ch04-柴油电控技术.pptx

一、柴油机电控技术概述
柴油机电控技术的发展
柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下,在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。
柴油机电控系统的开发研究从20世纪70年代开始,经历了三代:
位置控制
时间控制
时间-压力控制(压力控制)
柴油机电控技术的发展:第一代(位置控制方式)
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、ECU、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。
优点:柴油机的结构几乎不需改动,便于对现有柴油机进行升级换代。
缺点:响应慢,控制精度不高,供油压力不能控制。
在直列柱塞泵上实施位置控制的有:日本电装公司的ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系统;德国波许公司的EDR系统;美国的PEEC系统等。
在分配泵上实施位置控制的有:日本电装公司的ECD-V1系统;德国波许的EDC系统;美国的PCF系统等。
柴油机电控技术的发展:第二代(时间控制方式)
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时喷射。一般情况下,电磁阀关闭,执行喷油;电磁阀打开,喷油结束。因此可实现供油量控制,又可实现供油正时的控制。
优点:控制自由度更大,供油加压与供油调节在结构上相互独立,使喷油泵结构得以简化,强度得到提高。高压喷油能力大大加强。
缺点:供油压力无法控制。
在分配泵上实施时间控制的有:日本电装公司的ECD-V3系统;美国Stanadyne公司的DS型和RS型(DS型已用于GM公司1994年的增压柴油机上,RS型已用于GM公司的客货两用车和越野车);日本丰田公司的ECD-2系统,等等。
电控泵喷嘴系统有:德国波许公司的PDE27/PDE28系统,等等。
柴油机电控技术的发展:第三代(时间-压力方式)
这是国外于20世纪90年代中期研制的一种新型柴油机电控技术。
基本改变了传统燃油供给系统的组成和结构,主要以电控共轨(各缸喷油器共用一个高压油管)式喷油系统为特征,直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行时间-压力控制。
油压油泵并部直接控制喷油,而仅仅向共轨供油以维持所需的共轨压力,并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力。
优点:可实现高压喷射(最高达200Mpa),喷射压力独立于发动机转速,可实现理想喷油规律,具有良好的喷射特性。
共轨喷射系统是柴油机燃油系统的一个发展方向。目前在卡车和轿车柴油机上得到广泛应用,发展速度十分惊人。
国外典型共轨喷射系统:日本电装公司的ECD-U2系统;美国BKM公司的servojet系统;美国Caterpiller公司的HEUI系统,等等。
柴油机电控燃油喷射系统的优点
改善低温起动性
电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作,使柴油机低温起动更容易。
降低氮氧化物和烟度的排放
采用柴油机电控技术,可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内,同时根据发动机工况调节喷油时刻,从而有效地抑制排烟。
提高发动机运转稳定性
采用柴油机电控系统,无论负荷怎样增减,都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转,有利于提高其经济性。
柴油机电控燃油喷射系统的优点
提高发动机的动力性和经济性
柴油机电控系统中,ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。
控制涡轮增压
采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。
适应性广
只要改变ECU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。
二、柴油机电控系统的功能与组成
柴油机电控系统的功能
燃油喷射控制
主要包括:供(喷)油量控制、供(喷)油正时控制、供(喷)油速率控制和喷油压力控制等。
怠速控制
主要包括怠速转速控制和怠速时各缸均匀性的控制。
进气控制
主要包括进气节流控制、可变进气涡流控制和可变配气正时控制。
增压控制
根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力信号等,通过各种措施,实现对废气涡增压器工作状态和增压压力的控制。
柴油机电控系统的功能
排放控制
主要是废气再循环(EGR)控制。
起动控制
主要包括供(喷)油量控制、供(喷)油正时控制和预热装置控制。
巡航控制
ECU根据车速信号等自动维持汽车以一定车速行驶。
故障自诊断
包含故障自诊断和失效保护两个子系统。
柴油机与自动变速器的综合控制
柴油机电控系统的组成
柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外,对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求(柴