电控喷射系统（精选7篇）
电控喷射系统 篇1
电控燃油喷射系统是用计算机控制燃油供应量的装置, 简称EFI。现代汽车柴油机电控系统, 保证了柴油机的动力性、经济性、排放及噪声等各方面的指标进一步得到改善, 同时也提高了柴油机与汽油机竞争汽车动力市场的优势。顺应汽车市场的发展, 酒钢宏兴股份公司储运部汽运作业区在近7年左右的时间里, 先后购买了45台19T以上的奥龙、德龙电控柴油自卸车, 使设备先进率达到了50%。这些装配了电控发动机的车辆, 在为酒钢公司物料运输、物料倒运以及其他保产活动中, 发挥了巨大的优势, 车辆的运力凸显、动力超强、经济控油耗等优点, 达到了广大司助人员的认可。
在享用新设备带来新体验的同时, 车辆的维修及保养工作, 也同样让我们有了新“感触”。电控发动机的车辆在使用了一段时间后, 经常出现油路系统故障。经过维修人员检查, 发现有的是因为司机操作及保养不当等原因造成的, 有的则是设备故障所致。针对此系列车辆发动机的燃油控制部分, 从头开始学习, 由电控燃油喷射系统功能原理到控制构件组成, 逐渐掌握了一些简单实用的日常处理故障的方法。
1 柴油机电控燃油喷射系统的功能与组成
1.1 柴油机电控系统的功能
柴油机电控系统的基本功能包括供油速率、喷油压力控制在内的多项目标控制, 包括怠速控制、进气控制、增压控制、排放控制、起动控制、巡航控制、故障自诊断、失效保护、发动机与变速箱的综合控制在内的全方位集中控制, 而燃油喷射控制是柴油机电控系统的主要功能之一。
1.2 燃油喷射系统
主要由供油量控制、供油正时控制、供油速率和供油规律的控制、喷油压力的控制、柴油机低油压保护、增压器工作的保护等组成。
1.3 柴油机电控燃油喷射系统的组成
柴油机电控燃油喷射系统由传感器 (包括开关) 、ECU和执行元件3部分组成, 见表1。
1.3.1 传感器
传感器主要包括油门位置、发动机位置、机油温度、柴油温度、车速、转速传感器等, 其作用是监测汽车的运行状态, 并将监测结果转换成电信号输入给ECU。
1.3.2 控制模块组成 (ECU)
其作用是根据各种传感器的输入信号和内存程序计算出供 (喷) 油量和供 (喷) 油时刻, 并向执行元件发出指令信号, 如图1所示。
1.3.3 执行元件
执行元件主要包括喷油泵及喷油器控制元件, EGR阀、转速表、故障指示灯等, 其主要作用是执行ECU的指令, 对柴油机的供油量、供油正时、增压器废气旁通阀、EGR阀等进行控制和调节。
2 电控燃油喷射系统日常处理故障的方法
在重点学习燃油系统原理之后, 对于经常出现在车辆上的油路系统故障, 进行了摸索总结, 结合车辆自身特点, 总结出检测诊断及维修电控燃油喷射系统注意事项如下:
1) 该系统比较复杂, 检修时不可大意, 未搞懂时千万不要乱动, 否则会引起新的故障;
2) 控制系统中的微机一般不易损坏, 坏了也不易维修, 所以不要随意打开微机盒盖;
3) 在拆卸EFI系统各电线接头及线束连接器时, 首先要关闭点火开关, 并拆下蓄电池负极接线柱上的搭铁线, 拆下搭铁线后, 微机存储器中的故障诊断代码会被清除, 因此, 应在拆下搭铁线之前读取故障诊断代码;
4) EFI系统对高电压很敏感, 所以不论发动机是否工作, 只要点火开关接通, 就不要再断开任何电气工作装置, 否则会因断开而使有关线圈产生很高的自感电动势, 造成微机、传感器等严重损坏;
5) 不要使用测试灯测试任何与微机相连的电气设备, 以防微机、传感器等受损, 而应使用高阻抗的数字测试仪表进行测试;
6) 在车身上使用电焊时, 应断开汽车电源;在靠近微机、传感器等处施焊时, 更应采取一些必要的防护措施;
7) 安装蓄电池时, 注意正、负极不能接反;
8) 清洗发动机或雨天检修时, 注意电气线路不可溅水。
在明确了注意事项之后, 对经常出现的“起动机和发动机均有正常起动转速, 但就是不着火”这一故障现象进行了故障处理跟踪, 总结出了以下几点原因及处理方法:
故障原因1:燃油管路有空气, 此类属于机械故障。
需要将燃油管路的空气排放干净。造成此类故障的原因是, 国III发动机采用共轨系统, 油路排空气相对困难一些。根据实际使用情况来看, 应该松开油泵回油螺栓来排空气, 必要时可松开高压油管, 利用起动机带动发动机空转来排空气, 才可以完全地将燃油管路的空气排净, 保证车辆正常启动着车。
故障原因2:柴油管路或油水分离器堵塞, 此类属于机械故障。
需要清理柴油管路或油水分离器、对油水分离器进行放水, 必要时更换, 最后要对油路进行彻底排空气。目前, 我国的柴油品质还不能完全满足国III系统的柴油机对于柴油品质的要求, 因此, 国III发动机的柴油滤清器或油水分离器要经常保养, 其保养周期要大大缩短。还有一种情况, 如果进油软管或回油软管内径太细太长导致进回油不畅, 比较严重的也会使发动机启动困难或无法起动。此时, 需要更换符合要求的进回油管, 内径最好12mm以上。
故障原因3:发动机线束损坏或接插件接触不良, 此类属于电器故障。
这种类型的故障需要在关闭电源的前提下更换发动机线束或重新拔插各接插件。发动机线束损坏的几率不大, 接触不良的情况比较多。在各接插件接触不良的原因没有排除之前, 不要轻易更换发动机线束, 因为更好使需要借助诊断仪诊才能够完成。目前小型的日常维修保养单位还没有配置诊断仪器。
故障原因4:油泵安装正时不对或飞轮不匹配, 此类属于机械故障。
需要重新安装油泵或更换匹配的飞轮。这种情况一般出现在更换过油泵或飞轮的发动机上, 对于油泵有安装正时要求的发动机, 油泵安装必须正确;另外, 如果更换飞轮, 必须使用周围带有信号感应孔的原配飞轮。
故障原因5:油泵压力控制阀插件位置装错, 此类属于电器故障。
需要重新拔插安装插件。这种情况一般出现在拆卸过油泵或PCV阀接插件的发动机上。其采用的是电装的油泵, PCV阀有两个, 接插件位置容易混淆, 安装时需看好记号, 一般是线上扎有颜色的胶带的靠飞轮端。由此我们总结出, 在电控系统的电路中有很多插接件, 常常因为使用时间长造成插件老化, 或由于多次拆装使插件接头松动而接触不良, 导致发动机工作不稳定 (时好时坏) 。我们曾解决过不少这类故障, 就是因为ECU中的一个接脚接触不良, 或气流传感器插件中与电动油泵开关相联的插头接触不良而造成发动机不易启动, 甚至不能启动。
