燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)簡(jiǎn)介.ppt

2005年6月,第七章 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)簡(jiǎn)介,第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混合器供氣電 控系統(tǒng) 第三節(jié) 混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混合器供氣電 控系統(tǒng) 第四節(jié) 電控燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng) 第五節(jié) 電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要元件,2005年6月,第一節(jié) 概 述,一、燃?xì)馄嚨陌l(fā)展 二、燃?xì)馄嚨念愋?三、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng),2005年6月,一、燃?xì)馄嚨陌l(fā)展,燃?xì)馄嚨陌l(fā)展歷程 我國(guó)燃?xì)馄嚨陌l(fā)展現(xiàn)狀 3. 燃?xì)馄嚨陌l(fā)展趨勢(shì),2005年6月,1. 燃?xì)馄嚨陌l(fā)展歷程：,1872年天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世；三十年代初由意大利 人率先采用天然氣作為汽車燃料。 七十年代燃?xì)馄嚰夹g(shù)逐漸快速發(fā)展。 九十年代后天然氣汽車數(shù)量迅速增加 。,2005年6月,2. 我國(guó)燃?xì)馄嚨陌l(fā)展現(xiàn)狀,20世紀(jì)50時(shí)年代開(kāi)始天然氣汽車的研究； 80年代中期開(kāi)始發(fā)展天然氣汽車； 1994年起上海組織開(kāi)展液化石油氣燃?xì)馄嚇榆嚨倪m用及研究； 2001年底我國(guó)燃?xì)馄嚤Ｓ辛恳殉^(guò)11萬(wàn)輛,預(yù)計(jì)到2005年，我國(guó)燃?xì)馄嚨谋Ｓ辛繉⑦_(dá)到100萬(wàn)輛，到2010年將達(dá)到150萬(wàn)量。,2005年6月,3.燃?xì)馄嚨陌l(fā)展趨勢(shì),目前，兩用燃料單點(diǎn)噴射系統(tǒng)和單一燃料（天然氣或液化石油氣）閉環(huán)多點(diǎn)順序噴射系統(tǒng)相繼問(wèn)世，而閉環(huán)多點(diǎn)順序噴射系統(tǒng)是當(dāng)今燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)發(fā)展的主流和方 向。,2005年6月,二、燃?xì)馄嚨念愋?1. 按所用氣體燃料的種類 液化石油氣汽車、天然氣汽車。液化石油氣汽車以液化石油氣作為燃料；天然氣汽車以天然氣作為燃料。 2. 按所用燃料的數(shù)量和形式 單燃料燃?xì)馄?、兩用燃料燃?xì)馄?、混合燃料燃?xì)馄噯稳剂先細(xì)馄囍皇褂锰烊粴饣蛞夯蜌庵械囊环N作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。,2005年6月,三、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng),1. 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)類型 2. 機(jī)械控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng),2005年6月,1. 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)類型,（1）按燃?xì)夤┙o量的控制方式 （2）按燃?xì)夤┙o方式 （3）按空燃比控制方式 （4）按發(fā)動(dòng)機(jī)的類型,2005年6月,（1）按燃?xì)夤┙o量的控制方式,機(jī)械控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、電子控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、電子控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)由各種傳感器采集并向ECU輸送發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息，ECU則根據(jù)這些信息和內(nèi)存控制模型直接控制功率閥或燃?xì)鈬娚淦鞴ぷ?，以?shí)現(xiàn)對(duì)供氣量的控制。 電子控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的燃?xì)馀c空氣可以采用缸內(nèi)混合方式，也可采用缸外混合方式。,2005年6月,（2）按燃?xì)夤┙o方式,混合氣供給系統(tǒng)、燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng) 混合氣供給系統(tǒng)的燃?xì)馀c空氣采用缸外混合方式，與傳統(tǒng)的化油器式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)類似。 燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)與空氣可以采用缸內(nèi)混合方式，也可采用缸外混合方式。 缸內(nèi)混合方式與柴油機(jī)類似，在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程接近上止點(diǎn)時(shí)，將一定量的燃?xì)饨?jīng)安裝在氣缸蓋上的高壓燃料閥（或噴嘴）直接噴入氣缸，在氣缸內(nèi)部使燃?xì)馀c空氣混合形成可燃混合氣。 缸外混合方式是將燃?xì)舛〞r(shí)、定量的噴入各缸進(jìn)氣歧管中的進(jìn)氣門(mén)處。