【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 13）系統(tǒng)成本高 ，維修費(fèi)用高。 圖 16 控制精確的噴油速率 圖 17 電控高壓共軌和電控單體泵的對(duì)比 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 自由控制噴油壓力 電控噴油柴油機(jī)的噴油壓力不受曲軸轉(zhuǎn)速以及凸輪形狀的影響，可以根據(jù)需要靈活控制，能夠提高噴油壓力、提高供油能量、改善霧化質(zhì)量、縮短噴油延續(xù)時(shí)間，從而降低 NOx 排放。在大負(fù)荷工況下可以通過提高噴射壓力。推遲噴油定時(shí)的方法求得 NOx 和 PM(顆粒 )的折中關(guān)系。在低負(fù)荷工況下則需要減少混合燃料的比例，同時(shí)降低噴油初期的噴射壓力。 （ 2） 精確控制噴油量。 根據(jù)傳感器的信息。 ECU 計(jì)算出目標(biāo)噴 油量，計(jì)算出噴油裝置需要的供油時(shí)間，并向驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而控制噴油量。在基本噴油量、怠速轉(zhuǎn)速控制、啟動(dòng)油量控制、各缸不均勻油量補(bǔ)償控制、恒定轉(zhuǎn)速控制等各種運(yùn)行狀況下，實(shí)現(xiàn)最佳噴油量制 。 （ 3） 精確控制噴油定時(shí)。 通過各種傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)時(shí)的工況條件和環(huán)境條件，并根據(jù)這些實(shí)時(shí)條件計(jì)算出最佳噴油時(shí)間，將結(jié)果送給執(zhí)行器 (定時(shí)控制閥 TCV)，控制流入或流出提前器的工作油。由于工作油對(duì)提前機(jī)構(gòu)的作用，改變?nèi)加蛪核屯馆喌南辔唤?，或提前、或延遲，從而控制噴油定時(shí)。 （ 4） 自由控制噴油率。 電噴柴油機(jī)能夠自由地實(shí) 現(xiàn)對(duì)噴油率的控制，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)靴形噴油率，還可以實(shí)現(xiàn)多段噴油 。 （ 5） 擴(kuò)展了故障診斷、聯(lián)絡(luò)等功能。 自我故障診斷功能就是由 ECU 監(jiān)視、發(fā)現(xiàn)電子控制系統(tǒng)中故障產(chǎn)生的位置，并向駕駛員或修理人員提供故障信息的功能。同時(shí)可以解決運(yùn)行參數(shù)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳遞，有利于對(duì)機(jī)械的動(dòng)態(tài)管理。 缺點(diǎn)： （ 1）價(jià)格較高 （ 2）國(guó)內(nèi)無供應(yīng)商 （ 3）匹配時(shí)間和 供貨受供應(yīng)商制約 （ 4）要求燃油品質(zhì)非常嚴(yán)格 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 9 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 電控高壓共軌的組成 柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一種全新技術(shù)，因 為它集成了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測(cè)技術(shù)及噴油結(jié)構(gòu)于一身。它不僅能達(dá)到較高的噴射壓力、實(shí)現(xiàn)噴射壓力與噴油量的精確控制，而且能實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和后噴，從而優(yōu)化了系統(tǒng)。高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)由以下 2 大部分組成：燃油系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)（如圖 21）。 圖 21 電控高壓共軌系統(tǒng)組成 燃油系統(tǒng) 圖 22 燃油系統(tǒng)組成 、共軌、噴油器等組成（如圖 22）。 （ 1）供油泵（高壓油泵） —— 將燃油產(chǎn)生高壓，供到共軌內(nèi)。 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 （ 2）共軌 —— 實(shí)際上是一個(gè)燃油分配管，儲(chǔ)存在共軌內(nèi)的燃油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻經(jīng)過高壓油管輸送 到噴油器，噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)。 （ 3）噴油器 —— 噴油器是由電磁閥控制的噴油閥，由 ECU 控制電磁閥控制其開關(guān)，從而控制電磁閥的噴油時(shí)間和噴油量。 （如圖 23）。 