故障原因6:高压共轨管故障, 此类属于电器故障。
需要更换高压共轨管。此故障有时是轨压传感器故障, 有时是油轨压力控制阀故障, 如果轨压控制阀一直处于打开状态, 轨压就无法建立, 从而无法起动。
故障原因7:无电源、电压不足或起动机故障, 此类属于电器故障。
需要接通电源或更换起动机或对电瓶充电。起动机电流过大会烧坏或齿圈无法与飞轮啮合;电压不足, 发动机达不到起动转速。
故障原因8:汽车空挡开关或离合器开关故障。此类属于电器故障。需要对损坏部件进行更换。此故障应该属于整车故障。
以上总结的方法, 对于处理车辆燃油部分此类故障, 起到了事半功倍的效果, 它不仅加快了设备运转的速度, 而且成为维修人员处理小麻烦的参照标准。
参考文献
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电控喷射系统 篇2
电控发动机可以精确控制燃油喷射量和点火提前角,具有经济性好、排放低的特点。发达国家发动机电控技术经过30多年的发展已趋于成熟,电控技术在车用发动机上被普遍采用[1,2]。为适应节能和环保的要求,我国政府规定,从2000年起新生产的轿车全部安装电控发动机。然而遗憾的是,我国电控发动机采用的几乎都是国外技术或合资企业的产品,在汽车发动机电子控制领域,迄今还少有自主知识产权的产品。因此,研究发动机控制系统,开展发动机控制参数优化匹配方面的研究,开发出适合国产汽车的、经济实用的多点电控喷射系统,具有十分重要的意义。
2 电控系统
开发的发动机电控系统硬件组成见图1,系统的核心是MC68H912系列16位单片机,硬件系统主要包括中央处理模块、电源模块、模拟和数字信号采集模块、喷射和点火输出驱动模块。系统具有稳定、可靠、适应性强的特点,能保证发动机在任何工作条件下,空气和燃料的比例处于既定的理想值。
运用最优控制理论,建立电控发动机状态方程式,以试验结果为基础,建立发动机各项性能指标与工况及空燃比、点火提前角等控制参数之间的关系,然后采用优化方法,求出各种工况下发动机综合性能达到最优的空燃比和点火提前角,得到相应的脉谱,存于控制系统的存储器中。在发动机运行过程中,由传感器检测发动机工况信息,查取脉谱中预定的控制量,由ECU发出指令,通过执行机构实现对发动机的控制。这种方法最大的优点是控制的实时性强,响应速度快[3]。当发动机工况发生变化时,无需寻优调节过程,而直接即可做出控制决策,迅速将点火提前角和空燃比控制为设定的最佳值。因此,这种方式对于工况不断变化的车用发动机尤为实用。
3 空燃比控制模式
按照发动机在不同运行工况对空燃比的不同要求,将控制过程划分为五种控制模式,即启动模式、怠速模式、加速模式、滑行模式和常用工况模式。空燃比控制流程见图2,由传感器采集发动机的状态参数,根据不同的控制模式,利用进气温度、机体温度、排气温度等传感器的信号对基本喷气量进行修正,通过运算,确定发动机在不同转速、负荷、温度情况下的燃油喷射量和点火提前角。向执行装置按照正时要求输出控制脉冲信号,实现多点顺序喷射和点火[4]。
在启动工况,根据进气温度不同划分为冷启动和常温启动两种模式,空燃比分别设定为A/F=5和A/F=10。怠速时进气量小,MAP传感器反应不够灵敏,根据转速控制燃油供应量,怠速工况用节气门全关信号和车速信号来判断。当节气门开启速率超过设定数值时,ECU判定为加速工况,进入加速控制模式,喷油量为基本喷油量乘以加速修正系数。汽车处于滑行工况时,为节约燃料,同时降低燃烧不良造成的CH排发量,采用分缸断油的策略,ECU停止给电磁阀驱动电路2发出脉冲,喷油器2,3停止喷射。在常用工况下根据实测转速和进气流量查取脉谱,得到相应的燃油供应量,通过氧传感器检测出发动机的λ值,并反馈至ECU,ECU按λ实测值与λ=1之间的差值确定输出信号,来控制喷油器的动作,使发动机的λ始终保持在0.98~1.02之间,达到精确调节空燃比的目的。
4 点火提前角控制
点火提前角的控制按脉谱进行。根据实测转速和进气流量,查取脉谱中对应的基本点火提前角,由于脉谱是在特定条件下测取的,当这些条件发生变化时,最佳点火提前角会有所改变,其中,冷却水温度的影响较大,在控制过程中,根据冷却水温度的变化对基本点火提前角进行修正,修正方法如下:
式中,αo为基本点火提前角,α为冷却水温度修正量。
对其他影响因素,如大气压力、燃料辛烷值等,利用系统中的一个特定输入通道进行设定,据此进行修正。
5 发动机优化匹配
利用所开发的电控系统,将某企业生产的491Q发动机改装为电控发动机,对原样机作了必要改装。拆除化油器,重新设计了进气歧管和点火系;增加传感器和喷油器,改进进气系统,提高了充气效率。为降低成本,同时达到即定的性能要求,喷油系统采用分组多点喷射,点火系统采用无分电器两缸同时点火系统。发动机主要参数如下:排量为2.24 L,额定功率为68 k W,额定转速为4 500 r/min,缸径×冲程为91 mm×86 mm,压缩比为8.8。
5.1 稳定工况优化标定
稳定工况的优化标定是整个标定工作的基础,过渡工况可以离散为无数个稳定工况,因为ECU的运算速度快,控制周期很短,只有几十毫秒。在此期间发动机转速及负荷变化幅度不大,可作为稳定工况处理,确定相应的最佳控制参数,并用过渡工况标定结果对其进行适当修正即可。
稳定工况标定主要为发动机基本供油量标定,基本点火提前角标定和怠速控制标定等。
5.2 过渡工况标定
过渡工况标定分为启动工况、加速工况、减速工况和倒拖工况的标定。
a.启动工况标定,主要调整发动机在各种环境下的冷启动性能、热启动性能及冷车驾驶性能加速工况标定。
b.加速加浓包括节气门位置加浓和进气绝对压力加浓两部分。节气门加浓的特点是加浓快,持续时间短。进气绝对压加浓的特点是加浓慢,持续时间长。节气门位置加浓量随节气门位置变化率而变化,进气绝对压加浓随MAP变化率和冷却液温度而变化。
c.减速工况标定,当节气门快速关闭时,进气歧管内进气压力迅速下降,使凝结在进气歧管内壁上的燃油汽化进入气缸,导致混合气变浓,出现过浓失火现象,同时使排放恶化。因此在减速工况,要根据节气门变化率和进气压力变化率减少供油量甚至停止供油。