,2005年6月,（3）按空燃比控制方式,開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng) 機(jī)械控制燃?xì)夤┙o系統(tǒng)均屬開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)是由ECU根據(jù)氧傳感器的反饋信號(hào)對(duì)供氣量進(jìn)行修正。,2005年6月,（4）按發(fā)動(dòng)機(jī)的類型,單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)、兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)、混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)。,2005年6月,2.機(jī)械控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng),（1）單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng) （2）兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng) （3）燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng),2005年6月,（1）單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng),單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)一般利用節(jié)氣門(mén)根據(jù)工況要求實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣量的控制，而可燃混合氣一般利用火花塞點(diǎn)燃。,2005年6月,（2）兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng),化油器式汽油機(jī)改裝的汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：即在原汽油機(jī)上加裝一套CNG燃?xì)夤┙o系統(tǒng)，包括高壓鋼瓶、高壓管路、濾清器、調(diào)節(jié)器、混合器等，在燃用天然氣時(shí)，替代原汽油機(jī)供給系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供天然氣空氣混合氣。 化油器式汽油機(jī)改裝的汽油/LPG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)由燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制兩個(gè)電磁閥實(shí)現(xiàn)燃用汽油與LPG的切換，LPG經(jīng)過(guò)濾清器過(guò)濾后，進(jìn)入調(diào)節(jié)器進(jìn)行減壓并蒸發(fā)，氣態(tài)的LPG流入混合器與空氣混合形成可燃混合氣進(jìn)入氣缸。,2005年6月,（3）燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng),柴油/CNG混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)組成：燃料供給系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制保護(hù)系統(tǒng)、天然氣供給和調(diào)節(jié)系統(tǒng)、天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)。,2005年6月,第二節(jié) 兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混合器供氣電控系統(tǒng),一、電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的功能 二、混合器供氣電控系統(tǒng)的組成 三、混合器供氣電控系統(tǒng)工作原理,2005年6月,一、電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的功能,1. 模擬汽油噴射信號(hào) 發(fā)動(dòng)機(jī)在燃用燃?xì)鈺r(shí)必須在切斷汽油噴射的同時(shí)，由電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)向汽油ECU輸入模擬的汽油噴射信號(hào)。 2模擬氧傳感器信號(hào) 電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)必須向汽油ECU輸入一個(gè)理想的模擬氧傳感器信號(hào)，以便切換到燃用汽油時(shí)汽油ECU能夠正常工作。,2005年6月,二、混合器供氣電控系統(tǒng)的組成,1 基本組成 除與電控汽油噴射系統(tǒng)共用的元件外，增加的主要電控元件有：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、模擬器、燃?xì)釫CU、步進(jìn)電機(jī)功率閥等。 2 主要元件位置 燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器、混合器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥等均安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)儀表盤(pán)附近，不同車型高壓氣瓶安裝位置不同，手動(dòng)供氣閥、電磁閥等安裝位置不同。,2005年6月,三、混合器供氣電控系統(tǒng)工作原理,1 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 2 閉環(huán)控制系統(tǒng),2005年6月,1 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 電控汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)控制供氣系統(tǒng)，在進(jìn)氣管前，該系統(tǒng)的燃?xì)夤┙o和汽油供給兩個(gè)燃料供給系統(tǒng)是并列的。