油量和供(喷)油正时。主要包括以下部件:的指令,调节柴油机的供(喷)油量和供(喷)油正时。主要包括以下部件:电控高压燃油设备。电控高压燃油设备。废气再循环阀。废气再循环阀。控制开关。控制开关。可调喷嘴增压器。可调喷嘴增压器。10ppt课件(3 3)控制器)控制器 柴油机电控系统的电子控制器一般称为电控
11、单元,也有称之为发动机控制模块,习惯上简称为柴油机电控系统的电子控制器一般称为电控单元,也有称之为发动机控制模块,习惯上简称为ECU(Electronic Control Unit)ECU(Electronic Control Unit)或或ECM(Engine Control Module)ECM(Engine Control Module)。ECUECU主要根据各传感器输入信号和内存程序,计算出供(喷)油量和供(喷)油开始时刻,并向主要根据各传感器输入信号和内存程序,计算出供(喷)油量和供(喷)油开始时刻,并向执行元件发出执行令信号。执行元件发出执行令信号。ECUECU的控制功能。的控制功
12、能。ECUECU的硬件。的硬件。ECUECU的软件系统。的软件系统。ECUECU的标定与调试。的标定与调试。11ppt课件柴油机电控系统的功能柴油机电控系统的功能12ppt课件 1.41.4柴油机电控系统的主要特点柴油机电控系统的主要特点 (1 1)能够智能化地控制燃油喷射量和根据发动机的工作状况控制喷油提前角,有效地提高了发动)能够智能化地控制燃油喷射量和根据发动机的工作状况控制喷油提前角,有效地提高了发动机的燃料经济性、动力性和排放质量。机的燃料经济性、动力性和排放质量。(2 2)改善了发动机的调速特性,由电控单元控制代替了传统的离心式调速器,使转速控制更精确、)改善了发动机的调速特性,由
13、电控单元控制代替了传统的离心式调速器,使转速控制更精确、更可靠。更可靠。(3 3)提高了发动机的冷起动(低温起动)性能,电控单元可通过冷却液温度传感器或机油温度传)提高了发动机的冷起动(低温起动)性能,电控单元可通过冷却液温度传感器或机油温度传感器确定发动机是否处于冷起动。感器确定发动机是否处于冷起动。(4 4)降低发动机的排烟。电控单元根据油门开度、水温、机油温度以及涡轮增压器的进气压力,)降低发动机的排烟。电控单元根据油门开度、水温、机油温度以及涡轮增压器的进气压力,精确地控制喷油量和喷油正时,使尾气排放更加理想化。精确地控制喷油量和喷油正时,使尾气排放更加理想化。(5 5)减少发动机排气
14、污染。为了实现这一目标,提高了喷油器的制造精度,提高了燃油的喷射压)减少发动机排气污染。为了实现这一目标,提高了喷油器的制造精度,提高了燃油的喷射压力,提高了发动机各缸喷油量的一致性,可以在电磁阀的标牌上查到校准码,通过仪器向电控单元力,提高了发动机各缸喷油量的一致性,可以在电磁阀的标牌上查到校准码,通过仪器向电控单元输入每个喷油器电磁阀的校准码。输入每个喷油器电磁阀的校准码。13ppt课件 (6 6)可通过程序实现对发动机的功率进行重新编程。对一定型号的柴油机,可以设计三种不同的功率)可通过程序实现对发动机的功率进行重新编程。对一定型号的柴油机,可以设计三种不同的功率状态。状态。(7 7)由
15、于取消了机械调速器,减少了维修任务。)由于取消了机械调速器,减少了维修任务。(8 8)具有发动机的保护功能,当电控单元测知传感器的信号失控时,电控单元除了闪烁警告灯以提醒驾)具有发动机的保护功能,当电控单元测知传感器的信号失控时,电控单元除了闪烁警告灯以提醒驾驶员注意外,同时减少喷油量,甚至使发动机熄火。驶员注意外,同时减少喷油量,甚至使发动机熄火。(9 9)具有发动机自我诊断功能。电控单元对电控系统所有传感器、执行器、连接器及其线路的断路、短)具有发动机自我诊断功能。电控单元对电控系统所有传感器、执行器、连接器及其线路的断路、短路、信号失真等故障,均可以进行连续性的监测,如发现电控系统有故障
