发动机电控系统研究

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1、第一章绪论众所周知，自1897年第一台汽车发动机问世以来，在近一个世纪的发展过程中，汽车发动机技术水平出现过三次质的飞跃:第一次是在本世纪二十年代用机械式喷油系统代替了蓄压式喷油系统:第二次为五十年代釆用增压技术;第三次则是八十年代出现的汽车发动机电子控制技术。电控技术自从七十年代首先应用在汽油机上开始就一直存在着如何保障电控系统的可靠性与安全性的问题。传统的机械式控制汽车发动机系统具有很高的可靠性，当汽车发动机采用电控系统，使用了电控单元(ECU)、传感器和执行器时，仍应具备同样高的可靠性与安全性。虽然系统的可靠性可以通过提高元件的可靠性和进行系统可靠性设计来改善，

2、但是，不论如何提高可靠性设计，故障的发生是不可避免的，这时，系统电控单元就成为系统可靠性的最后一道防线。当电控系统出现故障时，维修工作变得相当困难，靠传统维修方法如询诊、视诊、听诊、嗅诊以及试验等来解决电控系统的故障是相当困难的。配合电控系统的专用电控系统的研究及应用成为电控系统产品化的必然要求。因此，电控单元的研究是汽车发动机电控系统可靠性的保障，是汽车发动机电控技术的一个重要组成部分;电控系统作为汽车发动机电控系统的专用维修仪器，是电控系统与用户进行沟通的界面，是便于用户使用电控系统的可靠保障。电控单元的研究涉及了电控系统控制部分的工作原理及硬件电路部分的工作原理

3、、汽车发动机工作原理及智能仪器仪表的设计等多方面综合知识，是机电一体化的具体应用。本文在国家科委重点项目“汽车发动机电控技术”处于起步研究阶段情况下,初步进行了方案设计的理论分析，提出了方案设计的方案和方案设计的发展方向。方案设计的深入具体研究要随“汽车发动机电控技术”的发展而逐步实施。本文的重点在于离线电控系统的研究和设计应用。分析了电控系统的功能、工作原理、硬件组成设计及软件设计，最后进行了电控系统的产品试制和应用试验。控系统的可靠保障。1.1国内外发展状况及本课题研究意义1.1.1汽车发动机电控系统发展状况一、国外发展状况国外汽车发动机电控喷油系统从开发模式和系

4、统结构分析，经历了三代发展。1位置控制式电控喷射系统（第一代系统）第一代电控喷射系统保留了传统喷射系统的基本结构，通过在油泵上增设由传感器、执行器和微处理器所组成的两个位置控制系统，分别对喷油量和喷油定时进行调节，燃油量的计量按位置控制方式，即以柱塞压送燃油的供油始点和供油终点之间的物理长度一一有效行程（位置）决定。因此，第一代系统也称为位置控制式电控喷射系统。本课题的研究就是基于第一代电控系统之上进行的。电控执行器有三种类型，即电磁式执行器、电液式执行器和电机。日本杰史塞尔公司首先研制出电控可变预行程(TICS)直列泵系统;德国波许公司、日本电装公司等均已批量生产这

5、类电控系统。2时间控制式电控脉动泵喷射系统(第二代系统)第二代电控喷油系统改变了传统喷射系统的一些机械结构，利用柱塞泵可承载高压的特性提供高的供油压力。用高速电磁旁通阀泄流控制代替传统的机械式泄流控制，从而对喷油量、喷油定时、喷射压力和喷油速度等进行直接数字式高频控制。泵油机构和控制机构完全分开，燃油的计量按时间控制方式，喷油量以产生和解除高压的电磁阀的开闭时刻控制。因此，第二代系统也称为时间控制式电控喷射系统。这种系统机械结构简单，控制反映快。时间控制式电控系统分为三种类型:电控泵一喷嘴系统、电控分配泵系统和电控单体泵或直列泵系统。1985年美国底特律汽车发动机阿列

6、森公司首先开发出电控泵一喷嘴系统DDECI,1987年研制成功DDECII，1994年有改进为DDECIIIo波许公司研制的电控泵一喷嘴PDE271PDE28,其电磁旁通阀被设计成高低压平衡式，工作稳定性较高。卢卡斯公司研制的电控泵一喷嘴EUI,采用高速大功率电磁阀作为执行器。由于这一电磁阀驱动力大、响应快，故能采用更大的旁通溢流阀直径和阀流通面积来保证高压喷射的迅速切断。杰克塞尔公司首先在VE型泵基础上研制出来第二代电控分配泵系统EDFIIo其特点是在泵头上安装一高速电磁旁通阀,喷油定时和喷油量分别取决于阀的关闭时刻和闭合时间。喷油始点传感器和阀关闭传感器用来对定时

7、和油量进行精确确控制。丰田汽车公司研制的电控分配泵系统ECD-2,采用电磁溢流阀EMSV来控制油量。EMSV为双阀结构，喷油量和喷油定时靠两个阀的配合来实现，而定时控制仍用第一代电控系统所釆用的电液执行机构，定时控制范围变得很大。波许公司的第二代电控分配泵系统采用两个电磁阀，一个用于油量计量，一个用于定时控制。波许公司研制了一种直接数字控制的单体泵一管一嘴系统，该系统的电磁溢流阀安装在油泵内直接控制油泵的喷油过程。3共轨式电控喷油系统（第三代系统）共轨式电控喷油系统具有公共控制油道（共轨），高压油泵并不是直接控制喷油，而是向公共油道供油以维持所需的共