【文章內(nèi)容簡介】 狀態(tài)信息，進行計算、分析、發(fā)出控制指令，對噴油時間、噴油量、噴油率、噴油壓力進行控制。同時具有故障自診斷和 故障 應急功能。 —— 電磁閥 由 ECU 控制各種電磁閥的開啟和關閉時刻，對共軌內(nèi)的噴油壓力，噴油器的噴油時間、噴油量、噴油率進行控制。 淮安信息學職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 8 工作原理 燃油供給系工作原理 低壓燃油泵將燃油輸入高壓油泵，高壓油泵將燃油加壓送入高壓油軌，高壓油軌中的壓力由電控單元根據(jù)油軌壓力傳感器測量的油軌壓力以及需要進行調節(jié)，高壓油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過高壓油管，根據(jù)機器的運行狀態(tài)，由電控單元從預設中確定合適的噴油定時、噴油持續(xù)期，由電液控制的電子噴油器將燃油噴入氣缸。 電控系統(tǒng)工作原理 高壓共軌電子控制系統(tǒng)， 是 由 ECU電子控制單元、各種傳感器及相關執(zhí)行器組成多條閉環(huán)控制回路。工作時由不同的傳感器把汽車行駛中和柴油機運行時的曲軸轉速、軌道壓力、增壓壓 力、 （ 進氣、冷卻液、燃油 ） 溫度和行駛加速度等有關實際值，實時采集并傳輸給電子控制單元。電子控制單元對上述輸入信號進行計算，使與對應的期望作比較，確定合適的噴油點，預噴油量和其他參數(shù)的額定值，進行修正后發(fā)出指令到各個執(zhí)行機構。 控制策略 在電控高壓共軌系統(tǒng)中，共軌壓力 （ 軌壓 ） 的精確控制是眾多控制量優(yōu)化控制的一個前提，它不僅決定了噴油壓力的高低。而且是噴油量計算的重要參數(shù)，其穩(wěn)定性和動 態(tài)響應直接影響發(fā)動機起動、怠速、加速等動力性能。特別是噴油量的精確控制 ， 嚴重的依賴于共軌壓力 。 在起 動過程中，轉速較低，內(nèi)部泄漏較大，為促進燃油與空氣的混合，必須迅速建立起足夠的噴射壓力；同時需要根據(jù)柴油機的冷熱狀態(tài)確定合適的低速加濃油量，在不冒黑煙的前提下保證柴油機順利起動。 按照起動過程的狀 態(tài)變化，將壓力控制劃分為如下兩個階段 。 階段 1為柴油機起動初期， ECU未檢測到判缸信號時，為了盡快建立共軌內(nèi)油壓， ECU的起動程序是采取查取軌壓 MAP圖去控制油泵電磁閥，電磁閥電流為零，即 PWM占空比為零，進油量最大，加速起動過程中目標軌壓的建立。 階段 2為軌壓達到目標值 （ 一般取為 40Mpa） 后、柴油機未達到最低怠 速轉速前， ECU以閉環(huán)控制的方式，采用合適的 PWM占空比，維持起動目標油壓，直到轉入怠速過程。 當共軌壓力達到所需壓力后，進入共軌壓力的閉環(huán)控制方式，保持共軌壓力的穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)工況下，共軌壓力要求維持在根據(jù)柴油機狀態(tài)確定的壓力值上，由于噴油器噴油和燃油泄漏的影響，每次噴油后均需進行壓力調節(jié)。 ECU首先根據(jù)最終噴油量和轉速，通過查油壓 MAP確定目標軌壓基本值，結合進氣溫度、進 氣壓力和冷卻水溫對基本值進行修正，得到的結果即為最終目標第 二 章 柴油機高壓共軌系統(tǒng)組成及工作原理 9 軌壓Ⅱ， 后將當前軌壓反饋值與目標值相比較，兩者通過實時控制算 法求得軌壓實際控制量，查詢 MAP圖得到相應的 PWM驅動占空比，輸出至高壓油泵進油量比例電磁閥，完成共軌壓力控制。 軌壓閉環(huán)控制效果直接決定于控制器特別是控制算法的設計。