发动机电控系统技术培训

第一汽车核心动力发动机电控系统技术培训第一汽车核心动力第一部分柴油机电控技术介绍第一汽车核心动力一、排放法规与柴油机电控技术的发展1、排放法规●2000年达到欧洲一号标准●2004年达到欧洲二号标准●（北京）2008年前实施欧洲三号标准●2010年将与国际排放标准接轨（欧洲2000年实施欧洲三号标准，2005年实施欧洲四号标准）第一汽车核心动力欧洲排放标准［HDV］第一汽车核心动力对电子柴油控制系统的要求随着科学技术的进步，对柴油机而言，要求提高发动机的功率输出和扭矩输出严格限制柴油机排放的同时，进一步降低发动机的燃油消耗。这些因数使得燃油喷射系统的要求越来越高，要求燃油喷射系统的控制：-更高的喷射压力-可变的喷油速率-可变的喷油起始时刻-预喷射-随发动机状况变化的合适的喷油量-随温度变化的起动喷油量-不随负荷变化的怠速调节-巡航控制-废气再循环（EGR）的闭环控制-在整个汽车寿命期内较小的误差及高的控制精度第一汽车核心动力柴油机电子控制系统的基本功能喷油量控制喷油量控制是柴油机电子控制系统的一项主要功能。该系统由加速踏板位置传感器和发动机的转速传感器的信号计算出基本喷油量。并由进气温度、进气压力、冷却液温度的修正信号对油量进行修正，通过执行机构的快速响应对喷油量进行精确的控制。喷油正时控制喷油正时由发动机转速和燃油喷射量决定，由冷却液温度进行修正，从而精确的计算出喷油起始点。通过燃油喷射起始时刻传感器（如针阀运动传感器）检测实际的喷射起始时刻，并将它与计算出喷油起始点进行比较，如两者发生偏离，则通过喷油起始时刻驱动执行器进行快速反应，直到偏离值消除。第一汽车核心动力柴油机电子控制系统的基本功能怠速控制柴油机怠速运转时，由于发电机、空调压缩机、动力转向油泵等装置的工作状态变化将引起发动机负荷的变化，从而导致发动机转速的变化，柴油机电子控制系统通过反馈控制系统控制喷油量，把怠速控制在所设定的目标转速值上。平稳运转控制在多缸柴油机工作时，即使喷油量控制指令值一致，但由于各缸机械性能的差异，从而引起发动机转速的波动。柴油机电子控制系统通过各缸在作功冲程的转速的变化，自动修正各缸喷油量指令控制值，降低发动机的转速的波动，是发动机平稳运转。第一汽车核心动力柴油机电子控制系统的基本功能废气再循环系统通过控制参与再循环废气量已减少排气中的NOX的排放量。当发动机达到一定的温度时，ECU根据发动机的负荷和转速决定再循环的废气量，并由发动机的进气温度、进气流量、进气压力来修正，ECU发出控制电子真空转换装置的开关率信号，通过改变真空度控制EGR动作。增压控制ECU根据增压压力传感器的信号，控制电子真空转换装置的电磁法的开关率，从而控制通往废气旁通阀或废气涡轮叶片的控制气室的真空度，改变增压压力，以适应负荷变化的需要。起动预热控制在不同的启动条件下，系统通过控制起动预热塞的通电时间，以改善柴油机的低温起动性能和稳定低温怠速运转。第一汽车核心动力柴油机电子控制系统的基本功能排气制动功能当排气制动动作时，ECU估计排制制动设定以便在“0”和怠速供油量之间调节供油量。防止过热功能当一定的冷却液温度超过后最大扭矩减小。防溜坡起动当EDC关闭时，ECU时油量控制机构处在零供油位置，这样可以防止车辆在斜坡上停车时车辆不注意移动而使以动机滚动起动。钥匙动作停车停车功能通过使用启动钥匙替代通常的机械熄火装置。与切断执行装置电流一样，它切断通向电子停车装置（ELAB）的电流，这样切断向发动机的燃油供给。第一汽车核心动力与其他控制系统的通讯EDC通过信号线路，它可以将EDC相关的量（如喷油量、加速踏板设定）传输到像传动控制等车辆的其他系统。使用一条独立的线路，这些系统可以在怠速和全负荷之间规定喷油量（油量超过给定值）。与ASR（牵引力控制）一起动作也是可能的。柴油机电子控制系统的基本功能第一汽车核心动力柴油机电子控制系统的基本功能安全概念*自我监测系统的安全概念包括广泛功能的超静定及由ECU对传感器电磁线圈执行机构用微处理器的监测。