柴油机电子控制系统毕业论文

柴油机电子控制系统

第一节柴油机电子控制系统的组成及工作原理

一、柴油机电子控制系统的组成

柴油机电子控制系统由信号输入装置、电子控制单元ECU和执行器三部分组成。

1、信号输入装置

（1）加速踏板位置传感器

用来检测加速踏板的位置，此信号输入ECU后与转速信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角，是柴油机电子控制系统的主要控制信号。

（2）转速传感器，曲轴位置传感器

用来检测发动机转速或曲轴位置，与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油机电控系统的主要控制信号。

（3）泵角传感器：

检测喷油泵凸轮轴转角，与曲轴位置传感器配合共同控制喷油量，并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。

（4）着火正时传感器：

检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。

（5）冷却液温度传感器

检测发动机水温修正喷油量及喷油正时。

（6）进气温度传感器：

检测进气温度，修正喷油量及喷油正时。

（7）进气压力传感器：

检测进气压力，以修正喷油量及喷油正时。

（8）溢流环位置传感器：

检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢流环的位置。

（9）正时活塞位置传感器：

检测电子控制正时器正时活塞的位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。

（10）控制杆位置传感器：

检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给电脑。

（11）控制套筒位置传感器：

检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。

（12）E/G开关：

发动机点火开关信号，向ECU输入发动机工作状态信号。

（13）A/C开关

向ECU输入空调工作信号，是怠速控制信号之一。

（14）动力转向油压开关：

检测动力转向管路油压的变化，是怠速控制信号之一。

（15）空档起动开关：

向ECU输入自动变速器是否处于空档位置信号，是怠速控制信号之一。

2、电子控制单元

ECU是一个综合控制装置，具有如下功能：

（16）接受传感器或其他装置输入的信息，给传感器提供参考基准电压：2V 、5V、9V、12V。将输入的信息转变为ECU所能接受的信号。

（17）存储、计算、分析处理信息，根据信息参数求出执行命令，将输出、输入信息与标准值对比查出故障。

（18）输出执行命令，把弱信号变为强信号。

（19）具有自我修正功能。

ECU主要由输入回路、A/D转换器、微型计算机和输出回路四部分组成。

3、执行器

柴油机控制系统的执行器由执行电器和机械执行机构两部分组成。执行器中所使用的执行电器主要有电磁铁、螺旋管、直流电机、步进电机等，

二、柴油机电子控制系统的工作原理

与汽油机电子控制系统一样，各种输入信号经过输入回路或A/D转换器输入微机，在微机的存储器中存有发动机的各有关调控参数和目标数据。这些数据是柴油机各种工况的最佳运行结果，当传感器检测到发动机某一实际参数输入微机后，首先与存储器中的相应参数比较，如果两者相同电控系统保持原状态。如果实际值偏离目标值时，ECU将根据偏离值的大小和方向按一定的控制方式进行调整，最后微机通过I/O接口输出控制指令，经输出回路放大后控制有关执行器动作，并且可以将实际运行结果反馈给ECU实现闭环控制，使柴油机按照最佳的状态运行。

第二节柴油机电子控制系统的类型、结构及工作原理

一、电子控制式喷油泵

电子控制式喷油泵的主体与普通喷油泵相同，只是调速器和喷油提前角调节器由电子控制系统控制。影响喷油量及喷油提前角的有关因素，通过传感器将信号输入ECU，经分析处理后输出控制指令，通过电动调速器和时间控制器来完成燃油喷射量和喷油提前角的控制。

电子控制式喷油泵分柱塞式和分配式两种形式。

1、电控柱塞式喷油泵

电子控制柱塞式喷油泵的组成

电子控制系统的输入信号由加速踏板位置传感器、水温传感器、转速一凸轮轴位置传感器（N—

—TDC）、起动开关、空调开关等信号输入ECU，并通过时间控制器（喷油提前角）传感器和控制杆位置传感器（装于电动调速器内）反馈给ECU，ECU对输入的控制信号和反馈信号进行分析处理，计算出相应的喷油量及喷油提前角控制参数值，分别送往电动调速器和电磁阀，使调速器和时间控制器动作从而精确控制喷油量（由电动调速器控制）和喷油提前角（由时间控制器通过电磁阀控制）。

1）喷油量的控制(电子调速器)

流经线性线圈的电流增加时，则可动铁心在箭头所示方向被吸引，并和复位弹簧力平衡在某个

位置。控制齿杆和可动铁心连接在一起和可动铁心一起运动，从而改变喷油量。

在调速器执行机构的箱体内，还装有齿杆位移传感器、传感器放大器和转速传感器等。

电子调速器通过计算机计算出最佳喷油量，用线性螺线管、线性直流电动机等代替传统拘杠杆机构，电动地控制调节齿杆的位移。因此，可以根据发动机的运行状态将喷油量控制到最佳。（1）．系统的构成