圖 23 電控共軌燃油噴射系統(tǒng)的工作過程 電控系統(tǒng) —— 由傳感器、 ECU、執(zhí)行器三部分組成。 —— 采集發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)信息參數(shù)，傳給 ECU。 主要傳感器有： （ 1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器） 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，凸輪軸轉(zhuǎn)速器確定發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序。 （ 2）加速踏板位置傳感器 檢測(cè)油門踏板信號(hào)（駕駛員轉(zhuǎn)矩的要求）。 （ 3）空氣流量傳感器（進(jìn)氣壓力傳感器） 檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量信號(hào)。 （ 4）增壓壓力傳感器 檢測(cè)增壓器增壓壓力信號(hào) （ 5）冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器 ECU 根據(jù)溫度傳感器的數(shù)值對(duì)噴油始點(diǎn)、噴油率等參數(shù)進(jìn)行最佳匹配。 （ 6）共軌壓力傳感器 采集共軌內(nèi)的燃油壓力，進(jìn)行反饋，控制共軌內(nèi)的燃油壓力。 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 11 —— 根據(jù)各傳感器傳來的發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算、分析、發(fā)出控制指令，對(duì)噴油時(shí)間、噴油量、噴油率、噴油壓力進(jìn)行控制，同時(shí)具有故障自診 斷和故障應(yīng)急功能。 由 ECU 控制各種電磁閥的開啟和關(guān)閉時(shí)刻，對(duì)共軌內(nèi)的噴油壓力，噴油器的噴油量、噴油時(shí)間、噴油率進(jìn)行控制。 目前世界上主要有三大公司在研究和生產(chǎn)柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)，他們是德國(guó)的博世 (BOSCH)、日本的電裝（ Denso）和美國(guó)的德爾福（ Delphi）。德國(guó)博世公司從推出第一代、第二代柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)后，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第三代高壓共軌噴射系統(tǒng)。 電控高壓共軌系統(tǒng)的工作原理 高壓共軌燃油噴射技術(shù)是通過高壓油泵壓縮燃油至共軌管內(nèi)形成高壓，再由高壓油管分配到每個(gè)噴油器，并通過控制噴 油器上的高速電磁閥的開啟與關(guān)閉定時(shí)定量地將高壓燃油噴射至柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，以保證最佳的霧化和燃燒效果，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳的性能。 高壓共軌系統(tǒng)主要由低壓回路和高壓回路兩部分組成。低壓回路包括低壓油管、燃油濾清器和齒輪泵等，高壓回路包括高壓油泵、共軌管、高壓油管和噴油器等部件。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，高壓油泵上自帶的齒輪泵通過負(fù)壓從油箱中吸油，并以一定的壓力（約 5～ 7bar）將過濾后燃油送入高壓油泵。燃油進(jìn)入高壓柱塞腔后被壓縮，通過高壓油管進(jìn)入共軌管形成高壓，每缸噴油器通過高壓油管與共軌管相連，以實(shí)現(xiàn)高壓噴射（如圖 24）。 圖 24 電控高壓共軌系統(tǒng)的工作原理 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 電控高壓共軌柴油機(jī)的燃油電器元件 燃油粗濾器和精濾器 帶手動(dòng)油泵和油水分離器的燃油粗濾器可以濾去燃油中的污染物、雜質(zhì)、顆粒物和水分，并可對(duì)分離出來的水量進(jìn)行監(jiān)控。手油泵是燃油濾清器內(nèi)提供燃油的設(shè)備，也是保證發(fā)動(dòng)機(jī)首次啟動(dòng)必須使用的設(shè)備。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗盡時(shí)，進(jìn)行油水分離器內(nèi)的排水工作，更換燃油濾清器后，重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)前要先按壓手動(dòng)輸油泵直到按不動(dòng)為止。燃油濾清器安裝在粗濾器與高壓泵柱塞之間，對(duì)進(jìn)入高壓泵柱塞前的燃油進(jìn)一步過濾。電控共軌系統(tǒng)對(duì)燃油 濾清的分離效率、流量和水分分離能力有特殊的要求，燃油粗濾器的濾水能力要達(dá)到 93%，燃油精濾器的濾水能力要達(dá)到 95%（如圖 25）。 