軌壓閉環(huán)控制算法，是高壓共軌的核心控制算法之一，為了精確控制軌壓。對 PID和 PID模糊自適應兩種控制算法進行了對比研究。 現(xiàn)代柴油機技術的關鍵在于如何降低 PM、 NO排放和噪聲水平，提高柴油機冷起動性能，并降低起動時的白煙排放水平。優(yōu)化噴油定時及噴油規(guī)律是降低排放的重要方法。對于高壓共軌系統(tǒng)，除可以隨工況靈活調整的噴油壓力 外，更為重要的是精確控制噴油量和噴油時刻，才能形成理想的噴油規(guī)律，達到提高混合氣質量、改善排放的目的。 在高壓共軌柴油機系統(tǒng)中，噴油量不僅取決于電控單元 （ ECU） 控制作用在噴油器電 起動工況的油量控制主要考慮轉速和冷卻水溫的影響，在轉速低時噴油量大，隨轉速提高噴油量逐漸減小至怠速油量； ECU根據(jù)冷卻水溫度判斷柴油機的冷熱狀態(tài)，冷機時增大噴油量使燃油蒸發(fā)、霧化的數(shù)量增大，以改善起動性能；熱機時適當減小噴油量以避免冒黑煙。 ECU根據(jù)起動開關及轉速傳感器的信號，判斷柴油機是否處于起動狀態(tài)。起動噴油控制的特點是，起動時程序不查控制噴油量 MAP，噴油定時取設定值，以固定的噴油脈寬開始，每次噴射以一定的步長增加，但噴油脈寬不大于最大脈寬，直到柴油機轉速超過設定怠速，隨后轉入正常運行工況。 （ 1） 起動后噴油量控制 起動后， ECU首先根據(jù)柴油機工況信息，即油門開度和平均轉速。結合燃油溫度、增壓壓力和冷卻水溫對基本油量進行修正，得到的結果與當前轉速下的最大噴油量作比較，較小的值即為最終總噴油量。然后根據(jù)當前的共軌壓力，通過查油量和脈寬的對應關系 MAP，計算出噴油脈寬，通過噴射控制軟件驅動噴油器電磁閥完成噴 滴量控制。 柴油機噴油正時的控制，實際上是對噴油器的噴油提前角的控制．噴油提前角是相 對壓縮上止點的角度，為了確定上止點，柴油機曲軸齒盤采用缺齒形式，產(chǎn)生轉速信號 Ne，凸輪軸上設置氣缸檢測器，在接近上止點的地方產(chǎn)生信號 G。G信號和 Ne信號安裝時的配合原則是，當 ECU同時檢測到 G信號和 Ne的缺口時，隨后 Ne信號出現(xiàn)的第一個脈沖上升沿處于壓縮上止點前 30。 ，對應的時間由 Ne唯一確定，記作 1k。 淮安信息學職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 10 電控共軌柴油機不僅要把精確計算后得到一定壓力的燃油噴入氣缸，而且要根據(jù)工況選擇合適的噴油始點，燃油 過早噴入缸內(nèi)導致燃燒爆發(fā)壓力過大，影響發(fā)動機壽命；過遲則噴入缸內(nèi)的燃油霧化質量變差，造成燃燒不良，油耗增加，排氣冒黑煙。能使燃燒點發(fā)生在最佳位置所對應的噴油提前角稱為最佳噴油提前角，也是控制過程中的最終噴油提前角。 ECU根據(jù)發(fā)動機轉速決定基本噴油提前角，同時，還要根據(jù)發(fā)動機負荷、冷卻永溫、進氣壓力等對噴油提前角進行修正。 （ 1） 起動噴油正時控制 起動工況下，轉速很低，空氣運動也很弱，混合氣燃燒速度比較低，所以要早一點噴油，此時噴油提前角不能低于某一個下限，即要根據(jù)起動時發(fā)動機轉速Ne確定一個最小許可的噴油提 前角 e． 。在起動的過程中，隨著轉速的提高，這個下限往下推移。在起動電機通電的情況下，起動信號發(fā)給 ECU， ECU就激活這個功能。 （ 2） 噴油率的控制策略 在電控共軌系統(tǒng)中，噴油率的定義是：在一次噴油循環(huán)過程中，從噴油開始到噴油結束之間，包括引導噴射、預噴射、主噴射和后噴射、次后噴射等都在內(nèi)的噴油率。 噴油率控制是一種保證柴油機動力性和燃油經(jīng)濟性的兼容以及降低排放和噪聲十分有效的手段。