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柴油发动机电控方案及故障诊断
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2018-02-23 15:12:13



    摘要:新技术的应用对从事柴油机维修服务的人员提出了更高的要求,在发动机维修上必须改变原有的分析思路,重新认识柴油机,只有正确的使用检测设备,才能准确判断并排除故障。本文主要阐述了柴油机电控系统的原理、控制策略及电控系统的故障诊断。

    1 柴油机电控技术
    1.1柴油机控制技术的特点与难点
    柴油机电子控制技术和汽油机控制技术有些类似,一般都由传感器、电子控制单元与执行机构3个单元构成。大部分传感器,如速度、压力、温度传感器、油门踏板传感器等都是相同的,电子控制单元在硬件上类似于车辆管理系统的软件也非常相似,电子控制单元正向着集成化、智能化、综合化的方向迈进。但柴油机喷油具有高压、高频、脉动等特性,是汽油机喷油注射压力的千百倍,要求有良好的稳定性和持久性,而且柴油喷射对喷射的定时精度非常高,相对于上止点的角度位置也要求非常准确,这导致了柴油喷射装置的实施要复杂得多。
    从控制方面考虑,电子控制系统不光要控制喷油量、正时,还要控制喷油量注射压力感应状态,从单一的转速状态发展到整个发动机的工作状态和环境状况,这样就使控制的难度大大的提高了。所以,柴油机的重点控制研究对象是执行器,它是电控柴油机的喷油机构。所以研究柴油机的国家都在大力钻研各类电控柴油机喷油机构,努力找到更好的解决方案,这同样也是柴油机电控技术的困难所在。

    1.2柴油机控制技术未来发展趋势
    能源短缺和环境大面积污染使得人们对柴油机的经济性、有害排放和稳定性要求变得更高。这就要求采取多种改进方案,对柴油机进行高精度、全工况的改进和控制[[z]。由于柴油机控制精度高、反应速度灵敏、控制方面多变、适应性优越等方面的特点,柴油机的电子控制一定会成为未来柴油机技术的发展方向。微电子技术的飞速进步、集成度持续优化、成本降低、功能和稳定性的提高,为柴油机电喷系统的发展奠定了优越的条件。和以往的机械式燃油喷射系统相比,电子燃油喷射系统拥有以下优点。
    1.2.1减少尾气污染,提高经济效益
    高压喷射能够提升燃油经济性,大量降低颗粒和烟雾;燃油喷射定时和燃油喷射量的有效控制能够降低氮氧化物和碳氢化合物的排放;电子燃油喷射系统可根据发动机工作要求实现燃油喷射量、燃油喷射定时、燃油喷射压力和燃油喷射率在满足排放法规的同时提供最佳的经济性。
    1.2.2操作控制自动化及稳定性
    电子控制系统将转换成满足驾驶员要求的控制信号,用各种传感器及执行器完成发动机的自动控制。如怠速自动控制和过渡条件的最好控制等。柴油发动机还拥有智能的自诊断、故障防护与后备能力,电子控制柴油发动机也可以依照发动机的工作情况自校正参数校准,确保发动机在工作生涯中一直处于优越状态。

    2 电控柴油机的控制
    2.1电控共轨系统原理
    电控柴油机的控制原理和汽油机控制的原理大体相同,都是由电控单元、传感器与执行器构成。柴油机的电子控制原理和汽油机的电子控制原理都一样,但是柴油机实现电子控制要更加复杂。
    执行器的组成部分:电动油泵、燃油压力调节器、第三泵停止电磁阀、电动喷油器、空调压缩机、冷却风扇离合器、冷启动预热电磁阀、燃油加热设备、发动机故障报警灯、测试口、可变几何涡轮增压调节控制阀、废气循环调节控制阀、颗粒捕捉器、巡航控制(动力输出控制)等。电子燃油喷射系统与燃油喷射压力和发动机速度无关,也就是说,注射压力和注射过程是互相分离的。系统中的高压泵只是将燃油压缩和传输至共轨歧管,没有机械泵调节速度的能力。
    共轨中的高压燃油用高压管连接到电动喷油器,电气数据收集器依照发动机燃料喷射序列向燃料喷射器给出燃料喷射命令,打开燃料喷射器电磁阀,并提升密封电枢,使得燃料的控制量通过返回管道到燃料箱管道内的压力降落在控制区内,这时喷油器开始喷射高压燃油。反之,切断电磁阀电源,衔铁返回到关闭状态,并且控制区域中的压力和压力室中的压力相等,然后柱塞阀在弹簧的弹力促使下返回到关闭状态,燃料喷射结束。
    高压共轨系统是一种时间和压力控制的喷射系统,高压泵仅向共轨歧管输送高压燃油,用来保持在导轨上受到的压力。导轨中的压力,就是燃料喷射压力,由压力调节器调节。压力调节器的可调范围在245~130 MPa之间,电气数据收集器依照压力传感器测量出的共轨压力,与发动机在一定时间条件下需要的燃油压力和燃油喷射情况以及控制部分的默认数据进行比较,计算并给出一个调节命令,用来调控喷油压力和喷油量的多少,喷油量的大小由喷油器电磁阀开启的时长来调控。燃油喷射压力与发动机转速和负载无关,燃油喷射正时、燃油喷射压力及燃油喷射可维持的时长能够在很宽的区域内调节。共轨系统能够依照发动机的需求产生预喷射状态、首要喷射及二次喷射,使燃烧效率得到很大的提高,也减少了柴油机噪声及氮氧化物等有害气体的排放量。
    2.2电控共轨系统调节策略
    喷油量的调节,电气数据收集器依照发动机转速和油门开度信号以及温度、压力等辅助信号,来计算发动机在工作状态下的最佳喷油量。电气数据收集器通过调节喷油器电磁阀的开关时间来调节喷油量的大小,从而让发动机运行在最佳状态。
    喷射压力调节,电气数据收集器通过共轨压力传感器测量当前共轨压力,结合发动机转速、燃油喷射量和调节部分所给定的理想值进行比较,从而反馈给系统,以达到喷射压力高精度环调节。喷油时长调节,电气数据收集器依照转速与负载等数据,通过调节喷油器的工作时间、停止时间,精确地调节喷油时间。
    喷油方式调节,高压共轨系统用的是多次喷油的方式,电气数据收集器依照发动机的正常工作状态来设定和调节预喷、首喷和二次喷射。注入一个工作周期的过程将由几次喷射后完成,每次注入与其他次注入互不干扰。多次喷射方式能够使燃烧率得到很大提升,同时使发动机运转时发出的噪音和产生的废气物量得以减少。
    高压共轨柴油机的调节是在发动机工作状态下调节燃油压力,依据各传感器反馈的信息,经逻辑运算给出调节命令,从而完成精确调节。电子控制单元依照发动机转速、节气门点位、进气流量、冷却液温度、电池电压和燃油压力等数据给出喷油方式及喷油量。

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