通过操纵一个给定开关，诊断系统通过仪表板上的故障灯显示故障。*跛行回家功能广泛的跛行回家功能在系统中是一体化的。如果一些次要的传感器失效，ECU将用其他传感器的信号来替代或用一个固定的数值来控制。如果是重要的传感器失效，这个事实被故障灯显示。*紧急停车功能除了在停车位置时燃油模块影响外，在油路上的电磁阀当其断电时也可以切断燃油供给，这个独立的电子停油机构（ELAB）如果喷油量执行机构失效时也可以关闭发动机。第一汽车核心动力欧洲1号和2号标准：使用机械控制喷油系统即可达标欧洲3号标准：必须使用电子控制喷油系统。共轨式系统、电控单体泵，电控泵喷嘴系统，蓄压增压电喷系统（HEUI)和直列泵分配泵电控系统能够满足这个标准。2、为满足排放法规所采用的技术第一汽车核心动力二、柴油机电控系统的组成第一汽车核心动力柴油机电控系统的组成电子柴油机控制系统由信号输入装置、电子控制单元、执行装置组成。第一汽车核心动力信号输入装置主要由一系列传感器和开关组成，信号输入装置主要采集驾驶员的期望值及发动机的运行工况、运行环境的相关参数值。传感器有：加速踏板位置传感器、转速/参考相位传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器、大气压力传感器、增压压力传感器、水温传感器、燃油温度传感器、空气流量或空气质量传感器、齿杆位置传感器或油量控制套筒位置传感器（用于电控直立泵或分配式喷油泵控制系统中）、针阀运动传感器（用于可变预行程控制及电控分配式喷油泵）、预行程控制套位置传感器（用于可变预行程控制）、转角传感器。开关信号主要：离合器踏板开关、制动器开关、怠速开关、巡航控制开关，此外可能还有空调开关、动力转向开关、自动变速器的空当开关。第一汽车核心动力电子控制单元是一种电子综合控制装置，它具备以下几项功能：（1）接受传感器或其他装置的输入信息，给传感器提供参考（基准）电压；将输入的信息变成微机所能接受的信号。（2）存储、计算、分析处理信息。计算出输出值所用的程序；存储该车型的特征参数；存储运算中的数据（随机存取）、存储故障信息。（3）运算分析。根据信息参数求出执行命令数值；将输出信息数值与标准值比较，查处故障。（4）输出执行命令。将弱信号变为强的执行命令；输出故障信息。（5）自我修正功能（自适应功能）。第一汽车核心动力执行器是受ECU控制，具体执行某项功能的装置。一般是由ECU控制执行器电磁线圈的搭铁回路，也有的是由ECU控制的某些电子电路。在柴油机电子控制系统中，执行器主要有：齿杆或油量控制套筒驱动执行器、预行程控制套驱动执行器、正时活塞行程驱动执行器、油量控制电磁阀、废气再循环控制电磁阀、增压控制电磁阀、冷起动预热塞继电器、空调压缩机继电器、冷却风扇继电器、冷却水加热装置继电器、进气拍门继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器。第一汽车核心动力1、电控燃油系统第一汽车核心动力2、电控单元（ECU）第一汽车核心动力第一汽车核心动力3、传感器•曲轴转速传感器•凸轮轴位置传感器•冷却液温度传感器•进气温度、压力传感器•燃油温度传感器•机油压力传感器•油门踏板位置传感器•大气压力传感器第一汽车核心动力第一汽车核心动力第一汽车核心动力4、线束第一汽车核心动力三、柴油机电控燃油喷射系统概述柴油机燃油喷射系统凸轮驱动系统液力执行系统泵管嘴泵喷嘴分配泵直列泵单体泵径向柱塞轴向柱塞高压共轨系统HEUI系统第一汽车核心动力1、高压共轨系统(CR)第一汽车核心动力共轨系统模块第一汽车核心动力1=电动输油泵2=燃油滤清器3=回油阀4=回游储存器5=CP1高压泵6=高压控制阀7=共管压力传感器(RPS)8=共管9=喷油器10=EDC15C控制单元11=油温传感器12=其它传感器共轨管路布置低压部分（油路）低压部分（油路）为高压部分（油路）供给足够的油量，其中最重要的零部件有：油箱，带有粗滤装置的供油泵，低压回路的进、出油管，细滤器，喷油泵，高压泵的低压区。