16、,便储存故障码,必要时可以启路、信号失真等故障,均可以进行连续性的监测,如发现电控系统有故障,便储存故障码,必要时可以启动安全保护功能;维修时则可通过仪器调取故障代码、数据流以及波形,以利于快捷维修。动安全保护功能;维修时则可通过仪器调取故障代码、数据流以及波形,以利于快捷维修。(1010)提高了发动机运转稳定性、动力性和经济性。)提高了发动机运转稳定性、动力性和经济性。(1111)适应性广。只要改变)适应性广。只要改变ECUECU的控制程序和数据,一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上,而且柴油机的控制程序和数据,一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上,而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制
17、等各种控制系统进行组合实现集中控制,有利于缩短柴油机电控燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制,有利于缩短柴油机电控系统开发周期,并降低成本,从而扩大柴油机电控系统的应用范围。系统开发周期,并降低成本,从而扩大柴油机电控系统的应用范围。普通柴油机与电控柴油机的区别是什么?普通柴油机与电控柴油机的区别是什么?14ppt课件 在柴油机供油系统中采用电子控制技术,主要是通过电控技术来实现对喷油泵喷油量、喷油正时、喷油速率及喷油压力的控制。根据对柴油机不同喷油量和喷油时间的控制,可将柴油机电控喷射系统分为两类:第一代电控喷射系统第二代电控喷射系统直列柱塞泵电控系统分配泵
18、电控系统泵喷嘴电控系统共轨式电控燃油喷射系统第2章 几种类型的柴油机电控系统15ppt课件电控电控VEVE分配泵是在机械式分配泵是在机械式VEVE分配泵的基础上,将部分机械功能模块替换成由传感器分配泵的基础上,将部分机械功能模块替换成由传感器和电子致动器组成的电子模块。和电子致动器组成的电子模块。1、凸轮环 2、正时器活塞环位移传感器 3、正时器活塞电控VE分配泵系统的喷油提前角调节1.1.电控电控VEVE分配泵分配泵16ppt课件电控电控VE泵系统结构泵系统结构17ppt课件优点:优点:1、正时可控,全电控时油量也可控;2、发动机改动小、油泵体积小;3、燃烧噪声和机械噪声介于共轨和单体泵之间
19、;4、各缸均匀性优于电控单体泵;5、维修简单。缺点缺点:1、喷射压力不可控;2、无法改善低速性能;3、对油品的适应性差;4、很难升级至非道路国四。电控电控VE泵特点泵特点18ppt课件2.2.电电控单体泵控单体泵 电控单体泵(EUP)是一个气缸对应一个高压油泵。发动机工作时通过众多传感器侦测发动机状态,对喷入气缸的喷油量、喷油正时进行精确的控制。通过电子系统和油泵结构设计的优化实现喷油压力的提高,从而改善发动机的燃烧工作过程,在有效降低发动机排放水平的同时,改善发动机燃油经济性和噪声特性。19ppt课件电控单体泵20ppt课件阶段阶段1 1:柱塞腔充油。柱塞下行,电磁阀开启,柱塞腔从低压油路吸
20、取燃油。所有油道:柱塞腔充油。柱塞下行,电磁阀开启,柱塞腔从低压油路吸取燃油。所有油道燃油压力为低压。燃油压力为低压。阀芯阀芯:开启:开启21ppt课件阶段阶段2 2:柱塞上行,电磁阀开启,柱塞腔燃油溢出,所有油道燃油压力为低压。:柱塞上行,电磁阀开启,柱塞腔燃油溢出,所有油道燃油压力为低压。阀芯阀芯:开启:开启22ppt课件阶段阶段3:喷油。柱塞继续上行,电磁阀关闭,高、低压油路被分隔,高压油路燃油被压:喷油。柱塞继续上行,电磁阀关闭,高、低压油路被分隔,高压油路燃油被压缩产生高压,阻尼阀开启,单体泵喷油。缩产生高压,阻尼阀开启,单体泵喷油。阀芯阀芯:关闭关闭23ppt课件阶段阶段4 4:喷