d.倒拖工况标定,当汽车在下坡道上长时间滑行时,发动机由汽车的动能倒拖驱动,此时采用分缸断油的策略,ECU停止给电磁阀驱动电路2发出脉冲,喷油器2,3停止喷射。倒拖工况主要根据车速、发动机转速、节气门开度来判断。
6 试验结果
发动机改装后,首先进行了发动机台架试验,图3和图4为电控发动机与原发动机外特性试验对比结果。与原发动机相比,电控发动机的功率和扭矩都有明显提高,最大功率和最大扭矩分别提高了10.5%和7%。
台架试验之后将电控491Q发动机装到CC1021SE皮卡车,在完成整车标定后,对该车进行了动力性和经济性试验,并在中国汽车技术研究中心进行了排放检测,结果见表1和表2。
由表1和表2可见,整车的动力性和经济性均超过了技术要求,达到了较高水平,排放指标满足欧洲Ⅱ号排放标准。
7 结论
本实用的多点喷射发动机空燃比和点火提前角电控系统,具有较高的控制精度和广泛的适应性,实时性强,响应速度快,可以针对不同的发动机进行改装和匹配。利用该系统将491Q发动机改装成电控发动机,并进行了整车优化匹配研究,使该车的排放指标达到欧洲Ⅱ号法规的要求,最大功率和最大扭矩分别提高了10.5%和7%,动力性超过技术要求,达到了较高水平。
摘要：为使发动机工作于适时的最佳状态,开发了一种具有自主知识产权的多点喷射发动机电控系统。利用该系统将491Q发动机改装成电控发动机,并进行了大量的整车优化匹配研究,使该车的排放指标达到欧洲Ⅱ号法规的要求,最大功率提高10.5%,动力性超过技术要求,取得显著成效。
关键词：多点喷射发动机,控制系统,优化,匹配
参考文献
[1]Thorn hill M,Thmpson S,Sindano H.A comparison of idle speed control schemes[J].Control Engineering Practice.2000,(8):519-530.
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[3]冯崇毅,等.汽车电子控制技术[M].北京:人民交通出版社,2005.
电控喷射系统 篇3
电磁阀是电控喷射系统的核心部件。在增压式电控喷射系统中采用的是两位三通电磁阀。一个用于控制喷油器, 另一个用于控制增压器里面高压喷射与基压喷射之间的转换。因此增压式电控喷射系统的高速电磁阀必须具有强电磁作用力和快速响应等特点。
1 两位三通电磁阀工作原理
在增压式电控喷射系统中, 电磁阀承担着燃油喷射的控制功能和切换功能。电磁阀的快速响应特性是衡量其工作性能的一个重要指标[1]。在电控增压泵中, 两位三通电磁阀的外阀与衔铁连为一体,
并在电磁力的作用下运动;而内阀固定于阀体, 如图1所示。图1中A接基压室, B接控制室, C接油箱。当电磁阀通电时, 电磁力向上, 吸引衔铁向上运动, 出油通道被打开, 进油通道被关闭, 这样控制室在没有燃油补充的情况下, 压力迅速下降, 电控增压泵实现增压;当电磁阀断电时, 阀芯在复位弹簧影响下向下运动, 出油通道被关闭, 进油通道被打开, 增压柱塞实现复位[2]。
2 高速电磁阀的数学模型
通过分析不难发现, 高速电磁阀的数学模型由电路方程、磁路方程和运动方程组成。
2.1 电路方程
由于电磁阀采用的是“E”型结构, 所以可以取“E”型回路进行研究。不考虑温度对电阻的影响和电路中的附加电感, 则电路方程可表达为:
U:线圈励磁电压, RL:电路中的回路电阻, R:电路中的附加电阻, L:电磁阀线圈的电感量。
2.2 磁路方程
由麦克斯韦吸力方程, 可以得出电感线圈产生的吸力:
N:电磁线圈匝数, 准:通过线圈的磁通量, Rm:磁路的总磁阻, 包括三个部分:磁力线经过铁芯的磁阻R1、经过气隙的磁阻Rδ和经过衔铁部分的磁阻R2。
则电磁力的表达式为:
Fe为负值, 表示电磁力的方向和运动方向一致。
2.3 运动方程[3]
两位三通电磁阀的运动方程为
式中, m为动衔铁的质量;KB为瞬态液动力系数;Kf为粘性阻尼系数;KV为稳态液动力系数;k为弹簧刚度;x为动衔铁的位移;x0为弹簧预紧力下弹簧的压缩量。
3 高速电磁阀仿真模型的建立及分析
3.1 高速电磁阀仿真模型
利用Matlab/Simulink软件构件高速电磁阀的响应特性方程组的仿真模型。
3.1.1 电路模型
由电路方程 (1.1) , 构件电磁阀的电路仿真模型如下:
3.1.2 磁路模型
由磁路方程 (1.5) , 电磁阀的磁路仿真模型如图所示。
3.1.3 运动模型
由电磁阀的运动方程 (1.7) , 电磁阀的运动的仿真模型为:
电路模型、磁路模型和运动模型相互联系, 根据它们之间的联系构成电磁阀完整的响应特性仿真模型, 如图5所示。
3.1.4 电磁阀仿真模型的响应特性
图6为电流随时间的变化的仿真结果曲线, 图7为电磁吸力随时间变化的仿真结果曲线, 图8为位移随时间变化的仿真结果曲线, 图9为速度随时间变化的仿真曲线。
从上述四组图仿真结果可以得出, 在48V的驱动电压下, 电磁阀能达到25A的峰值电流。从0.1ms开始给电磁阀供电后, 电磁阀在0.35秒左右就达到了最大的位移, 位移响应时间很短, 为0.25ms。电磁力最大值为270N, 最大运动速度可达1.2m/s。
4 结论
该模型的建立综合了电、磁和机械三部分的非线性方程组, 利用MATLAB中的simulink对电磁阀的数学模型进行了仿真。仿真结果与参考文献[4]一致, 该仿真模型对高速电磁阀的响应特性具有一定的参考价值。
摘要：高速电磁阀在控制系统中的应用越来越广泛, 其响应速度直接影响了系统的性能。本文对增压式电控喷射系统的高速电磁阀结构及数学模型进行研究并建立仿真模型。然后通过运用Matlab软件中的Simulink对电磁阀的数学模型进行仿真, 分析电磁阀的响应特性。
关键词：两位三通电磁阀,Simulink仿真,响应特性
参考文献
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[2]陈海龙, 欧阳光耀, 王明鹤等.增压式高压共轨系统建模研究[J].车用发动机, 2011, (1) :9-10.
