汽车电子控制技术第四章.ppt

汽车电子及控制技术基础 第四章 柴油发动机电子控制技术 第四章 柴油机电子控制技术 目 录 第一节 概述 第二节 柴油发动机电子控制燃油喷射技术 第三节 柴油发动机废气涡轮增压系统 第四节 柴油发动机尾气后处理技术 柴油机排放法规 柴油机排气中CO，HC等的排放量相当低，但其微粒和NOx的排放量高 柴油机的排放控制技术更为多样化也更为复杂 柴油机电控技术已成为当前柴油机技术的主要发展方向 排放 等级 执行 时间 测试 循环 ＣＯ ＨＣ ＮＯ PM SOOT Euro III 1999.10,EEVs only ESCELR 1.5 0.25 2 0.02 0.15 2000.1 ESCELR 2.1 0.66 5 0.1 0.8 0.13* Euro IV 2005.1 1.5 0.46 3.5 0.02 0.5 Euro V 2008.1 1.5 0.46 2 0.02 0.5 第一节 概述 柴油机电控的主要内容包括最佳喷油量特性控制、最佳喷射定时控制，以及喷油压力和喷油速率的柔性控制（多次喷射），并采用很高的喷油压力以期获得良好的雾化效果 提高燃油喷射压力，可以直接改善直喷式柴油机的燃油雾化效果，促进混合气的形成和充分燃烧，降低油耗和排放 共轨式柴油机电控燃油喷射系统的特点 雾化良好，有利于降低汽车碳烟和颗粒排放，提高发动机动力性和燃油经济性，改善起动性能和降低燃烧噪声 共轨油管中的柴油压力由ECU控制，不受发动机转速影响；而喷油量和喷油定时可以实现喷油量控制、喷油定时控制、喷射压力控制和喷油规律等项的优化 共轨油管中的高压可达200MPa，随之带来的高压密封要求、强度要求、快速响应动作要求也较难解决 柴油机电子控制指标和要求 目标喷油量控制 可按要求来设计任何模式(全程、两极或其它)的油量调速曲线，以及包括起动加浓、转矩校正在内的“校正外特性”曲线 目标喷油定时控制 根据排放、油耗、功率和其它性能指标如噪声、冷起动等多方面的综合要求来确定各工况所需的最优化定时值 油量及喷油定时的补偿控制 根据环境状态参数如大气压力、大气温度、冷却水温、柴油油温的变化对目标喷油量和定时进行补偿控制 冷起动及怠速稳定性控制 冷起动油量和定时都由起动转速、加速踏板位置以及冷却水温、燃油温度共同决定 通过检测怠速时各缸所对应的曲轴转速信号的波动情况进行分缸油量补偿以稳定转速 柴油机电子控制指标和要求 过渡性能与烟度控制 通过对过渡过程中油量和定时的综合补偿来满足最佳过渡性能和降低烟度的要求 喷油规律与喷油压力的控制 通过控制电磁阀升程和调节共轨腔中的压力达到控制喷油率、喷油压力和预喷射油量的目的 其它参数及性能的控制 废气再循环控制；增压器涡轮机喷口的可变截面控制；可变气门定时、可变进气涡流、可变进气管长度的控制；暖机时对进、排气的节流控制；部分停缸控制等 电控柴油喷射系统的类型 位置控制系统保留了传统的喷油泵—高压油管—喷油嘴系统，齿条或滑套的运动位置由原来的机械调速器控制改为电子控制 时间控制系统可以是保留原来的喷油泵—高压油管—喷油嘴系统，也可以采用新型的蓄压式高压共轨燃油系统，采用高速电磁阀直接控制高压燃油的喷射 电控柴油喷射系统根据其产生高压燃油的机构不同，可分为 直列泵电控喷射系统 分配泵电控喷射系统 泵喷嘴电控喷射系统 单体泵电控喷射系统 共轨式电控喷射系统 第二节 柴油发动机电控燃油喷射技术 电控直列泵系统 第一代电控直列泵 调节喷油量的元件仍然是调节齿杆，由调速器执行器进行位置控制；喷油时间的控制则是根据ECU的指令通过提前器执行器控制发动机驱动轴和凸轮轴之间的相位差实现的 TICS系统 TICS以传统的直列泵为基础，在柱塞部分附加上一个可动的定时套筒，定时套筒可以根据需要改变预行程，按照发动机的转速和负荷改变喷油定时，控制喷油率 日本电装ECD-U2共轨系统 由高压输油泵、共轨、喷油器、控制单元(ECU)以及传感器等组成 ECU通过高压输油泵的PCV控制阀对共轨压力进行反馈控制，保证共轨中的压力稳定 喷油器是由针阀偶件、液压活塞、节流阀以及三向电磁阀等组成 喷油器的喷射量和喷射时刻，是通过三向电磁阀调节液压活塞顶部控制室内的油压来控制的 ECD –U2 的三向电磁阀 三向电磁阀的结构主要包括内阀，外阀和阀体 喷油开始 三向电磁阀(TWV)接通时，外阀上移 密封面A关闭切断共轨高压燃油进入液压活塞项上的控制室 密封面B打开，使液压活塞顶上的高压油向燃油箱泄油，油压降低，喷油器针阀在其承压锥面上的高压燃油的作用升起，喷油开始 喷油结束 三向电磁阀断电，外阀在弹簧力的作用下下移 密封面B关闭，而密封面A打开 共轨的高压燃油进入喷油器针阀的承压锥面室和液压活塞顶的控制室。液压活塞在共轨高压燃油的作用下