摘要摘要本设计基于博世CR柴油机高压共轨电控系统，在深入分析柴油机高压共轨电控系统控制原理的前提下，主要针对电控燃油喷射系统进行了总体控制设计，即高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统、燃油供给系统设计；高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器控制设计；高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计。
另外对整个电控系统的控制逻辑进行了划分，总结出五个基本的控制任务，包括状态识别、油量控制、共轨压力控制、喷射控制和驱动，形成了完整的控制方法和实现方法。
关键词：柴油机，高压共轨，电控单元，控制方法发动机控制技术课程设计任务书发动机控制技术课程设计任务书一、设计题目发动机电控系统设计以某一具体类型的发动机（如：凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机）为对象，结合发动机电控系统设计的要求，选择合适的传感器和执行器等硬件设备，对发动机的主要控制系统或某一控制系统进行硬件设计和软件设计。
控制内容：发动机控制系统包括电子控制汽油喷射（EFI）、电子控制点火提前（ESA）、怠速控制（ISC）、废气再循环控制（EGR）、蒸发污染控制（ECS）、谐波进气增压系统控制（ACIS）、故障诊断（DIAGN）、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节（CO排放控制）等内容。
二、设计内容1．原理简介主要内容：对发动机的构成与工作原理进行简要介绍2．对象特性描述主要内容：对所选择的控制对象的特性进行分析和描述3．控制系统设计发动机的电子控制系统设计。
1）电子控制单元的设计；2）传感器和控制开关；3）各类执行器；4）控制系统的工作过程。
主要内容：控制方案的选择与论证；被控参数与控制参数的选择；输入输出系统的设计；画出原理图、方框图和仪表流程图、系统接线图、梯形图；进行程序设计。
三、设计要求1．课程设计说明书的格式应严格按照学校课程设计格式要求。
2．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。
3．课程设计说明书。
前置部分：封面、摘要、设计任务书、目录；主体部分：引言（设计目的、任务与要求等）、正文、结论、参考文献；附录部分：系统方框图和电路原理图、程序清单等。
4．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。
5．如有程序，必须提供清单。
目录第一章引言 (1)1.1 柴油机电控燃油喷射技术的发展概述 (1)1.1.1位置式电控燃油喷射系统 (1)1.1.2时间式电控燃油喷射系统 (1)1.1.3压力—时间式电控燃油喷射系统 (2)1.1.4未来柴油机电控燃油喷射系统的发展 (2)1.2高压共轨柴油机电控燃油喷射系统的发展 (3)1.2.1高压共轨电控燃油喷射系统的兴起 (3)1.2.2国外高压共轨电控燃油喷射系统的研究概况 (4)1.2.3国内高压共轨电控燃油喷射系统的研究概况 (6)1.3本课程设计的主要内容 (7)第二章高压共轨电控燃油喷射系统的总体设计 (7)2.1 高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统设计 (7)2.1.1空气供给系统的组成 (7)2.1.2 空气供给系统的工作流程 (7)2.2 高压共轨电控燃油喷射系统的燃油供给系统设计 (8)2.2.1燃油喷射系统的组成 (8)2.2.2 燃油喷射系统的工作流程 (8)第三章高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器设计 (9)3.1 传感器控制设计 (9)1.翼片式空气流量计控制设计 (9)2.节气门位置传感器控制设计 (10)3.进气温度传感器控制设计 (10)4.曲轴位置传感器控制设计 (11)5.冷却液温度传感器控制设计 (11)6. 氧传感器控制设计 (12)3.2 执行器控制设计 (13)1. 燃油泵控制设计 (13)2. 燃油分配器控制设计 (14)3. 燃油压力调节器控制设计 (14)4.喷油器控制设计 (15)第四章高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计 (16)4.1.电控单元的基本结构 (16)4.2 电子单元工作过程 (16)4.3电控系统控制逻辑 (16)4.4共轨压力控制原理 (17)4.4.1共轨压力控制 (18)4.4.2高压共轨柴油机电控系统喷油定时控制 (19)4.5高压共轨柴油机电控系统喷油量控制 (20)4.6高压共轨柴油机电控系统基于工况的控制研究 (20)4.6.1发动机状态识别 (21)4.6.2起动工况控制 (21)4.6.3怠速工况控制 (23)4.6.5部分负荷工况控制 (24)4.6.6限速工况控制 (25)第五章全文总结 (27)参考文献 (28)第一章引言1.1 柴油机电控燃油喷射技术的发展概述柴油机电控技术的发展从20世纪70年代至今已经经历了三个发展阶段：20世纪70年代为电控柴油机开发阶段；20世纪80年代为电控柴油机实用阶段；20世纪90年代为电控柴油机发展阶段。
燃油喷射系统是影响缸内燃烧过程的关键因素，对柴油机的动力性、经济性和排放性能都有重要影响。
要改善柴油机缸内燃烧，燃油喷射系统一方面要有理想的喷射速率特性，另一方面要提高喷射压力。