圖 25 燃油精濾器和燃油粗濾器 低壓輸油泵 高壓泵的后面一般安裝有齒輪式吸油泵或葉片式吸油泵，由高壓泵的軸驅(qū)動(dòng)，把油從油箱中抽出并送到高壓泵。輸油泵出現(xiàn)故障時(shí)無法給高壓泵提供足夠的燃油，這會(huì)造成高壓過低使發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作或無法成功啟動(dòng)。齒輪泵不需要維修，如果損壞直接更換。首次啟動(dòng)前或當(dāng)油箱被抽干時(shí)需為其加注燃油，可把手油泵直接安裝在齒輪泵或低壓油管上。吸入負(fù)壓、輸出油壓和回油流量是齒輪 輸出性能的相關(guān)參數(shù)，因?yàn)辇X輪泵與高壓泵集成在一起，無法測(cè)量輸出壓力；又因?yàn)榛赜土髁颗c發(fā)動(dòng)機(jī)其他參數(shù)有關(guān) (如噴油器工作性能、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、高壓泵性能等 )，所以吸入壓力就成了測(cè)量齒輪泵最常用的方法。齒輪泵的吸入壓力為 —70~— 30KPa，該壓降來自燃油濾清器的過濾阻力（如圖 26）。 圖 26 低壓輸油泵 高壓油泵 高壓油泵是高壓共軌系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，它的主要作用是將低壓燃油加第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 13 壓成為高壓燃油，儲(chǔ)存在油軌內(nèi)等待 ECU 的噴射指令。高壓油泵由齒輪泵、油量計(jì)量單元、溢流閥、進(jìn)出油閥和高壓柱塞等部分組成。其潤(rùn)滑方式為機(jī)油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油路與發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油路直接相連。齒輪泵的任務(wù)是向高壓油泵供給足夠的低壓燃油，安裝在高壓油泵泵體后端，依靠位于高壓油泵凸輪軸末端的齒輪來驅(qū)動(dòng)，它的轉(zhuǎn)速是高壓油泵 2． 85 倍。當(dāng)燃油進(jìn)入高壓部分后，一路經(jīng)過油量計(jì)量單元進(jìn)入高壓柱塞腔，經(jīng)壓縮后進(jìn)入油軌，同 時(shí)多余的燃油通過溢油閥回到油箱中。油量計(jì)量單元的主要作用是調(diào)節(jié)進(jìn)入高壓柱塞腔的油量，以控制共軌管內(nèi)的燃油壓力的大小（如圖 2 28）。 圖 27 高壓油泵的組成 圖 28 高壓油泵的斷面 共軌組件 共軌管是電控高壓共軌系統(tǒng)中所特有的零部件，主要包括高壓接頭、節(jié)流孔、軌壓傳感器和壓力限制閥（如圖 29）。 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 共軌管的主要作用是蓄壓和分配燃油，阻尼燃油壓力波動(dòng)同時(shí)還限制最高燃油壓力，使之不超過安全限值。軌壓傳感器向 ECU 提供共軌管內(nèi)的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，做為軌壓閉環(huán)控制的輸入。油軌進(jìn)出口處的節(jié)流孔 設(shè)計(jì)可減小共軌管和高壓油管中的壓力波動(dòng)。壓力限制閥是一個(gè)機(jī)械閥，當(dāng)壓力超過一定限值時(shí)即開啟，以保證共軌管在出現(xiàn)壓力異常時(shí)，將壓力迅速釋放從而確保系統(tǒng)安全。當(dāng)壓力限制閥打開后，它仍能將軌壓維持在一個(gè)正常范圍（如 700～ 800bar），讓車輛在故障情況下仍能繼續(xù)運(yùn)行至維修站點(diǎn)，即跛行回家。 圖 29 共軌組件 電控噴油器 噴油器是電控高壓共軌系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復(fù)雜的部件，它的作用是根據(jù) ECU發(fā)出的電信號(hào)控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油時(shí)刻、噴油量和噴油率噴入柴油機(jī)的燃燒室內(nèi)。 噴油器主要由噴油器體、電磁閥、油嘴、針閥組件和彈簧等部分組成，圖 5所示為 Bosch 的第二代商用車噴油器 CRIN2。在電磁閥不通電時(shí)，電樞將球閥緊緊壓在閥座上，此時(shí)控制室和壓力室內(nèi)壓力平衡，油嘴針閥被彈簧預(yù)緊力緊緊壓在油嘴座面上不抬起，即噴油器不噴油；當(dāng)電磁閥通電時(shí)，電磁 閥通過吸力將電樞抬起，此時(shí)控制室內(nèi)燃油經(jīng)球閥量孔泄漏，控制室壓力迅速下降，而壓力室壓力沒有變化，從而油嘴針閥被抬起，即噴油器開始噴油；當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，控制室的壓力上升，油嘴針閥兩端壓力再次平衡，在彈簧預(yù)緊力的作用下油嘴針閥落座，從而關(guān)閉噴油器完成噴油過程（如圖 210），噴油器噴油過程（如圖 211)。 