[3]李永堂, 雷步芬, 高雨茁.液压系统建模与仿真[M].北京:冶金工业出版社, 2003.
电控喷射系统 篇4
一、高压共轨燃油喷射系统的基本组成
高压共轨电控燃油喷射系统主要由电控单元 (ECU) 、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成 (见图1) 。输油泵 (低压油泵) 将燃油输入高压油泵, 高压油泵将燃油加压后送入高压油轨 (高压油轨中的压力由ECU根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及预设值进行调节) , 高压油轨内的燃油经过高压油管进入喷油器;ECU根据柴油机的运行状态, 由预设程序确定合适的喷油定时和喷油量, 以控制喷油器的喷油起始时刻和持续时间, 操纵电液控制的喷油器将燃油喷入气缸内。
柴油机高压共轨燃油喷射系统的构成和工作方式与汽油机电控燃油喷射系统相似, 主要由燃油供给系统和电子控制系统两大部分组成。
1. 燃油供给系统
柴油机电控高压共轨喷油系统的燃油供给系统又分为低压供油和高压供油两部分。
1) 低压供油部分
低压供油部分的功用是向高压油泵供应足够的燃油。低压供油部分主要由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、低压油管等部件组成 (见图1) 。
①输油泵:在高压共轨燃油喷射系统中, 目前使用的输油泵有电动滚子 (或叶片) 输油泵和机械驱动的齿轮泵两种。
电动滚子输油泵的结构和工作原理如图2所示, 它由泵油元件、电动机和连接端盖3个功能部分组成。
泵油元件为滚子泵 (容积式) , 泵出的柴油从电动机流过, 使其得到冷却。输油泵的设计泵油量大于柴油机的用油量, 在泵油元件的出口侧和吸油口之间设有限压阀, 当低压油管内的压力超过规定值时, 多余的柴油经限压阀泄回到油箱, 额定泵油压力在0.05~0.15MPa之间。
电动机为永磁式直流电动机, 电动机的供电由ECU通过继电器控制, 发动机起动时即开始工作, 其转速 (泵油量) 不受发动机转速的影响。
连接端盖上设有电气接头和低压油管接头。输油泵控制电路中设有安全电路, 可在停机时使输油泵立即停止泵油, 以保证安全。
电动输油泵的安装方式有油管安装式和油箱安装式两种。油管安装式输油泵串联在油箱与燃油滤清器之间的低压管路中;油箱安装式输油泵安装在油箱底部的专用支架上, 其总成通常还包括吸油滤网、油位传感器以及与外部连接的电气和液压接头。
齿轮输油泵由发动机通过机械装置驱动, 为了在发动机第一次起动或燃油箱放空后排除燃油系统中的空气, 需在齿轮泵或低压管路上配备手动油泵。
②燃油滤清器:燃油中的杂质可能使泵油元件、出油阀和喷油器损坏;水进入喷油系统会产生腐蚀。燃油滤清器有过滤燃油中的水分的功能, 并带有集水槽, 每隔适当的时间必须将积水放掉。有的燃油滤清器还装有自动水位报警装置, 当集水槽中的水位过高时, 报警灯会闪亮报警。
1-低压油泵2-柱塞泵切断电磁阀3-调压电磁阀4-燃油滤清器5-燃油箱6-ECU7-蓄电池8-共轨管9-共轨压力传感器10-油温传感器11-电控喷油器12-水温传感器13-曲轴位置与转速传感器14-加速踏板位置传感器15-凸轮轴位置传感器16-空气流量计17-增压传感器18-进气温度传感器19-涡轮增压器
2) 高压供油部分
高压供油部分除了设有产生高压燃油的组件外, 还设有高压燃油存储、分配和计量组件, 主要包括:带调压阀的高压油泵, 作为高压存储器的共轨管 (带有共轨压力传感器) , 限压阀和限流缓冲器、喷油器、高压油管和回油管等 (见图1) 。
1-电动机电枢2-滚子泵3-限压阀A-泵油元件B-电动机C-连接端盖
1-调压电磁阀2-出油阀3-柱塞泵切断电磁阀4-吸油阀柱塞泵腔5-柱塞腔6-柱塞7-凸轮8-驱动轴9-低压油道10-单向阀
①高压油泵:高压油泵的作用是保证柴油机在各种工况下对高压燃油的需求。由于共轨系统中燃油的喷射过程与油压的产生过程无关, 喷油正时和喷油过程不需由高压油泵凸轮来保证, 高压油泵是一个纯粹的液压泵, 常采用多作用凸轮结构, 即凸轮在360°转角范围内有多个凸起, 凸轮转动一周可使泵油单元完成多个泵油循环, 其泵油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的原则设计, 因此共轨系统的高压油泵比普通喷油系统中的高压油泵小得多, 其峰值驱动扭矩也较小, 可实现近乎连续的供油。目前, 共轨系统采用的高压油泵有径向柱塞泵和直列泵两种类型。
BOSCH公司采用3缸径向柱塞泵 (见图3) , 可产生高达135MPa的燃油压力。该高压油泵采用了多作用凸轮, 使其峰值驱动扭矩降低为传统高压油泵的1/9, 负荷也比较均匀, 降低了运行噪声。油轨压力控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的。为了减少功率损耗, 在发动机用油量较小的情况下, ECU通过柱塞泵切断电磁阀阻止吸油阀关闭的方式关断其中的一个泵油单元, 使供油量和功率消耗减少。ECU根据发动机不同工况的要求, 通过调压电磁阀对油轨中的油压进行柔性调节。