传统的喷射系统由于受到结构和原理等限制，不能同时达到这两个要求，因此，柴油机电控喷射系统逐渐发展起来。
进入80年代，随着工业技术的进步，柴油机电控技术有了很大的发展。
国外以德国博世（Bosch）、日本电装（Nippondenso）及美国卡特彼勒（Caterpillar）公司为代表的许多公司和研究机构开始推出各有特色的产品，并全面引发了这一领域的技术进步。
在传统的喷射系统基础上首先发展起来的电控燃油喷射系统是位置式电控燃油喷射系统，称之为第一代电控燃油喷射系统，而基于电磁阀的时间式电控燃油喷射系统则称为第二代电控燃油喷射系统，第三代电控燃油喷射系统是基于压力—时间的共轨系统。
1.1.1位置式电控燃油喷射系统20世纪70年代，位置式电控燃油喷射系统多出现在直列泵和分配泵上，其特点是完全保留了传统燃油喷射系统的泵—管—嘴的基本结构和脉冲高压供油原理，只是将原有的机械控制机构用由传感器、执行器和ECU所组成的控制系统取代。
在原机械控制循环喷油量和喷油定时的基础上，改进机构功能，使用直线比例式或旋转式电磁执行机构控制油量，调节齿杆位移和提前器运动装置的位移，从而实现对循环喷油量和喷油定时的控制，提高燃油喷射系统的控制精度、响应速度及适应性。
在直列泵上采用位置式控制的燃油喷射系统主要有：日本Zexel公司的COPEC系统，德国博世公司的EDR（Electronic Diesel Control）系统以及美国Caterpillar公司的PEEC系统等。
在分配泵上采用位置式控制的燃油喷射系统有：日本电装公司的ECD-V1（Electronically Controlled Diesel）系统，日本Zexel公司的COVEC 系统以及德国博世公司的EDC系统等。
1.1.2时间式电控燃油喷射系统时间式电控燃油喷射系统利用柱塞泵可承载高压的特性为喷射系统建立供油压力，通过控制高速电磁阀的开闭来实现对喷油量和喷油定时的控制。
泵油机构和油量控制机构完全分开，燃油的计量是由喷油器的开启时间长短和喷油压力的大小来确定的。
电磁阀作用时间的长短控制供油量的多少，而电磁阀起作用的时刻控制喷油定时。
时间式电控燃油喷射系统可以直接对柴油机的燃油喷射过程进行控制，而将传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前器等全部取消，对喷油量和喷油定时控制的自由度更大。
这种控制方式使得燃油的计量成为时间的函数，与燃油机电控燃油喷射系统有一定的相似之处。
这种电控燃油喷射系统比纯机械式或第一代系统具有许多优越性，但其燃油喷射压力仍然与发动机转速有关，喷射后残余压力不恒定。
另外电磁阀的响应直接影响喷射特性，特别是在转速较高或瞬态转速变化很大的情况下尤为严重。
而且电磁阀必须承受高压，因此对电磁阀提出了很高的要求。
它通常包括电控分配泵、电控单体泵及共轨系统等。
典型的分配泵时间控制式喷射系统有：日本Zexel公司的Model-1系统，美国tanadyne公司的DS系统以及德国博世公司的VP44系统。
电控单体泵系统有：美国Detroit公司的DDEC系统，DELPHI公司的EUI系统，德国MTU公司的ECS系统，还有德国Bosch公司的PDE系统和EUP系统。
1.1.3压力—时间式电控燃油喷射系统共轨式电控燃油喷射系统不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理，采用的是压力—时间式燃油计量原理，所以也被称为“压力—时间式电控燃油喷射系统”。
由于该系统具有公共控制油道（共轨管），油泵不再直接产生高压，只是向共轨管中供油以保持所需的共轨压力，通过连续调节共轨压力来控制喷射压力，并用电磁阀控制喷射过程。
压力—时间式电控燃油喷射系统对传统燃油系统的主要基本零部件都进行了革新，其特点是该系统根据柴油机运行工况的不同，不仅可以实时地控制喷油量与喷油定时，使其达到与工况相适应的最优数值；而且由于喷油压力的产生过程与燃油的喷射过程无关，还使得喷油压力和喷油速率的控制成为可能；另外，采用高速强力电磁阀对喷射量和喷油定时进行独立控制，大幅提高了系统控制的自由度以及精度。
有代表性的系统有：日本电装公司的ECU-U2高压共轨喷射系统，美国BKM公司的Servojet蓄压共轨喷射系统以及Caterpillar公司的HEUI的液压式中压共轨系统等。
1.1.4未来柴油机电控燃油喷射系统的发展随着柴油机电控喷油技术的不断发展和完善，电控燃油喷射系统的形式种类也越来越多。
由于排放法规的要求越来越严格，各种不同的电控系统也都有其各自的优缺点，究竟哪一种类型的电控燃油喷射系统是最具潜力的、综合性能指标相对优越的，则需要对各种型式的喷油系统进行比较。
1993年，Daimler-Benz公司为了选择最有潜力适用于未来一代轿车柴油机的喷油系统，对各种柴油机喷油系统进行了一次比较。
为了在电磁阀控制的泵喷嘴电磁阀控制分配泵和共轨喷射系统之间做出选择，对泵喷嘴进行了长达8年的分析研究，发现改善噪声和满足未来排放限制的关键在于预喷射，而且在使用电磁阀控制泵喷嘴时，仅在很有限的范围内才可能出现预喷射油量的稳定。
供油泵凸轮既限制了对喷油始点进行调整，也限制了可调的预喷射小油量。
为了达到小的预喷油量，使用电磁阀控制分配泵，在有限的转速范围内实现预喷射是可能的，但在柴油机整个负荷和转速范围内不可能满足要求，其困难在于凸轮轴转角的振动（供油时由传动扭矩产生）影响供油速度。
为此，Daimler-Benz公司十分详尽地对共轨系统进行了分析，该系统具有以下优点：1、没有限制燃油喷射的供油凸轮，这样可以在最大程度上自由选择预喷射和主喷射的始点；2、驱动扭矩峰值降低；3、可自由选择喷射压力；4、喷嘴一旦打开，开启压力和共轨压力都在起作用，在针阀关闭时也是如此。