為了使柴油機工作柔和，排放降低，理想的噴油規(guī)律是：初期噴油速率低，中期按照一定的速率建立起較高的噴油速率后保持穩(wěn)定，而噴油后期能 快速斷油，不滴漏，即“先緩后急”的噴油規(guī)律速率和噴油規(guī)律。 對于高壓共軌系統(tǒng)，由于每次噴油壓力幾乎是恒定的，噴油速率曲線成方形，相對理想的噴油速率，該系統(tǒng)具有快速斷油和中期保持高壓、高速率噴射的優(yōu)勢，但是，噴油初期在高壓下進行，噴油速率較大，如果仍然按照理想噴油率曲線進行噴射，其結果是滯燃期內(nèi)噴入燃油較多，致使發(fā)動機噪聲和 NO，排放增大．解決的方法是使初期低速噴射與后期的高速噴射分開，即采用多次噴油模式來改善噴油規(guī)律。 共軌燃油噴射系統(tǒng)由于噴射壓力的產(chǎn)生與噴射過程無關，而且噴油器的啟、閉是以電控液壓的原理控 制的，響應速度極快，所以非常便于實現(xiàn)多次噴射，包括預噴、主噴和后噴。 預噴射可在上止點前 40176。內(nèi)進行。如果預噴射的噴油始點早于上止點前 40176。曲軸轉角，則燃油可能噴到活塞頂面和汽缸壁上使?jié)櫥拖♂尩讲辉试S的程度。預噴射時，少量燃油 （ 1～ 4mm） 噴入汽缸，促使燃燒室產(chǎn)生 “ 預調節(jié) ” ，從而改善燃燒效率。壓縮壓力由于預反應或局部燃燒而略有提高，因此縮短了主噴油量的著火延遲期，降低了燃燒壓力上升幅度和燃燒壓力峰值，燃燒較為柔和。這種效果減小了燃燒噪聲和燃油耗，許多情況下還降低了排放。 第 二 章 柴油機高壓共軌系統(tǒng)組成及工作原理 11 在無預噴射時的壓力特性 曲線中，在上止點前的范圍內(nèi)，壓力上升尚較平緩，但隨著燃燒的開始壓力迅速上升，達到壓力最大值時，形成一個較陡的尖峰。壓力上升幅度的增加和尖峰導致柴油機的燃燒噪聲明顯提高。而在有預噴射的壓力特性曲線中，在上止點前范圍內(nèi)，壓力值略高，但燃燒壓力的上升變緩。 預噴射間接地通過縮短著火延遲期而有助于發(fā)動機扭矩的增加。根據(jù)主噴射始點和預噴射與主噴射之間的時間間隔的不同，燃油耗降低或增加。 主噴射提供了發(fā)動機輸出功率所需的能量，從而基本上決定了發(fā)動機的扭矩。在共軌噴油系統(tǒng)中，整個噴油過程的噴油壓力近似恒定不變 。 對于那些催化 NOx 的催化器而言，后噴射的燃油充當還原劑，用于還原 NOx。它在主噴射之后的做功行程或排氣行程中進行，其范圍一般在上止點后 200176。內(nèi)。 與預噴射和主噴射不同，后噴射的燃油在汽缸中不會燃燒，而是在廢氣中剩余熱量的作用下蒸發(fā)，帶入 NOx 催化器中作為 NOx的還原劑，以降低廢氣中 NOx的含量。 過遲的后噴射會導致燃油稀釋發(fā)動機的潤滑油，其噴射范圍要由發(fā)動機制造廠家通過試驗來確定。淮安信息學職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 12 第 三 章 常見故障診斷 與維修 高壓油泵檢測與維修 從發(fā)動機 上拆卸噴油泵時，應用保護塞堵住所有燃油管路、潤滑管路和接頭。觀察柱塞偶件，如發(fā)現(xiàn)有下列情況之一者，偶件即報廢。柱塞表面有嚴重磨損；柱塞端面、直槽、斜槽等邊緣有剝落或銹蝕；柱塞套孔表面有銹蝕和較深的亂痕裂紋；減壓環(huán)帶磨損過甚等。將柱塞偶件浸泡在清潔柴油中清凈后，用手指捏住柱塞套，保持與水平面總成 60176。 左右的傾角，然后向止方拉出約總長 2/3 的柱塞芯。當撒手時，柱塞芯應能靠自重緩慢地滑進柱塞套內(nèi)。再將柱塞芯抽出，轉動任一角度后，用同樣方法作滑動試驗，其結果應該相同。