日本电装公司的ECD-U2共轨系统采用三作用凸轮直列式高压油泵。ECU通过电磁阀调节进油阀的关闭时刻来调节泵腔的有效进油量, 对泵油量进行控制, 以保持共轨内的燃油压力。这种调节方法可以使高压油泵不产生额外的泵油量和功率消耗, 但控制系统需要根据共轨油压的变化确定进油电磁阀控制脉冲的宽度, 并精确控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系, 其控制系统比较复杂。
②共轨管:共轨管又称油轨, 起蓄压作用, 并将高压燃油分配到各喷油器中, 其结构如图4所示。共轨管的容积应能满足削减高压油泵的供油压力波动和喷油器喷油引起的压力振荡, 将油轨中的压力波动控制在5MPa以下的要求, 但其容积又不能太大, 以保证有足够的压力响应速度, 以快速跟踪柴油机工况的变化。ECD-U2系统高压油泵的最大循环供油量为600mm3, 共轨管的容积为94000mm3。共轨管上还安装有压力传感器、限压阀和限流缓冲器等部件。
压力传感器用于测定高压油轨内的燃油压力, ECU根据油轨压力信号调整向调压电磁阀输出脉冲信号的占空比, 使油轨内的压力保持在规定值。
1-压力传感器2-限压阀3-限流缓冲器
限压阀的作用是, 当油轨中出现压力异常升高时 (如在135MPa系统中, 油轨内的压力超过150MPa时) , 能迅速将高压油轨中的压力放泄, 使多余的燃油经回油管流回油箱。
限流缓冲器与高压油管接头制成一体, 可以保证在喷油器高压油管出现燃油漏泄故障时, 切断向泄漏喷油器的供油, 并可在正常工作时减小共轨和高压油管中的压力波动。
由此可见, 共轨管是该系统中经过精确设计的重要部件。
③电控喷油器:电控喷油器是高压共轨燃油系统中最关键和最复杂的部件, 它通过高压油管与共轨管相连, 主要由一个喷油器和一个电磁阀构成。ECU使电磁阀通电后喷油器就开始喷油, 在一定压力下, 喷入的燃油量与电磁阀的通电时间成正比, 而与发动机或油泵的转速无关 (即采用时间控制的喷油方式) 。
BOSCH和ECD-U2的电控喷油器结构基本相似, 都是由与传统喷油器相似的喷油嘴和控制活塞、控制量孔、控制电磁阀组成。图5为电控喷油器的结构。
1-回油孔2-电气接头3-电磁阀线圈4-进油孔5-球阀6-控制室回油量孔7-控制室进油量孔8-控制室9-针阀控制柱塞10-至喷嘴的油道11-喷油嘴针阀
在系统尚未建立油压或油压很低时, 喷油嘴针阀11在其上部弹簧的压力下保持关闭状态, 以防止气缸内的压缩气体倒流进喷油器。在系统建立压力后, 进入喷油器的高压燃油分为两路:一路向下经喷油通道进入喷嘴处, 做好喷射准备;另一路经控制室进油量孔7进入控制室, 操纵针阀的启闭。在电磁阀不通电时, 电磁阀球阀5关闭控制室顶部的回油量孔6, 高压油轨的燃油压力通过量孔7作用在针阀控制柱塞9上, 使喷嘴关闭;电磁阀通电时, 量孔6被打开, 控制室内的压力迅速降低, 控制柱塞升起, 喷油器开始喷油;当电磁阀断电后, 控制室的压力迅速上升, 控制柱塞下行, 关闭喷油器, 完成一次喷油过程。
控制室和进油量孔7、回油量孔6的结构尺寸对喷油器的喷油性能影响巨大。回油量孔6与进油量孔7的流量率之差及控制室的容积决定了喷油器针阀的开启速度, 而喷油器针阀的关闭速度由进油量孔7的流量率和控制室的容积决定。进油量孔7的设计应使喷油器针阀有足够的关闭速度, 以减少喷油器喷射后期雾化不良的部分。控制柱塞上部的控制室容积太大, 针阀在喷油结束时不能实现快速断油, 使后期的燃油雾化不良;控制室容积太小, 不能给针阀提供足够的有效行程, 使喷射过程的流动阻力加大, 喷油率减小。两个控制量孔决定了控制室中的动态压力, 从而决定了针阀的运动规律。通过仔细调节这两个量孔的流量系数, 可以形成理想的喷油规律。
在确定了进油量孔7、回油量孔6和控制室的结构尺寸后, 就确定了喷油器针阀完全开启的稳定的最短喷油过程, 同时也就确定了喷油器的稳定最小喷油量 (对实现预喷射和后喷射非常重要) 。
喷嘴控制着喷油率和喷油形状, 是经过精心设计和优化的。高压共轨燃油喷射系统的喷射压力非常高, 而其喷油器的喷孔截面积很小, 如BOSCH公司的喷油器, 6个喷孔的直径为"0.169mm, 在如此小的喷孔直径和如此高的喷射压力下, 燃油流动处于极端不稳定状态, 油束的喷雾锥角变大, 燃油雾化更好, 但贯穿距离变小, 因此燃烧室的结构形状、进气涡流应与之很好配合, 以确保获得最佳的燃烧过程。
对于喷油器电磁阀, 共轨系统要求它有很高的响应速度, 特别是预喷射和后喷射的采用, 要求控制电磁阀的响应时间更短。在ECU中采用高电压和大电流控制, 可以提高电磁阀的响应特性。保证喷油器很高的响应速度和理想的喷油规律, 是共轨系统的关键技术。
④高压油管:高压油管应有足够的燃油流量, 减小燃油流动时的压降, 使高压管路系统中的压力波动较小, 并能承受高压燃油的冲击作用, 且在起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量一致, 使柴油机每个喷油器有相同的喷油压力, 从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能较短, 使从共轨管到喷油器的压力损失最小。BOSCH公司的高压油管外径为Φ6mm, 内径为Φ2.4mm;日本电装公司的高压油管外径为Φ8mm, 内径为Φ3mm。
电控喷射系统 篇5