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)由油氣轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制燃?xì)怆姶砰y和電動(dòng)燃油泵，同一時(shí)刻，只允許發(fā)動(dòng)機(jī)燃用汽油或燃?xì)庖环N燃料。 發(fā)動(dòng)機(jī)燃用天然氣時(shí)，將燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“氣”位置，此時(shí)燃?xì)怆姶砰y開(kāi)啟、電動(dòng)燃油泵停止工作，天然氣經(jīng)減壓調(diào)節(jié)器減壓后，在經(jīng)動(dòng)力調(diào)節(jié)閥進(jìn)入混合器，并與來(lái)自空氣濾清器的清潔空氣混合后供往氣缸。,2005年6月,2 閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)，在減壓調(diào)節(jié)器和混合器之間安裝由ECU控制的功率閥，并加裝氧傳感器實(shí)現(xiàn)空燃比閉環(huán)控制，則可使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能獲得最佳的空燃比。,2005年6月,第三節(jié) 混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混合器供氣電控系統(tǒng),混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混和供氣電控系統(tǒng)是純混合器供氣電控系統(tǒng)與第一代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)合，混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)采用壓縮自然式的點(diǎn)火方式，沒(méi)有點(diǎn)火系統(tǒng)，而引燃柴油的噴射量和噴射正時(shí)由柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)控制。 CNG/柴油混和燃料非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)混和器供氣系統(tǒng)組成：天然氣供氣系統(tǒng)、引燃柴油供給系統(tǒng)、電子控制單元。,2005年6月,天然氣供氣系統(tǒng)主要由高壓氣瓶、電磁閥、調(diào)節(jié)器、功率閥、混和器組成。 電子控制單元的主要功能是根據(jù)各傳感器信號(hào)來(lái)確定供油齒條和功率閥的位置，并根據(jù)燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等控制天燃?xì)怆姶砰y的通斷，同時(shí)燃?xì)釫CU也具有失效保護(hù)功能。,2005年6月,第四節(jié) 電控燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng),一、電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng) 二、電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng),2005年6月,一、電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng),電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)的分類 2. 單燃料或兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)鈬?射系統(tǒng) 3. 混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng) 4. 電控燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng),2005年6月,1 電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)的分類 （1）按使用燃料 電控氣態(tài)CNG噴射系統(tǒng)、電控氣態(tài)LPG噴射系統(tǒng),下一頁(yè),2005年6月,（2）按燃?xì)釫CU工作原理 直接采集信號(hào)控制系統(tǒng)、間接采集信號(hào)控制系統(tǒng)。 直接采集信號(hào)控制系統(tǒng)的燃?xì)釫CU直接采集各種傳感器信號(hào)，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)位置、氧傳感器等信號(hào)，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，確定噴入各缸的燃?xì)饬俊?間接采集信號(hào)控制系統(tǒng)的燃?xì)釫CU只相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)換器，它充分利用汽油ECU的控制功能，采集汽油ECU輸出的噴油器控制信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為燃?xì)鈬娚淦骺刂菩盘?hào)再用來(lái)控制燃?xì)鈬娚淦鞯膰娚鋾r(shí)刻和噴射時(shí)間。,2005年6月,2.單燃料或兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng) 電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)將燃?xì)鈬娚淦鞑贾迷诟鞲走M(jìn)氣歧管的進(jìn)氣門(mén)處，采用順序噴射控制方式分別對(duì)每個(gè)缸的燃?xì)鈬娚淦鬟M(jìn)行控制。如圖日本本田公司研制的電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)。