柴油机电子控制技术细节解析

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：柴油机的电子控制方面，以配备可变涡轮增压系统的共轨直接喷射系统为例。表6-6 柴油机的电子控制1.输入传感器如果传感器测量参数相同，则柴油机与汽油机采用的输入传感器基本一样。燃油压力调节阀在一般运行模式中调节向高压共轨供给的燃油量，以控制共轨压力。柴油机中的进气流量检测是为了执行废气再循环控制而进行的。此系统由检测涡流阀位置的传感器和操作涡流阀的电动机构成，并由发动机控制模块根据发动机的运行条件进行控制。

柴油机的电子控制方面，以配备可变涡轮增压（VGT）系统的共轨直接喷射系统（CRDi）为例（表6-6）。与汽油机相似，发动机控制模块（ECM）接收进气流量、加速踏板位置、进气温度等十几个传感器传送的输入信号，以此为基础综合计算发动机各部分的运行状态，与基本模型数据相比较和进行判断，并通过很多执行器控制最佳燃油喷射量、喷射时期、废气再循环（EGR）阀开度、VGR阀开度等。此外，还具有很多种类的控制和自诊断、自修正功能。

表6-6 柴油机的电子控制

1.输入传感器

如果传感器测量参数相同，则柴油机与汽油机采用的输入传感器基本一样。但柴油机的控制与汽油机有一些不同，所以下面仅对汽油机的几种输入传感器进行说明。

（1）加速踏板位置传感器与汽油机节气门位置传感器的原理一样，也是电位计式。发动机控制模块（ECM）利用此传感器检测加速踏板位置，以判断驾驶人的加速意愿，是在加速条件下决定燃油量的最重要的传感器。因此配备两个相互独立电路的加速踏板传感器确保其工作可靠性。发动机控制模块（ECM）比较传感器1和传感器2传来的信号，以判断传感器是否异常。

（2）曲轴位置传感器曲轴位置传感器为电磁感应式传感器，安装在变速器壳上，利用由58个齿和2个缺齿槽构成的信号轮（安装在飞轮上）检测曲轴的位置。即曲轴每旋转1周分成60等分，每个凸起的识别角度为曲轴角度6°。发动机控制模块（ECM）利用此传感器信号计算发动机转速和曲轴角度，与加速踏板位置传感器信号一起决定基本燃油喷射量和燃油喷射时间。

（3）凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器安装在气缸盖上，通常使用霍尔式。此传感器内置有霍尔效应集成电路，当在集成电路上流过电流时，电感发生变化，使输出电压发生变化。此传感器通过安装在凸轮轴末端上的信号轮的凸起检测凸轮轴的转动。利用此传感器能检测不能通过曲轴位置传感器检测的各个活塞的实际行程位置。发动机控制模块（ECM）利用此信号判定发动机气缸，并计算曲轴角，以判定各气缸的正确位置（行程），因而能决定喷油器的喷射顺序和喷射时间。

（4）共轨压力传感器发动机控制模块（ECM）检测共轨内部压力，以判定最佳燃油喷射量和喷射时间。另外，当共轨压力与目标压力不同时，利用反馈信号通过共轨压力调节阀调节共轨压力。

2.输出功率控制

对于输出功率控制功能最重要的就是燃油喷射（燃油喷射量、喷射时间）控制。

（1）燃油喷射控制发动机控制模块（ECM）根据运行条件和各传感器检测的数据，判定最佳的燃油喷射量和喷射时间，并以脉冲宽度和脉冲时间控制喷油器。

燃油喷射时间（曲轴角度）是由根据发动机转速和负荷条件决定的基本喷射时间和根据进气状态和冷却液温度等进行修正的修正喷射时间来决定最终喷射时间。燃油的喷射时间是把喷射曲轴角度换算为随转速的时间获得。

（2）燃油压力调节阀燃油压力调节阀（FPRV）安装在高压燃油泵内，共轨压力调节阀安装在共轨上，分别起着调节向高压燃油管路中供给的燃油压力和共轨回油燃油压力的作用。燃油压力调节阀在一般运行模式中调节向高压共轨供给的燃油量，以控制共轨压力。如果燃油压力过大，开启压力调节阀，以使燃油通过回油管回到燃油箱；如果共轨压力低，则关闭压力调节阀，使燃油压力增加。

（3）共轨压力调节阀共轨压力调节阀（RPRV）在需要共轨压力急速上升的起动初期或需要共轨压力急速解除的急减速时，控制供给到共轨的燃油回油量，以更加平稳和快速地控制共轨压力。发动机控制模块（ECM）为了根据当前发动机的负荷状态（发动机转速、加速踏板位置等）更为正确地控制燃油压力，接收燃油压力和共轨压力输入信号，并控制输出到燃油压力调节阀和共轨压力调节阀的操作电流量，以快速并正确控制燃油压力。

（4）电控废气再循环（EGR）电磁阀电控废气再循环（EGR）电磁阀为线性电磁阀式，安装在废气再循环（EGR）冷却器与排气管之间。废气再循环（EGR）量是通过随电控废气再循环（EGR）执行器工作时进气流量传感器输出信号的变化来进行检测的。即当电控废气再循环（EGR）执行器工作，废气通过废气再循环系统进入燃烧室时，发动机控制模块（ECM）根据进气流量传感器信号计算在进入燃烧室内的全部空气量中废气所占的比例，并把根据发动机运行条件计算的废气再循环量，以占空比信号通过电控EGR阀进行反馈控制。柴油机中的进气流量检测是为了执行废气再循环控制而进行的。

（5）可变几何涡轮增压器控制电磁阀发动机控制模块（ECM）为了最佳控制增压状态，接收发动机转速、加速踏板位置传感器、进气流量传感器和增压压力传感器的输入信号，并以占空比控制可变几何涡轮增压器（VGT）电磁阀。当可变几何涡轮增压器（VGT）电磁阀控制真空薄膜时，可变几何涡轮增压器（VGT）涡轮内部的叶片角度发生变化，以改变废气通道端面积的大小。在低速状态下，缩小废气通道，加快了废气速度，因而能消除涡轮迟滞现象。在高速状态下，最大化废气流量，减小背压，可以提高发动机的输出功率。

（6）可变涡流执行器可变涡流执行器在低速状态下工作（关闭），可以提高进气速度，促进空气、燃油混合和增大燃烧室内的湍流强度（涡流强度）。此系统由检测涡流阀位置的传感器和操作涡流阀的电动机构成，并由发动机控制模块（ECM）根据发动机的运行条件进行控制。

柴油机电子控制技术细节解析

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