赛欧轿车装配的C16NE型发动机采用电控多点燃油喷射系统, 发动机控制模块 (ECM) 控制各缸喷油器的通/断电, 曲轴每转动180°, 分别向喷油器1、4和2、3通电一次, 这样有利于发动机在低速和低排放水平的情况下保证燃料充分燃烧, 获得最大的转矩。
1. 电控燃油喷射系统的组成
电控燃油喷射系统的组成如图1所示, 该系统主要包括发动机控制模块、输入部分和输出部分, 其结构框图如图2所示。
2. 空燃比控制模式
(1) 起动模式:起动时的喷油量是一个固定的数值信号。
(2) 清除溢流模式:起动发动机后, 当节气门位置传感器信号高于75%时, ECM将进入清除溢流模式, 喷油量较大幅度地减少, 用来干燥火花塞, 如以4.95ms的喷油时间代替9.38ms (测量温度在86℃时) 的喷油时间。当迅速踏下加速踏板 (1%～10%/s) 时, ECM将识别为加速模式, 从而增加喷油量, 防止加速时混合气浓度不足。
(3) 蓄电池电压调整模式:当蓄电池电压过低时, ECM将进入蓄电池调整模式, 使喷油器打开的时间延长, 蓄电池电压越低, 喷油时间越长。
(4) 燃油切断模式:在发动机转速为6375r/min时ECM将切断燃油喷射。
(5) 减速切断模式:当车速高于1km/h, 发动机转速高于2700r/min, TPS信号为0%时, ECM将切断燃油喷射。在车辆停止 (0km/h) 时, 也有少量 (低于1.0ms) 的喷油。
(6) 最大负荷模式:当TPS信号为99%或更高时, ECM将进入最大负荷模式。浓的混合气并不意味着能达到高的动力, 但可以降低燃烧室的温度, 从而减少NOx的排放。
二、电控燃油喷射系统的检修
电控燃油喷射系统各部件的拧紧力矩如表1所示。维修时应注意以下事项:
(1) 只允许使用分配给车辆使用的程序存储 (PROM) 。
(2) 不要让氧传感器与燃油和硅酮接触, 也不要用汽油清洗或与之接触。
(3) 催化转换器前面的进气和排气系统发生泄漏将导致氧传感器测量错误。
(4) 蒸发系统发生泄漏会导致怠速转速不稳定。
(5) 如果喷油器有泄漏, 发动机会在点火开关关闭后继续运转。
(6) 如果发动机起动困难, 应检查燃油系统、燃油泵继电器和点火系统。
(7) 断开ECM与蓄电池的连接时, 所有存储的故障代码和“学习”的怠速转速、空燃比值将被消除。
1. 进气系统的检修
进气系统的部件包括空气滤清器、进气温度传感器 (IAT) 、节气门体、怠速空气控制阀 (IAC) 和节气门位置传感器 (TPS) 。
1) 空气滤清器的拆装
(1) 拆卸:断开蓄电池负极电缆, 拔下进气温度传感器电线插头 (如图3所示) ;拆下空气滤清器软管夹箍, 取下空气滤清器软管, 取下空气滤清器进气管;松开空气滤清器盖夹具, 取下空气滤清器盖;取出空气滤清器滤芯 (如图4所示) 和空气滤清器盒。
1-发动机警告灯2-诊断插座接头3-喷油器4-燃油压力调节器5-节气门体6-怠速空气控制阀7-节气门位置传感器8-进气温度传感器9-未用10-进气歧管压力传感器11-氧传感器12-发动机冷却液温度传感器13-空调开关14-未用15-汽油泵16-汽油泵继电器17-活性碳罐18-曲轴位置传感器19-直接点火模块20-车速传感器21-仪表板22-爆震传感器
(2) 安装:安装空气滤清器盒, 安装空气滤清器滤芯。用压缩空气从里向外清洁空气滤清器滤芯, 空气压力最大不得超过484kPa。清洁空气滤清器盒内表面 (特别提醒:当空气滤清器滤芯脏污时, 虽然不会增加燃油消耗或一氧化碳的排放, 但会导致发动机功率减小) 。安装空气滤清器盖, 安装空气滤清器进气管, 安装空气滤清器软管, 检查空气滤清器软管是否有孔洞、切口、扭结, 或可能损坏软管的摩擦点。安装空气滤清器软管夹具, 空气滤清器软管夹紧螺钉的拧紧力矩为2.5～3.5N·m。将进气温度传感器与线束连接起来。
2) 进气温度传感器的拆装
进气温度传感器用其电阻值来控制ECM的电压信号。当进气温度较低时, 传感器电阻较高, ECM针脚处的电压较高。进气温度用于喷油量、点火时刻和怠速空气量的控制。进气温度传感器插头如图5所示, 其A脚接ECM B4;B脚接ECM B2。
(1) 拆卸:断开进气温度传感器的插头, 将进气温度传感器从软管中取出。
(2) 安装:将进气温度传感器套到空气滤清器软管上, 一直插到进气温度传感器限位处 (注意:应使用锂基油脂来安装进气温度传感器, 绝不可使用矿基油脂) 。将线束插到进气温度传感器的接头上。
1-进气温度传感器插头2-空气滤清器软管3-节气门体4-空气滤清器
3) 节气门位置传感器的拆装
节气门位置传感器是一个与节气门体轴相连的电位计, 它向发动机控制模块发送节气门位置信号, ECM以此确定发动机的功率需求信息。节气门位置传感器插头如图6所示, 其A脚接ECM D8;B脚接ECM B2;C脚接ECM D5。
(1) 拆卸:将线束从节气门位置传感器接头上断开 (如图7所示) , 拆下节气门位置传感器螺栓, 然后小心地取下节气门位置传感器。
1-节气门位置传感器2-节气门体
1-锥形阀2-衬垫法兰3-后轴承4-密封环5-环状齿轮6-接头
(2) 安装:安装节气门位置传感器, 并检查阀门闩钩是否牢固地固定在传感器上。连接并拧紧节气门位置传感器螺栓, 拧紧力矩为3N·m。将导线插头插到节气门位置传感器上。
4) 怠速空气控制阀的拆装