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 15 圖 210 噴油器結(jié)構(gòu) 圖 211 噴油器工作過程 電控高壓共軌柴油機(jī)的主要電氣元件 電控高壓共軌柴油機(jī)電氣元件主要包括傳感器部分、 ECU、執(zhí)行器部分（如圖212）。 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 212 電 控高壓共軌的主要電氣元件 主要傳感器 主要的傳感器包括曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、油門踏板傳感器、軌壓傳感器、凸輪軸傳感器、水溫傳感器、空氣流量計(jì)。 曲軸位置傳感器的作用就是確定曲軸的位置，也就是曲軸的轉(zhuǎn)角。它通常要配合 凸輪軸位置傳感器 一起來工作 ——確定基本點(diǎn)火時(shí)刻 （如圖 213） 。 功用：曲軸位置傳感器（ CKPS）又稱轉(zhuǎn)速傳感器，檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角位移，給ECU 提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和曲軸轉(zhuǎn) 角信號(hào)，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)。常與凸輪軸位置傳感器配合使用。 安裝位置：曲軸、凸輪軸、飛輪或分電器處。 分類：光電式、霍爾式和磁感應(yīng)式。 圖 213 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 17 通過收集油門踏板位置傳感器信號(hào)，將重新整理后的油門信號(hào)傳往電腦，提高引擎的響應(yīng)性能，從而提高油門靈敏度，加快起步速度，提升車輛瞬時(shí)提速性能 ,避免車輛突發(fā)性前竄 ,避免發(fā)動(dòng)機(jī)積碳 （如圖 214） 。 圖 214 油門踏板傳感器 檢測(cè)維修注意事項(xiàng)： 檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意檢查油門踏板是否能踩到全開位置，是否因車內(nèi)駕駛座椅下方地毯過后或位置不當(dāng)將踏板頂住，無法踩到 100%位置。 該傳感器是普通的電控汽油機(jī)所沒有的，為共軌柴油機(jī)所必須的。共軌壓力是柴油機(jī)共軌系統(tǒng)的重要參數(shù)，目前，國(guó)Ⅲ柴油機(jī)共軌系統(tǒng)的共軌壓力是實(shí)時(shí)變化的，噴油量與共軌壓力直接相關(guān)（如圖 215）。 功用：燃油 通過共軌上的一個(gè)小孔流向共軌壓力傳感器，有壓力的燃油通過一個(gè)盲孔到達(dá)傳感器膜片。一個(gè)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器部件安裝在此膜片上，傳感器產(chǎn)生的信號(hào)被輸入一個(gè)用于放大拾取信號(hào)并將它送入 ECU 的檢測(cè)回路。 圖 215 軌壓傳感器 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 采集共軌內(nèi)燃油壓力，進(jìn)行反饋，控制共軌內(nèi)的燃油壓力（如圖 216）。 功用：凸輪軸位置傳感器（ CPS）又稱為氣缸識(shí)別傳感器，采集配氣凸輪軸的位置信號(hào)，并輸入 ECU，以便 ECU 識(shí)別氣缸 1 壓縮上止點(diǎn)，從而進(jìn)行順序噴油控制、點(diǎn)火時(shí)刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸 位置信號(hào)還用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)識(shí)別出第一時(shí)刻點(diǎn)火。因?yàn)橥馆嗇S位置傳感器能夠識(shí)別到哪一個(gè)氣缸活塞到達(dá)上止點(diǎn)。 類型：光電式和磁感應(yīng)式 圖 216 凸輪軸傳感器 ECU 根據(jù)溫度傳感器的數(shù)值對(duì)噴油始點(diǎn)、噴油率及其它參數(shù)進(jìn)行最佳匹配（如圖 217）。 水溫傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋的水套上，與冷卻水接觸，用來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱溫度及冷卻水溫度，水溫傳感器內(nèi)部是二個(gè)導(dǎo)體熱敏電阻，具有負(fù)的溫度電阻系數(shù)，水溫越低，電阻越高，反之，水溫越高，電阻越低，水溫傳感器的三根導(dǎo)線都和電腦連接，其中一根為接地線，另外 兩根的電壓隨熱敏電阻阻值的變化而變化，電腦根據(jù)這一電壓的變化測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱溫度及冷卻水的溫度。 圖 217 水溫傳感器 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 19 為了獲得空氣流量，傳感器元件上的傳感器膜片（發(fā)熱金屬鉑絲固定在薄樹