若柱塞芯在柱塞套中滑動過快，說明配合間隙過大，使 用時嚴重漏油；若滑動發(fā)生阻滯，說明配合間隙過小、柱塞芯有數(shù)量彎曲、柱塞芯受到嚴重劃傷或柱塞芯螺旋槽、直切槽有毛刺，使用這種柱塞偶件會影響調節(jié)齒桿移動的靈活性，更嚴重時，會發(fā)生咬死現(xiàn)象。因此除毛刺有時能補救外，這類柱塞偶件一般必須予更換。 （ 1） 輸油泵漏油。輸油泵保證噴油泵在工作中有足夠的供油壓力，供給噴油泵所需燃油，車用柴油機多為柱塞式輸油泵，輸油泵推桿與導向孔配合間隙為～ ，長時間工作易使推桿和導向孔嚴重磨損，超限后引起燃油滲漏，不僅造成燃浪費，而且導致嚴重污染，還 影響到噴油泵的工作。遇到漏油現(xiàn)象，及時更換磨損部件，予以修復。 （ 2） 出油閥緊座松動，由引起燃油外漏和內(nèi)漏，因在柱塞套臺肩與泵體支承面之間產(chǎn)生了間隙，致使密封不良，泵蓋腔內(nèi)的燃油在壓力作用下滲漏到泵殼內(nèi)，此時應重新按規(guī)定扭矩緊固出油閥緊座。 （ 3） 柱塞偶件卡死或卡滯。柱塞偶件存放時間過長或發(fā)動機長期停放，且柴油中有水分，容量銹蝕卡滯；還有因配合表面間隙過小或不清潔、碰傷、毛刺，可放入煤油中浸泡或微量拋光劑涂于表面互研，必要時更換新件。 （ 4） 噴油泵的噴油量調整不當。當排氣管排煙很多并呈黑色，發(fā)動機不易熄火， 多為噴油量過多，此時可將噴油泵側蓋打開，檢查扇形齒輪鎖螺釘是否松脫，致使齒輪移位所引起。若無松脫應檢查是否在調整時，將噴油量調整過大，應檢查調節(jié)齒桿或操縱限止螺釘按規(guī)定調好。噴油量過小會造成發(fā)動機工作無力、不易啟動。首先檢查噴油泵扇形齒輪鎖緊螺釘是否松脫、移動或調整不當，柱塞偶件是否磨損過大，必要時予以修復 。 （ 5） 柱塞與柱塞套嚴重磨損。磨損超限后會產(chǎn)生內(nèi)漏，其配合間隙應為～ ，允許極限值為 。 間隙過大，燃油便順比間隙泄漏第 三 章 常見故障診斷與維修 13 至泵殼內(nèi)，而且致使噴油壓力降低，功率不足，遇此 情況應更換柱塞偶件，重新校驗噴油泵。 （ 6） 柱塞套臺肩與泵體支承面配合不良。泵體與支承面、柱塞套臺肩回工精度低，有劃痕及不清潔所致。采取柱塞副更換法，來鑒別是柱塞套的毛病還是泵體支承面不平。更換后不泄漏即為原件加工精度不良，否則為泵體支承面不平所致。 （ 7） 輸油泵進油管濾網(wǎng)堵塞。由此會造成柴油供給不足，導致工作無力甚至啟動困難。應特別注意在維護中用清潔柴油濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)破損，應及時更換。 （ 8） 調速失去作用。調速器故障，一般是由于調整不當，個別運動件松曠，調整彈簧失去作用或運動有阻滯而引起。在調整正確的情況 下，應檢查各連接件的綜合間隙是否過大，各個彈簧是否過軟或折斷，飛錘是否符合運動特性等。 。柴油機噴油泵的栓塞、出油閥、噴油嘴針閥為三大精密偶件，配合間隙僅為 ～ ， 顯然，通用量具無法檢查，用試驗密封性又需有條件和專業(yè)油泵工操作，而且經(jīng)驗檢查鑒定偶件配合精度，既方便又經(jīng)濟。 （ 1） 栓塞偶件檢查。將栓塞偶件置于柴油中浸泡，用手指卡住栓塞套傾斜60176。，抽出栓塞約 1/3 長度，松開栓塞后，應在其本身重力作用下自由滑落在栓塞套的支撐面上，再將栓塞抽出，轉動任何角度，其結果應該相同 。否則應更換栓塞偶件。 （ 2） 出油低偶件檢查。將清洗干凈的出油閥件垂直放置，將閥體從閥座中抽出 1/3 長度，松手后出油閥應能在自身重力作用下緩慢均勻的下落到底，將閥相對于閥座圍轉到任何一個角度重復上述試驗結果應當相同。或用手指堵塞出油閥座下方孔，出油閥下落到減壓環(huán)帶進入閥座時應相同?；蛴檬种付氯鲇烷y座下方孔，出油閥下落