1、汽車維修高級技師論文論文名稱：BOSCH燃氣電控系統構造原理分析工作單位: 濟南公交維修分公司 姓名： 邵 憲 磊 時 間： 2016年10月 BOSCH燃氣控制系統的構造原理分析摘 要：本文介紹了BOSCH燃氣控制系統的基本結構，并對各部件的工作原理進行簡要的分析。 關鍵詞：BOSCH燃氣控制系統 構造 工作原理前 言天然氣的優點包括資源豐富、排放污染低、價格低廉等，日益受到重視，被認為是一種非常具有發展前景的燃料。自上世紀年代初期天然氣發動機問世以來，經過八十多年的發展，天然氣發動機技術已日趨成熟，目前來看，大部分天然氣發動機都是由現有的柴油機或者汽油機機型基礎上改型而來的，另外由于目前天

2、然氣發動機應用領域廣泛，技術水平上差距較大。雖然我國天然氣發動機的發展較快，但在總體技術上與國外先進水平仍有不小的差距，這阻礙了我國天然氣發動機的自主研發和更廣泛的推廣。近年來，各發動機知名生產廠家、咨詢公司及研究機構都針對天然氣發動機的燃燒和排放特性、供給系統及控制、稀薄燃燒技術、天然氣噴射技術以及天然氣柴油雙燃料發動機技術等展開了大量的理論和試驗研究。德國BOSCH公司聯合針對國內市場與濰柴動力聯合開發的稀燃天然氣發動機產品，在客車及卡車發動機領域得到了較為廣泛的應用。本文是就BOSCH燃氣控制系統的結構及其工作原理進行簡要的分析。 BOSCH燃氣控制系統主要由ECU電控單元、混合進氣系統

3、、燃氣進氣系統、點火系統等系統組成。（圖1）（圖1）一、ECU電控單元 天然氣發動機控制單元集成了天然氣軟件功能和整車電控單元功能。ECU四個插槽，分別安裝發動機整車線束、點火線束、傳感器線束、噴嘴線束。該控制系統支持單點噴射及多點噴射；支持模擬信號42組，數字開關16組，頻率信號9組；PWM脈寬調制15組，數字信號7組，頻率控制2組；內置大氣壓力傳感器及環境溫度傳感器；氧傳感器信號支持兩個LSU寬域式，1個LSF窄域式；6組噴射,6組點火；支持4組爆震傳感器；支持4路CAN總線及1路K線通訊；工作電壓為1632V，最大工作電流25A；工作環境溫度-45 85；ECU工作電流0.1mA。二、混

4、合進氣系統混合進氣系統包括進氣接管、增壓壓力傳感器、電子節氣門、混合器、進氣壓力傳感器、喘震閥、廢氣控制閥等部件。2-1進氣接管進氣接管連接中冷后進氣管與電子節氣門，支管用于連接喘震閥進氣。進氣接管上的傳感器安裝座，用于安裝增壓壓力傳感器。2-2. 增壓壓力傳感器增壓器力傳感器安裝在節氣門前進氣接管上，用于測量增壓中冷后的絕對壓力與進氣溫度，提供發動機增壓后的進氣壓力與中冷后的進氣溫度信息。其主要功能是測量進氣壓力部分為壓電型傳感器，可根據大氣壓力與進氣歧管壓力差提供給控制器“負荷信號”；由控制器提供5V電壓，并根據進氣壓力的不同而反饋0-5V電壓至控制器。適用壓力為50 400kpa，工作溫

5、度40 130，供電電壓4.755.25V。2-3.電子節氣門 電子節氣門位于混合器前，進氣接管后，電子節氣門由節氣門、節氣門驅動器（直流電機）和節氣門位置傳感器等構成。根據ECU發出的指令信號，開啟相應的開度，控制進入發動機的空氣流量，從而控制發動機的扭矩輸出。 節氣門位置傳感器用于向ECU提供節氣門轉角信息。根據這個信息，ECU可以獲得發動機負荷信息、工況信息（如起動、怠速、倒拖、部分負荷、全負荷）以及加速和減速信息。 節氣門直流電機接收來自ECU的指令，使直流電機動作，通過傳動機構影響節氣門的開度。它的工作環境溫度是40140，工作電壓6V16V2-4.混合器混合器位于進氣彎管前，節氣門

6、后。其功能是保證天然氣與空氣進行充分混合?；旌虾砉埽脷怏w滾流、湍流等特性，保證氣體充分混合，提高燃油經濟性?；旌掀髑昂缶捎孟鹉z圈進行密封。在環境灰塵較大的地區，混合器喉管需要定期清洗。2-5進氣壓力傳感器進氣壓力傳感器安裝于進氣管，功能是測量進氣歧管絕對壓力與進氣溫度，提供發動機負荷與進氣溫度信息。其工作壓力為20250kpa，工作溫度為-40130，工作電壓為4.75V5.25V。2-6喘震閥喘震閥進氣端接節氣門前增壓后空氣管路上，排氣端接消音器或安裝在壓氣機進氣接管上其主要作用是在發動機大負荷急松腳踏板時，ECU根據減速信號，激活燃料切斷功能，在切斷燃料供給的同時打開喘振閥，消除了因

7、節氣門關閉而引起增壓器喘震的可能性，提高了增壓器和節氣門的可靠性。如果增壓后的空氣中的油質或油的積聚可能會導致喘震閥膜片失效，導致故障。2-7廢氣控制閥廢氣控制閥安裝在進氣管端面與增壓器的壓力調節器連接，ECU使用PWM信號控制廢氣控制閥開關的占空比，可在一定壓力范圍內控制增壓器廢氣放氣閥的開度，調節壓力調節器膜片上方的壓力，從而達到間接控制發動機增壓壓力的目的。廢氣控制閥為三通結構，兩通常閉，一路進氣，兩路出氣，DC%=0時，電磁閥關閉，壓縮空氣全部用來推動增壓器廢氣閥，使其完全打開，從而推動增壓器工作的排氣能量減少，最終降低增壓壓力； DC%=100%，電磁閥處壓縮空氣泄漏量最大，增壓器廢