电子调速器的内部主要由下述4部分构成：

A线性螺线管——控制线圈中的电流，使喷油泵的调节齿杆移动。

B齿杆位置传感器——由线圈和铁心构成，检测出调节齿杆的位置。

C转速传感器——检测出发动机的转速。

D传感器放大器——将检测到的齿杆位置传感器的输出信号放大后送到计算机中。此外还有：将

加速踏板的角度转换成电信号的油门传感器、水温传感器和起动信号等。

（2）喷油量控制

通常，喷油量是由油门开度和发动机转速决定的。

当电流流过线性螺线圈时，滑动铁心被拉向图示箭头的方向，在复位弹簧作用力的作用下，滑动铁心在某一个平衡位置停住。

调节齿杆和滑动铁心是连在一起的和铁心一起连动．向增加喷油量的方向移动。如果铁心向箭头相反的方向移动，则调节齿杆使喷油量向减少的方向移动。

现在，假设调节齿杆向增加喷油量的方向移动，和调节齿杆连动的联结杆则以支点A为中心，向逆时针方向转动，联结杆的下端和齿杆位置传感器的传感器铁心连动。所以传感器的铁心向右方(箭头方向)移动。因此，齿杆位置传感器的输出发生了变化。

齿杆位置传感器送来的信号经过传感器放大器进行整流、放大后输入到计算机中。然后，计算机将该信号和齿杆位置的目标值进行比较，根据两者的差值向线性螺线管发出驱动信号，改变喷油量。

2、电子提前器

1）．提前器的执行机构

提前器执行机构位于发动机驱动轴和凸轮轴之间，调节两轴之间的相位，而且由它传递喷油泵的驱动转矩。因此，相位调节需要很大的作用力，大多采用液压进行调节。

角度提前机构的典型—侈仔是偏心凸轮方式和螺线形花键轴。电磁阀由ECU驱动，控制作用在油压活塞上的油压。油压活塞左右移动使转换机构上下运动，从而改变发动机驱动轴和凸轮轴之间的相位。

发动机驱动轴和凸轮轴上分别装有转速脉冲发生器和进角脉冲发生器。对应两个脉冲发生器分别装置了传感器。从这两个传感器的信号ne和np靠可检出两者相位差。

2）．电子提前器的系统构成和工作原理

除了发动机的转速外，电子提前器对于发动机的负荷也可以通过适当改变喷油时间而加以控制。

(1)齿杆位置传感器安装在喷油泵齿杆罩上。将调节齿杆的位置转换成电信号，并送入计算机内。

(2)传感器和执行器外周的脉冲发生器组合而成。检测出喷油泵驱动轴的转速，并将该信号作为提前角基准信号使用。

(3)时间传感器和执行器轮毂的脉冲发生器组合起来，检测喷油泵凸轮轴的转速。通过转速传感器和喷油时间传感器的输出信号的相位差就可以检测出提前角度值。

(4)电磁阀和执行器电磁阀根据计算机的信号控制作用于油压活塞上的油压。因此由发动机润滑油的流人端(通电时——开启)和流出端(通电时——关闭)两部分构成。

执行器的工作原理是：通过油压使活塞动作，在驱动轴和喷油泵凸轮轴之间产生相位差，因而喷油时间随之改变。电磁阀开启或关闭。油压活塞左右移动通过拨叉销而传递到偏心凸轮。偏心凸轮机构。偏心凸轮机构可以使驱动轴和喷油泵凸轮轴之间相位发生改变，两轴之间的相位差(提前角度)和前述的转速传感器及喷油事件传感器的信号进行比较后而检测出来。

电磁阀为双组式，共有三个通道：Ｐ孔通发动机主油道，控制压力油由Ｐ孔进入电磁阀。Ｒ孔为回油道，一部分机油从Ｒ孔流回发动机油底壳内。Ａ管是通往时间控制器的油道，控制油由电磁阀经Ａ管流入时间控制器。

电磁阀受ECU控制，通过控制从Ｒ孔流回发动机的油量来控制Ａ管进入时间控制器的油压，从而控制时间控制器内的活塞位置来调节喷油提前角。

时间控制器由缸筒、活塞、大小凸轮、法兰和圆盘等组成。受电磁阀流入的电压大小控制活塞位置发生改变，通过活塞上的销带动凸轮偏转，从而使法兰（泵轴）相对于圆盘（发动机曲轴）偏转一定角度，实现喷油提前角的调节。

2、电子控制分配式喷油泵

电子控制分配式喷油泵的组成

电子控制系统的输入信号由加速踏板位置传感器、转速传感器、燃油温度传感器、水温传感器、起动开关等输入ECU、并由控制套筒位置传感器反馈给ECU，ECU对输入的控制信号和反馈信号进行分析处理，计算出相应的喷油量及喷油提前角控制参数值，分别送往电动调速器和时间控制器。VE分配泵采用旋转螺线式执行机构，由于转子的转动，改变轴下端的偏心球的位置来控制溢油环的位置。

基本特点是：保留了机械分配泵的溢油环，采用旋转式电磁铁，因此，不用杠杆。电磁铁中控制轴旋转改变了控制轴下端偏心球的位置，直接控制溢油环，控制喷油量。在旋转电磁铁上方有一个角度传感器作为溢油环位置传感器，实现闭环控制。溢油环位置传感器中一个可动测量环与控制轴一起旋转，还有一个固定基准环。