高压部分（油路）除了产生高压外，燃油分配和燃油计量也发生于高压部分。最重要得零部件：配有元件关闭阀和高压控制阀的高压泵，高压蓄能器，共轨压力传感器，压力控制阀，流量控制阀和喷油器。第一汽车核心动力第一汽车核心动力第一汽车核心动力共轨系统控制功能工作状态参量控制参量起动油量曲轴转速/发动机温度供油量/供油起始时刻驱动模式加速踏板位置/发动机转速供油量怠速控制档位选择/发动机温度/额外负荷供油量平稳运转控制发火时发动机转速变化单缸供油量车速控制车速/车速设定供油量供油量限制调节进气量/发动机转速/冷却液温度等供油量主动喘振控制加速踏板动作供油量(平稳变化)发动机停机供油中断第一汽车核心动力油泵第一汽车核心动力共轨第一汽车核心动力喷油器第一汽车核心动力喷油器可以被拆分为一系列功能部件：孔式喷油嘴，液压伺服系统和电磁阀。燃油来自于高压油路，经通道流向喷油嘴，同时经节流孔流向控制腔，控制腔与燃油回路相连，途径一个受电磁阀控制其开关的泄油孔。泄油孔关闭时，作用于针阀控制活塞的液压力超过了它在喷油嘴针阀承压面的力，结果，针阀被迫进入阀座且将高压通道与燃烧室隔离，密封。当喷油器的电磁阀被触发，泄油孔被打开，这引起控制腔的压力下降，结果，活塞上的液压力也随之下降，一旦液压力降至低于作用于喷油嘴针阀承压面上的力，针阀被打开，燃油经喷孔喷入燃烧室。这种对喷油嘴针阀的不直接控制采用了一套液压力放大系统，因为快速打开针阀所需的力不能直接由电磁阀产生，所谓的打开针阀所需的控制作用，是通过电磁阀打开泄油孔使得控制腔压力降低，从而打开针阀。此外，燃油还在针阀和控制柱塞处产生泄漏，控制和泄漏的燃油量，经连接回油管，会同高压泵和压力控制阀的回油流回油箱。共轨系统喷油器第一汽车核心动力2、电控单体泵(EUP)第一汽车核心动力第一汽车核心动力第一汽车核心动力第一汽车核心动力传感器工作原理—温度传感器根据其特定的应用范围，多种形式的温度传感器被使用，一种随温度变化的半导体测量电阻被安装于传感器的内部。温度传感器中常常使用负阻系数的温度电阻（NTC）,较少的温度传感器使用正阻系数的温度电阻(PTC)。温度传感器的温度电阻作为5V分压电路的一部分，温度传感器的两端与受压电路相连接，当温度传感器的温度电阻随温度发生变化时，受压电路的电压发生变化，该电压被输入到ECU接口电路的模数转换电路。电压与温度之间的关系特性曲线被存储在发动机的管理系统的ECU中。四、传感器工作原理第一汽车核心动力传感器工作原理—压力传感器当有微小压力作用于硅膜膜片上时它们的电阻值发生变化，测量元件的四周被一盖子环绕，测量元件于盖子一起将参考真空封闭。微机械压力传感器也可以与温度传感器制成一体，独立的测量温度和压力。根据压力测量的范围，传感器的膜片可以制成10…1000μm厚度。压力传感器以惠斯登电桥（WheatstoneBridge）原理工作,当膜片在气压作用下发生变形时，四个测量电阻的其中的两个电阻值升高而其他两个电阻值降低，这将导致电桥的输出端产生电压，我们以该电压值代表压力。信号处理电子电路被集成在传感器内部，该电路用于对电桥电压进行放大，同时补偿温度的影响，产生线性的压力特性曲线。其输出电压在0…5V范围，通过端子与发动机的ECU连接，发动机ECU以此输出电压计算压力。压力传感器的测量元件安装于其中心部位，它与一个被微机械蚀刻的硅膜制成一体，四个变形的电阻分布在硅膜的膜片上。第一汽车核心动力传感器工作原理—感应式发动机转速传感器传感器安装正对着铁磁体的触发轮，它们之间被较小的空气间隙隔开。在传感器内部有一个软铁芯，该铁心被线圈包围，并与一个永久磁铁相连。永久磁铁发出的磁场通过软铁芯传到触发轮，磁场的强度受到触发轮与传感器间得磁隙的影响，当触发轮轮齿向传感器接近时，磁场强度变强，当触发轮轮齿远离传感器时尺长强度变弱。当触发轮旋转时，将会产生一个交变的磁场，从而使得电磁线圈产生一个正弦感应电压，交变电压的振幅随着触发轮转速的提高而加大（几mV…100V）,我们要求至少在30rpm时就能产生合适的信号电压