8、氣閥在彈簧力作用下趨向關閉，從而使增壓器工作的排氣能量增多，增壓壓力升高。其工作環境溫度為-40125，工作電壓1632V，最大工作壓差6公斤DC24V。 三燃料供給系統燃料供給系統由燃氣過濾溫控模塊、燃氣噴射閥、噴嘴、燃氣壓力溫度傳感器組成。3.1 燃氣過濾溫控模塊（圖2）對燃氣進行過濾，并保證燃氣溫度在合理范圍內，不影響噴嘴的使用壽命。 換熱器采用叉流結構以避免因燃氣過冷和冷卻液過熱時導致的熱沖擊。圖（2）燃氣過濾溫控模塊的初始壓降：20.7kpa，初始流量：1415L/min，濾清器最大工作壓力：35bar，0.30.6m濾芯過濾效率95%，工作溫度：-40107。3-2. 燃氣噴射閥（

9、圖3）圖（3）本例為12個BOSCH噴嘴的噴射閥，其中兩個為一組根據ECU的信號進行工作。在噴射閥上安裝有燃氣溫度壓力傳感器，用于檢測燃氣溫度和壓力。3-3噴嘴（圖4）（圖4）噴嘴安裝于噴射閥氣軌上下塊，ECU對噴油器的線圈通電，針閥開始升起，噴氣過程開始。當噴油脈沖截止時，回位彈簧的壓力使針閥重新，噴油器根據ECU的指令，在規定的時間內噴射燃氣。噴嘴動態流量為2,2 kg/h CNG，工作環境溫度-30+125，進入噴嘴標準燃氣壓力7bar，最大工作電流2.2A，工作電壓7V16V。3-4. 燃氣壓力溫度傳感器燃氣壓力溫度傳感器安裝于燃氣噴射閥氣軌下塊上，測量進入氣軌中的燃氣溫度和壓力，提供

10、進入發動機噴射閥中燃氣溫度和壓力的信息，用于燃氣噴射量的控制。燃氣壓力溫度傳感器的工作壓力501000KPa，工作溫度-40130，工作電壓4.75V5.25V。四點火系統點火系統由點火線圈、轉速傳感器、信號發生器、火花塞、氧傳感器、水溫傳感器等部件組成。4-1. 點火線圈將蓄電池的低壓直流電轉變成高壓電，通過火花塞放電產生火花，引燃氣缸內的混合氣。 當初級繞阻的接地通道接通時，該初級繞阻充電。一旦 ECU將初級繞阻電路切斷，則充電中止，同時在次級繞阻中感應出高壓電，使火花塞放電。火花塞工作電壓24V，最大通電電流7A。4-2.轉速傳感器感應式轉速傳感器跟脈沖盤相配合，用于中提供發動機轉速信息

11、和曲軸上止點信息。轉速傳感器提供給發動機控制模塊（ECU）發動機轉速信號。使ECU精確地知道發動機的凸輪軸位置和發動機轉速。 傳感器分別安裝在飛輪殼處和信號發生器上，用于測量曲軸轉速信號和凸輪軸轉速信號，二者相互配合、相互校驗，準確判定一缸上止點，確定點火正時。在其中一個傳感器失效時，另一個傳感器能確保發動機工作，跛行回家。轉速傳感器與脈沖盤配合使用。脈沖盤是一個齒盤，原本有60個齒，但是有兩個齒空缺。脈沖盤裝在曲軸上，隨曲軸旋轉。當齒尖緊挨著傳感器的端部經過時，鐵磁材料制成的脈沖盤切割傳感器中永久磁鐵的磁力線，在線圈中產生感應電壓，作為轉速信號輸出。 4-3. 信號發生器通過信號發生器上安裝

12、的轉速傳感器獲取凸輪軸的轉速信號。信號發生器與油泵齒輪連接，并且油泵齒輪和信號發生器內部的信號齒盤同軸連接。凸輪軸帶動油泵齒輪轉動，進而帶動信號齒盤轉動。4-4火花塞火花塞的作用是接受點火線圈產生的高壓電，產生電火花，點燃可燃氣?；鸹ㄈc火線圈相連，點火線圈把高壓電傳遞給火花塞，火花塞正負極本來絕緣，但是由于電壓在一萬伏特之上，直接擊穿空氣接通電流，同時發出極強的火花，火花塞的的中心電極立刻向側電極跳火，點燃混合氣。4-5. 氧傳感器氧傳感器用于測定發動機排氣中氧氣含量，ECU根據脈譜表內設定的空燃比數值，通過調整噴射脈寬調節燃料的供給量，使發動機達到閉環控制。其傳感元件是一陶瓷管，外側通排氣，內側通大氣。當傳感陶瓷管的溫度達到工作溫度時，即具有固態電解質的特性。正是利用這一特性，將氧氣的濃度差轉化成電勢差，從而形成電信號輸出。4-6.水溫傳感器水溫傳感器安裝在發動機出水管上，用于提供發動機冷卻液溫度信息。以便控制器據此對噴油和點火進行修正。水溫傳感器是一個負溫度系數（NTC）的熱敏電阻 ，其電阻值隨著溫度上升而減少，但不是線性關系。該熱敏電阻裝在一個銅質導熱套筒里面。4-7.