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广盛讲堂|电控柴油高压共轨燃油系统结构(4)


6电控高压共轨燃油系统的电控装置

1
电控装置的组成
采用共轨喷油系统的柴油机,其电控装置(图1-24)分为3个分系统:

a-传感器          b-ECU       c-执行器

共轨喷油系统的控制系统

①传感器部分(图4-24之a)——采集运行状况和额定值的传感器和额定值发送器,它们将各种不同的物理参数转变为电信号。

②ECU(图4-24之b)——用于根据一定的数学计算过程(调节算法)处理信息,并发出指令电信号。

③执行器(图4-24之c)——用于将ECU输出的指令电信号转变为机械参数。

2
传感器


1
共轨系统各传感器的功能

传感器 功能

曲轴位置传感器 检测曲轴转角和输出柴油机转速型号

汽缸识别传感器 识别汽缸

凸轮轴位置传感器 检测凸轮轴位置

加速位置传感器 检测加速踏板的开度

进气温度传感器 检测进气(通过涡轮增压器后)温度

冷却液温度传感器 检测柴油机冷却液温度

燃油温度传感器 检测燃油温度

进气压力传感器 检测进气压力

大气压力传感器 检测大气压力

具体介绍如下:

  1、曲轴转速传感器

①信号的产生

在机体上面对曲轴的部位装一个铁磁式传感信号轮,轮上应该有60个齿,去除2个齿,留下的大齿隙相应于第一缸活塞上止点位置。曲轴转速传感器按齿序对传感信号轮进行扫描。它由永久磁铁和带铜导线绕组的软铁芯组成。由于齿和齿隙交替地越过传感器,使其内部的磁流发生变化,感应出一个正弦交变电压。该交变电压的振幅随转速的上升而增大。从50r/min的最低转速起就有足够大的振幅。

②转速的计算

发动机汽缸的点火次序是互相错开的,曲轴旋转两圈(720°)后,第一缸又开始新的工作循环。着火间隔是均匀分布的,适用于下式:

在四缸发动机上,着火间隔为180°,也就是说,曲轴转速传感器在两次着火间隔之间扫描30个齿。由该扫描时间内的平均曲轴转数即可算出曲轴的转速。

2
凸轮轴位置传感器

凸轮轴控制进、排气门,它以曲轴转速的一半转动,其位置确定了向上止点运动的活塞是处于压缩冲程上止点还是排气冲程上止点。在起动过程中,仅从曲轴位置信号是无法区分这两种上止点的。而与此相反,在车辆运行时,由曲轴转速传感器产生的信号已足以确定发动机的状态。这就是说,若凸轮轴位置传感器在车辆运行过程中失效时,ECU仍然能够判别发动机的状态。

凸轮轴位置传感器利用霍尔效应来确定凸轮轴的位置:在凸轮轴上设置一个铁磁材料制成的齿,它随同凸轮轴转动。当该齿经过凸轮轴位置传感器中流过电流的霍尔效应半导体薄片时,传感器的磁场将霍尔效应半导体薄片中的电子流向偏转到与电流方面垂直,从而短时内形成一个电压信号(霍尔电压),此信号告知ECU:此时第一缸正好处于压缩冲程上止点。

3
气缸识别传感器(TDC(G)传感器)

对于HP0系统,气缸识别传感器安装在输油泵单元上。

  传感器单元使用MRE(电磁电阻元件)型。对于MRE型,当脉冲通过传感器时,磁阻发生变化,而且通过传感器的电压发生变化。内部IC 电路使电压的变化放大,并且输出到发动机控制器。TDC脉冲的脉冲数量取决于安装传感器的车辆的规格。

4
温度传感器

1-电插头 2-传感器外壳 3-负温度系数(NTC)电阻

温度传感器用在多个地方:用在冷却水回路中,以便从冷却水温度推知发动机的温度;用在进气道中,以测定吸入空气的温度;用在机油中,以测定机油温度(可选装);用在燃油回路中,以测定燃油温度(可选装)。

 温度传感器中有一个电阻值随温度而变的负温度系数电阻,它是用5V供电的一个分压器电路的一部分,其电压是温度的尺度,经模拟-数字转换器输入ECU。在ECU的微处理器中存有一条负温度系数电阻特性曲线,对任何一个电压都给出相应的温度。

5
燃油压力传感器
其功用是测量燃油分配管中的实时压力,并将测量结果传输ECU作为燃油分配管内油压的反馈控制信号。燃油压力传感器由膜片、求值电路板、电器接头和外壳等构成。燃油分配管内的燃油压力经燃油压力传递孔作用于由半导体压电敏感元件制成的膜片上,膜片因受压而变形,从而使膜片表面涂层的电阻值发生改变,并在电阻电桥中转换为电压信号,此电压信号经求值电路放大后传输给ECU。
6
热膜式空气流量计
热膜式空气流量计是一个带有逻辑输出的空气质量传感器,为了获得空气流量,传感器元件上的传感器膜片被中间安装的加热电阻加热,膜片上的温度分配被与加热电阻平行安装的温度电阻测量。通过传感器的气流改变了膜片上的温度分配,从而使得两个温度电阻的电阻值产生差异。电阻值的差异取决于气流的方向和流量,因此空气流量传感器对空气的流量和方向具有较高的要求。微机械制造的传感器元件的小尺寸和较低的热容量式的传感器的响应时间<15ms。如需要可以在传感器内部安装进气温度传感器,用以测量进气温度。
7
燃油温度传感器
  这是一个热敏电阻型传感器,可以检测燃油温度。在HP2、HP3 和HP4 系统中,该传感器安装在输油泵单元上,但是在HP0 系统中,它安装在喷油器的溢流管上。
8
加速器位置传感器

加速器位置传感器将加速踏板开度转换为电子信号,并将其输出到发动机控制器。另外,有两个系统可在一旦发生故障时提供备用功能。

  用于柴油发动机是非接触型传感器。有连杆与加速踏板一起转动,输出端子电压根据连杆转动角度而变化。另外,鉴于现在有两个传感器输出系统,没有任何输出电压抵销。

加速位置传感器

  高压共轨燃油喷射系统的出现,给柴油机带来了一次较大技术飞跃,使得柴油机的排放指标越来越接近理想状态。这个系统将是柴油机燃油系统今后的重点方向。



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