怠速空气控制阀的结构如图8所示, 其作用是在发动机怠速运转时控制空气流量。它可以在怠速负荷变化过程中改变发动机转速, 避免发动机失速, 并同时保持低速运转。阀门位置由发动机控制模块控制, ECM根据怠速要求调节IAC阀的开度。怠速空气控制阀插头如图9所示, 其A脚接ECM A3 (IAC B HI信号) ;B脚接ECM A4 (IAC B LO信号) ;C脚接ECM A2 (IAC A LO信号) ;D脚接ECM A1 (IAC A HI信号) 。
1-节气门体
(1) 拆卸:在拆卸IAC阀接头之前, 点火开关必须关闭至少10s, 在这段时间内怠速空气控制阀返回到初始位置。将怠速空气控制阀插头从线束上断开 (如图10所示) , 拧开怠速空气控制阀螺栓并取下;小心地将怠速空气控制阀从节气门体上取下。
(2) 安装:利用一个密封环 (如果有的话) 来安装怠速空气控制阀;安装好怠速空气控制阀螺栓并拧紧, 拧紧力矩为3N·m;将线束与怠速空气控制阀的接头相连。
5) 节气门体的拆装
节气门体对进入进气歧管内的气流进行控制, 流入发动机的空气由节气门控制, 节气门与加速踏板用拉索相连。除了控制功能外, 节气门体上还有作为真空源的孔。
(1) 拆卸:将节气门拉索与节气门体凸轮和进气歧管支架脱离 (如图11所示) ;将曲轴箱强制 (正压) 通风软管和真空软管与凸轮轴罩盖断开;将活性碳罐吹洗管与节气门体断开;将节气门体加热管与节气门断开, 并用软管夹夹紧, 然后仔细清洗节气门体;断开节气门体的所有插头连接;将复位弹簧从节气门体上脱离;拧下节气门体螺母, 拆下节气门体 (如图12所示) , 并小心地拆下节气门体衬垫。
电控喷射系统 篇6
1-发动机控制模块2-支撑物3-接头4-线束
4.发动机控制模块的检修
发动机控制模块是发动机控制系统的核心, 它控制着从不同传感器和控制器接收来的数据, 这些信息用于控制发动机的工作 (喷油量、点火时刻、空调压缩机速度等) , 使发动机在废气排放最少的情况下发挥理想性能。发动机控制模块安装在面板的后面, 右前侧管柱上 (如图30所示) 。
1) 发动机控制模块的拆卸
断开蓄电池负极电缆;拆下右前侧车门内侧板;在仪表板杂物箱下面拆下右侧的按钮和左侧的螺钉;拧下右侧管柱下面的装饰衬板螺栓并取下装饰衬板, 露出ECM和线束;拧下接头支架螺栓, 拆下接头支架并将其从管柱处转开;从支架上拆下发动机控制模块及支撑物;将发动机控制模块接头从线束上断开 (如图31所示) 。
注意:在拆卸发动机控制模块接头之前, 应确保与蓄电池的连接断开至少20s。
2) 发动机控制模块的安装
将发动机控制模块接头与线束连接起来;将ECM安装到支撑物上;将接头支架安装到管柱上;拧紧支架接头螺钉;安装管柱下面的装饰衬板及固定螺栓;安装仪表板杂物箱下面的按钮 (右侧) 和螺钉 (左侧) ;安装右车门内侧板;将负极电缆连接到蓄电池上。
3) 发动机控制模块的引脚标识
发动机控制模块的引脚布置如图32和图33所示, 各引脚标识如表2和表3所示。
三、发动机电控系统故障诊断
1. 注意事项
(1) 只允许使用分配给车辆使用的程序存储器 (PROM) 。
(2) 不要让氧传感器与燃油和硅酮接触, 更不允许用汽油清洗氧传感器。
(3) 不得在催化转换器或氧传感器及其周围区域使用防腐涂层。
(4) 催化转换器前面的进、排气系统的泄漏 (净空气) 可能导致氧传感器读数出错。
(5) 燃油蒸发控制系统发生泄漏可能导致发动机怠速不稳定。
(6) 如果喷油器泄漏, 发动机可能会在点火开关关闭后继续运行。
(7) 如果发动机的起动性能不好, 应检查燃油系统、燃油泵继电器和点火系统。
(8) 在拆下电子部件之前, 应断开与蓄电池的接地电缆。
(9) 当与蓄电池的连接断开后, 所有故障码、怠速转速和空燃比学习值将被删除。
(10) 为了防止催化转换器过热, 应进行气缸平衡测试 (如有必要) :一个气缸的最长关闭时间为8s;每次气缸开关的最少间隔时间为8s。
2. 故障诊断
利用车辆故障扫描工具Tech 2可从电子控制单元读取数据流, Tech2接收的数据流以4行/16字节显示。将显示的实际数值与数据清单中的标准值进行比较, 可以快速准确地排除故障。用Tech 2诊断时应按以下顺序进行, 不按此顺序进行可能导致诊断错误或重要诊断数据丢失。将车辆停放在水平地面上, 啮合驻车制动器, 将选档杆置于“P”位置 (配备自动变速器的车辆) ;确保自动变速器系统正常工作;不能断开发动机控制单元与蓄电池的线束插头, 否则可能导致存储在发动机控制单元内的故障代码丢失。
(1) 检查蓄电池是否正常。
(2) 检查所有保险丝是否正常。
(3) 检查MPFI系统的所有插头连接和插头是否正常。
(4) 检查发动机控制系统的线束有无损坏。
(5) 检查发动机控制单元的接地是否正常。
(6) 检查发动机有无泄漏。
(7) 检查进气歧管压力传感器软管和进、出排污阀的PCV软管有无泄漏。
赛欧轿车电喷/点火系统具有自诊断功能, 出现的故障被存为诊断故障代码 (DTC) 。关闭点火开关, 然后再打开点火开关, 同时观察发动机故障指示灯 (MIL) , MIL应点亮2~4s然后熄灭或亮起, 如果MIL一直亮着或根本不亮, 可以通过发动机故障指示灯的闪烁人工读取故障代码, 也可以通过诊断插头用车辆故障扫描工具Tech 2进行检查。使用Tech 2读取故障代码时, 应按仪器的提示进行操作。诊断插头在保险丝盒内 (如图34所示) , 诊断插头的端子分配如图35所示。
3. 诊断故障代码及故障排除方法
