第章柴油机电控技术概述柴油机与电控柴油机的定义

第1章

柴油机电控技术概述

1.1柴油机与电控柴油机的定义

1.2柴油机电控技术的发展历程

1.3柴油机电控系统的组成与功能

1.4柴油机电控技术的特性

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1.5柴油机电控系统的主要特点1.1柴油机与电控柴油机的定义

内燃机：一种动力机械，通过使燃料在机器内部燃烧，

并将其放出的热量直接转换为动力的热力发动机。

电控柴油机：燃油喷射系统由柴油机电控单元（ECU）控制，ECU对每个喷油器的喷油量、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

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柴油机：用柴油作燃料的内燃机。

电控柴油机三代技术变化：

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。

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。

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时喷射。

其缺点是：供油压力无法精确控制。

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电控柴油机与传统柴油机最大变化第一代电控系统特点：间接控制喷油量——位置饲服间接控制喷油定时——液力系统饲服控制喷射压力大小控制——取决于原有机械系统的性能喷油速率控制——取决于原有机械系统的性能优点：技术难度小，改动工作量小，成本低，可以实现机械混合运行，安全可靠；缺点：间接控制，响应慢，对发动机性能改善有限。第二代与第一代的差别：

采用电磁阀实现对喷射过程的直接数字控制，不但可以控制喷油量，而且可以控制喷射定时，实现高频和更加灵活的控制功能；而且可以实现分缸独立控制。第二代电控系统的缺点：（1）仍然依赖于传统的脉动高压系统，使得高压喷射的区间受到凸轮型线的限制，无法实现大范围的喷射定时控制；（2）喷射压力的大小只和凸轮型线以及发动机转速等结构参数有关，不能根据发动机的工况灵活调节；（3）无法实现灵活的预喷射和多次喷射。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：

①高压共轨系统的燃油喷射压力独立于柴油机转速和负荷。

②高压共轨系统对喷油时机和喷油量的控制非常自由。

③高压共轨系统对喷油规律的调节能力很强。

④高压共轨系统能够实现很高的燃油喷射压力。目前已达到160～200Mpa。

⑤高压共轨系统适应性较强，可以用于多种柴油机机型。

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1.3柴油机电控系统的组成与功能

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。

(1)传感器，电控柴油机一般有以下传感器：

①进气温度和压力传感器。

②曲轴信号传感器。

③凸轮轴信号传感器。

④冷却液温度传感器。

⑤加速踏板位置传感器。

⑥废气再循环阀位置传感器。

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（2）执行器

行器就是执行ECU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：

①电控高压燃油设备。

②废气再循环阀。

③控制开关。

④可调喷嘴增压器。

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（3）控制器

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(ElectronicControlUnit)或ECM(EngineControlModule)。

ECU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。

①ECU的控制功能。

②ECU的硬件。

③ECU的软件系统。

④ECU的标定与调试。

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柴油机电控系统的功能

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1.4柴油机电控技术特性

（1）高喷射压力

高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。

（2）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。

（3）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，从而提高柴油机的燃油消耗经济性。

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（4）独立的燃油喷射正时控制

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。

（5）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NOX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。

（6）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。

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（7）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。

（8）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。

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1.5柴油机电控系统的主要特点

（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，有效地提高了发动机的燃料经济性、动力性和排放质量。

（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、更可靠。

（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感器确定发动机是否处于冷起动。

（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，精确地控制喷油量和喷油正时，使尾气排放更加理想化。

（5）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输入每个喷油器电磁阀的校准码。

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（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状态。

（7）由于取消了机械调速器，减少了维修任务。

（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驶员注意外，同时减少喷油量，甚至使发动机熄火。

（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。

（10）提高了发动机运转稳定性、