,2005年6月,3 混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng) 混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)與混合器供氣電控系統(tǒng)相比，只是采用的燃?xì)夤┙o方式不同，多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)中取消了功率閥和混合器，利用燃?xì)鈬娚淦骺刂迫細(xì)夤┙o量。如圖柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)與電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)組成的柴油/CNG混和燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)。,2005年6月,4 電控燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng) 電控燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng)利用燃?xì)鈬娚淦髦苯酉驓飧變?nèi)供氣，并由燃?xì)釫CU控制噴氣量和噴氣正時(shí) 。,2005年6月,二、電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng),電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)以液化石油氣為燃料，主要部件包括，LPG燃料泵、壓力調(diào)節(jié)器、壓力傳感器、噴射器及ECU等。 目前研制的電控液態(tài)LPG噴射系統(tǒng)都是間接采集信號(hào)的控制系統(tǒng)，即燃?xì)釫CU都是利用汽油ECU的噴油器控制信號(hào)（包括同步噴射信號(hào)和異步噴射信號(hào)），來(lái)控制燃?xì)鈬娚淦鞯墓ぷ鳌?2005年6月,第五節(jié) 電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要元件,一、功率閥 二、模擬器 三、點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器 四、燃?xì)鈬娚淦?2005年6月,一、功率閥,（1）功率閥的安裝位置 （2）功率閥的類型 （3）功率閥的控制原理,2005年6月,（1）功率閥的安裝位置 功率閥安裝在燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器與混合器之間的低壓輸氣管路中。,2005年6月,（2）功率閥的類型 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥、占空比功率閥。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤┙o量調(diào)節(jié)。 占空比功率閥采用占空比控制型電磁閥來(lái)執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤┙o量調(diào)節(jié)。,2005年6月,（3）功率閥的控制原理 功率閥通過(guò)改變低壓輸氣管路的流通截面來(lái)控制供氣量。,雙步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥,2005年6月,二、模擬器,（1） 模擬器的功用 （2） 模擬器的類型及工作原理,2005年6月,（1） 模擬器的功用 發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)鈺r(shí)，產(chǎn)生并向汽油ECU輸送模擬噴油器工作的信號(hào)。,2005年6月,（2） 模擬器的類型及工作原理 電壓驅(qū)動(dòng)方式：當(dāng)燃用汽油時(shí)，模擬器接通短路開(kāi)關(guān)即可將蓄電池12V電源不經(jīng)電阻R輸送給噴油器，噴油器正常工作。當(dāng)燃用燃?xì)鈺r(shí)，模擬器斷開(kāi)短路開(kāi)關(guān)，此時(shí)汽油ECU仍能正常向噴油器輸送噴油信號(hào)，由于接通噴油器搭鐵回路后，蓄電池12V電源經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻R輸送給噴油器，使通過(guò)噴油器的電流減小，噴油器線圈產(chǎn)生的電磁力不足以吸開(kāi)針閥，所以噴油器不噴油，但輸送給汽油ECU的仍是12V電壓信號(hào)。,下一頁(yè),2005年6月,電流驅(qū)動(dòng)方式：當(dāng)燃用汽油時(shí)，模擬器接通噴油器電路而斷開(kāi)電阻R電路，噴油器正常工作。當(dāng)燃用燃?xì)鈺r(shí)，模擬器則斷開(kāi)噴油器電路而接通電阻R電路，噴油器不噴油，由于噴油器并聯(lián)電阻與噴油器電阻相等，所以輸送給汽油ECU的電流信號(hào)不變。,a）電壓驅(qū)動(dòng)式噴油器 b）電流驅(qū)動(dòng)式噴油器,2005年6月,三、點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器,燃?xì)馀c汽油的化學(xué)性質(zhì)不同，在同一工況下的最佳點(diǎn)火提前角不同，所以在以汽油機(jī)改裝的兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)上，設(shè)有點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)夂腿加闷蜁r(shí)對(duì)點(diǎn)火提前角的不同需要。,2005年6月,四、燃?xì)鈬娚淦?1. 國(guó)產(chǎn)HSV電控低壓燃?xì)鈬娚淦鞴ぷ鬟^(guò)程 2. 天然氣-柴油組合式噴射器工作過(guò)程,2005年6月,1. 國(guó)產(chǎn)HSV電控低壓燃?xì)鈬娚淦鞴ぷ鬟^(guò)程： 電磁線圈不通電時(shí)球閥在進(jìn)氣口和出氣口兩側(cè)氣體壓差的作用下向右開(kāi)啟，使