赛欧轿车C16NE型发动机电控系统的诊断故障代码及故障排除方法见表4。
4-底盘接地5-信号接地7-双向数据传输16-蓄电池电压
电控喷射系统 篇7
电控共轨技术是柴油发动机最为核心的技术。电控共轨系统由高压油泵、共轨管、喷油器和电控单元组成, 是柴油机中加工难度最大、精度要求最高的系统。谁掌握了此项技术, 谁就能把握未来汽车发展的主动权。现在, 电控共轨技术市场仍由德国博世和日本电装等国外公司垄断, 近几年, 包括无锡泵所在内的国内几家企业虽然掌握了电控共轨系统的制造技术, 但关键设备仍靠进口。同时由于在军车方面运用较多, 其国防意义重大。由于国外技术封锁, 设备垄断和技术昂贵, 这形成了制约我国电控共轨技术发展的瓶颈。
为此, 2011年, “电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”立项, 针对电控共轨系统的难题, 由无锡泵所牵头进行共性技术攻关, 研发高档数控机床。课题实施以来, 无锡泵所和合用单位精诚合作, 开拓进取, 攻克了一批工艺难题, 促进了工艺与机床的融合。
攻克的难题包括:满足了超高压力下 (300M P a) 部件的运动灵活, 密封可靠, 对耦合件提高了超精加工的要求, 如圆度小于0.005m m, 圆柱度小于0.001m m, 尺寸散差小于0.005m m, 以及表面涂层强化技术, 要求有高精度的测量技术和设备, 以及精确控制技术。前期以喷油器的8项关键技术开发12台加工和检测设备。总体的技术路线是:以无锡泵所为主, 列出需要突破的关键技术以及相关的技术要求和工艺方案, 并提供相关的样机和相关的参数, 由相关厂家进行设备的研发和制造, 无锡泵所进行设备的测试和验证, 最后组成电控共轨的生产线。
该课题突破了精密零件的多轴复合加工, 精密小孔加工, 高精度的中孔和座面的加工, 超高压力的清洗, 以及装配和测试等关键技术, 解决了机床的结构、传统系统、控制系统、测量系统和工具系统等问题, 形成自主的知识产权和电控共轨零件的加工方案。无锡泵所自筹资金, 引进国外的对标机床, 并把自有工艺技术融入到机床里面。课题形成了67份研究报告, 46项专利技术, 18项技术规范与标准, 并完成了一年左右的机床可靠性验证, 12台设备全部通过了国家检测中心的检测。
近年来, 无锡泵所攻克汽车、内燃机、机床三大行业公认的最难的两大关键技术——电控共轨技术和超精加工技术, 使中国继德国、美国和日本以后成为世界上第4个攻克这一尖端技术的国家, 打破国外列强垄断坚壁, 为中国汽车制造业接轨全球市场硬生生地打开了一个“缺口”, 使中国的汽车制造可以告别“粗笨大”转向生产“大脑加心脏”, 尤为重要地是为国防安全做出了杰出贡献。
工信部之所以把这项“皇冠上的明珠”交给无锡泵所去攻关, 是看中了研究所三个方面的独特比较优势:一是工艺技术引领。该所长期以来紧盯世界最先进的制造技术, 探索超精加工工艺、装备及先进的设计计算方法, 结合国内行业特色, 形成了一套中国特色的工艺技术, 积累了大量的工艺参数, 十分珍贵。二是模拟计算指导。该所在发动机模拟计算方面已经处于国际先进水平, 可以提供一系列的模态分析, 从而充分优化机床设计与创造。三是制造能力支撑。十年攻克共轨技术, 让该所拥有了众多的设计研发和制造工艺研究的技术人才, 以及富有加工调试经验、技艺精湛的技师, 全程参与超精机床的设计制造和调试。
精兵强将, 众志成城, 无锡泵所与合作单位一鼓作气摘下了这颗“皇冠上的明珠”——这个工信部当年最大研发经费 (2.4亿元) 的课题。如果有幸撩开这颗“明珠”的面纱, 在检阅这批精工利器的时候会产生一种超气场的感受:复合枪钻技术的五轴加工中心、集成螺纹滚压功能的车铣复合机床、亚微米精度的硬车削机床、精密数控中孔座面磨床 (重配) 、高精度小孔配珩机床、带流量闭环控制的喷油嘴液体挤压研磨机床、50MPa高压清洗机……这些精密装备的各项指标均达到国外同类超精加工机床水平。无锡泵所以一个用户的身份, 一跃成为牵头完成国家重大科研专项的功臣, 这一组织模式将在国内形成一种导向。
凭借良好的行业窗口效应, 该课题已经引起国内众多燃油喷射系统生产企业的浓厚兴趣, 他们普遍期待这些设备帮助他们早日实现进口替代, 一些设备已被企业订购并用于其示范生产线中。一期任务完成后, 当时未列入计划的紧缺且附加值高的设备又上马研发了。权威人士评价, 待两期课题完成后, 可涵盖电控高压共轨系统制造中的关键制造设备、测试设备和智能装配线, 应用于电控共轨生产和其他行业, 形成示范作用。课题将填补一大批超精加工设备的国内空白, 对提高我国装备制造业和汽车行业技术水平、增加市场竞争力有深远的意义。
卢秉恒院士在最后总结时说:“验收工作圆满结束, 用于电控共轨系统制造的精密设备的研制成功是04专项的一个杰出表现。相对于国外的生产线, 我们还要好多工作要做, 比如生产效率问题, 精度保持性问题, 生产线上的自动检测功能等, 这是这项工程第二期需要解决的问题。能迈出第一步就是胜利, 但不要止步不前, 要做好总结, 迈出踏实的第二步。如果不能形成生产线, 不能完成进口替代, 我们以前的工作就会前功尽弃。我们应该有信心、下决心, 只有这样, 自主装备才有希望。” (相关技术报道详见11期《汽车工艺师》首刊号)
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