21、油结束。柱塞继续上行,电磁阀开启,高、低压油路接通,高压燃油通过锥:喷油结束。柱塞继续上行,电磁阀开启,高、低压油路接通,高压燃油通过锥阀泄出,喷油停止。燃油压力为低压。阀泄出,喷油停止。燃油压力为低压。阀芯阀芯:开启:开启24ppt课件曲轴位置传感器凸轮位置传感器增压压力传感器进气温度传感器冷却水温传感器燃油温度传感器ECU电控单体组合泵高压油管喷油器电子油门踏板传感器线束电控单体组合泵系统示意图电控单体组合泵系统示意图25ppt课件优点优点:1 1、油量、正时可控、油量、正时可控 2 2、接口尺寸与机械泵基本相同,发动机改动小、接口尺寸与机械泵基本相同,发动机改动小 3 3、维修比共轨简单
22、、维修比共轨简单 4 4、对油品的适应性好、对油品的适应性好缺点:缺点:1 1、喷射压力不可控、喷射压力不可控 2 2、无法实现预喷,燃烧噪声高、无法实现预喷,燃烧噪声高 3 3、油泵体积、重量大、油泵体积、重量大 4 4、驱动扭矩大,振动大,机械噪声高、驱动扭矩大,振动大,机械噪声高 5 5、无法改善低速性能、无法改善低速性能 6 6、很难升级至非道路国四、很难升级至非道路国四电控单体泵特点电控单体泵特点26ppt课件电控泵喷嘴系统是将泵油柱塞和喷油器组合安电控泵喷嘴系统是将泵油柱塞和喷油器组合安装在一个壳体内的柴油机燃料喷射系统。泵油嘴无装在一个壳体内的柴油机燃料喷射系统。泵油嘴无高压油管
23、,高压油管,直接用凸轮轴通过挺柱驱动喷油泵的柱直接用凸轮轴通过挺柱驱动喷油泵的柱塞。由于无高压油管,所以可以消除高压油管中压塞。由于无高压油管,所以可以消除高压油管中压力波和燃油压缩的影响,柱塞泵泵油时产生的高压力波和燃油压缩的影响,柱塞泵泵油时产生的高压燃油直接进入喷油器的承压环槽内。燃油直接进入喷油器的承压环槽内。3.3.电控泵喷嘴电控泵喷嘴27ppt课件4.4.高压共轨燃油喷射系统高压共轨燃油喷射系统1.泵壳2.液压头3.驱动轴4.温度传感器5.喷油器回油孔6.高压出油口7.输油泵8.进油计量阀9.回油接管10.进油接管。28ppt课件电控喷油器电控喷油器 电控电控喷油器是共轨式燃油系喷
24、油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件,它统中最关键和最复杂的部件,它的作用根据的作用根据 ECU ECU 发出的控制信号,发出的控制信号,通过控制电磁阀的开启和关闭,通过控制电磁阀的开启和关闭,将高压油轨中的燃油以最佳的喷将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室。油机的燃烧室。29ppt课件优点:优点:1、油量、正时、轨压可控,2、可以进行预喷,燃烧噪声低 3、可以实现低速大扭矩 4、油泵体积小、重量轻,驱动扭矩小,振动小 5、升级至非道路国四的最佳方案缺点:缺点:1、目前的价格还偏高 2、开发标定周期较长 3、对油品的要求较高共轨
25、系统特点共轨系统特点30ppt课件第三章第三章 柴油机电控系统中的传感器柴油机电控系统中的传感器 第一节第一节 传感器分类传感器分类传感器的分类方法有很多种,常用的分类法有如下几种:传感器的分类方法有很多种,常用的分类法有如下几种:1.1.按有无外加能量分类:按有无外加能量分类:主动型和被动型主动型和被动型2.2.按信号转换分类:按信号转换分类:非电量信号转换为另一种非电量信号、非电量信号转非电量信号转换为另一种非电量信号、非电量信号转换为电量信号。换为电量信号。3.3.按工作原理分类:按工作原理分类:电阻式、压电式、热电式电阻式、压电式、热电式4.4.按输出信号形式分类:按输出信号形式分类:
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