【正文】 化而變化，電腦根據(jù)這一電壓的變化測得發(fā)動機的預(yù)熱溫度及冷卻水的溫度。因為凸輪軸位置傳感器能夠識別到哪一個氣缸活塞到達上止點。 功用：凸輪軸位置傳感器（ CPS）又稱為氣缸識別傳感器，采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入 ECU，以便 ECU 識別氣缸 1 壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。一個將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器部件安裝在此膜片上，傳感器產(chǎn)生的信號被輸入一個用于放大拾取信號并將它送入 ECU 的檢測回路。共軌壓力是柴油機共軌系統(tǒng)的重要參數(shù)，目前，國Ⅲ柴油機共軌系統(tǒng)的共軌壓力是實時變化的，噴油量與共軌壓力直接相關(guān)（如圖 215）。 圖 214 油門踏板傳感器 檢測維修注意事項： 檢測時應(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。 分類：光電式、霍爾式和磁感應(yīng)式。常與凸輪軸位置傳感器配合使用。它通常要配合 凸輪軸位置傳感器 一起來工作 ——確定基本點火時刻 （如圖 213） 。 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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。在電磁閥不通電時，電樞將球閥緊緊壓在閥座上，此時控制室和壓力室內(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，電磁 閥通過吸力將電樞抬起，此時控制室內(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，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)。 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刻、噴油量和噴油率噴入柴油機的燃燒室內(nèi)。壓力限制閥是一個機械閥，當(dāng)壓力超過一定限值時即開啟，以保證共軌管在出現(xiàn)壓力異常時，將壓力迅速釋放從而確保系統(tǒng)安全。軌壓傳感器向 ECU 提供共軌管內(nèi)的實時壓力信號，做為軌壓閉環(huán)控制的輸入。 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）。當(dāng)燃油進入高壓部分后，一路經(jīng)過油量計量單元進入高壓柱塞腔，經(jīng)壓縮后進入油軌，同 時多余的燃油通過溢油閥回到油箱中。其潤滑方式為機油潤滑，潤滑油路與發(fā)動機潤滑油路直接相連。 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的結(jié)構(gòu)原理 13 壓成為高壓燃油，儲存在油軌內(nèi)等待 ECU 的噴射指令。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)，因為齒輪泵與高壓泵集成在一起，無法測量輸出壓力；又因為回油流量與發(fā)動機其他參數(shù)有關(guān) (如噴油器工作性能、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、高壓泵性能等 )，所以吸入壓力就成了測量齒輪泵最常用的方法。齒輪泵不需要維修，如果損壞直接更換。 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，把油從油箱中抽出并送到高壓泵。燃油濾清器安裝在粗濾器與高壓泵柱塞之間，對進入高壓泵柱塞前的燃油進一步過濾。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)動機首次啟動必須使用的設(shè)備。燃油進入高壓柱塞腔后被壓縮，通過高壓油管進入共軌管形成高壓，每缸噴油器通過高壓油管與共軌管相連，以實現(xiàn)高壓噴射（如圖 24）。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。 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)閉定時定量地將高壓燃油噴射至柴油機燃燒室內(nèi)，以保證最佳的霧化和燃燒效果，從而使發(fā)動機獲得最佳的性能。 目前世界上主要有三大公司在研究和生產(chǎn)柴油機高壓共軌系統(tǒng)，他們是德國的博世 (BOSCH)、日本的電裝（ Denso）和美國的德爾福（ Delphi）。 第二章 電控高壓共軌柴油機的結(jié)構(gòu)原理 11 —— 根據(jù)各傳感器傳來的發(fā)動機的實際運行狀態(tài)參數(shù)，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(yīng)急功能。 （ 4）增壓壓力傳感器 檢測增壓器增壓壓力信號 （ 5）冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器 ECU 根據(jù)溫度傳感器的數(shù)值對噴油始點、噴油率等參數(shù)進行最佳匹配。 （ 2）加速踏板位置傳感器 檢測油門踏板信號（駕駛員轉(zhuǎn)矩的要求）。 —— 采集發(fā)動機實際運行狀態(tài)信息參數(shù)，傳給 ECU。 （如圖 23）。 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 （ 2）共軌 —— 實際上是一個燃油分配管，儲存在共軌內(nèi)的燃油在適當(dāng)?shù)臅r刻經(jīng)過高壓油管輸送 到噴油器，噴入發(fā)動機的氣缸內(nèi)。 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）。它不僅能達到較高的噴射壓力、實現(xiàn)噴射壓力與噴油量的精確控制，而且能實現(xiàn)預(yù)噴射和后噴，從而優(yōu)化了系統(tǒng)。同時可以解決運行參數(shù)及監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲與傳遞，有利于對機械的動態(tài)管理。 （ 5） 擴展了故障診斷、聯(lián)絡(luò)等功能。 （ 4） 自由控制噴油率。 通過各種傳感器監(jiān)測發(fā)動機當(dāng)時的工況條件和環(huán)境條件，并根據(jù)這些實時條件計算出最佳噴油時間，將結(jié)果送給執(zhí)行器 (定時控制閥 TCV)，控制流入或流出提前器的工作油。在基本噴油量、怠速轉(zhuǎn)速控制、啟動油量控制、各缸不均勻油量補償控制、恒定轉(zhuǎn)速控制等各種運行狀況下，實現(xiàn)最佳噴油量制 。 根據(jù)傳感器的信息。在低負(fù)荷工況下則需要減少混合燃料的比例，同時降低噴油初期的噴射壓力。在大負(fù)荷工況下可以通過提高噴射壓力。 （ 13）系統(tǒng)成本高 ，維修費用高。 （ 11）采用高速電磁開關(guān)閥控制，控制靈敏度高。 （ 9）動力性、經(jīng)濟性、排放凈化性好。 （ 7）與其它電控柴油噴射系統(tǒng)相比，電控高壓共軌系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟和技術(shù)優(yōu)勢。 （ 5）更高的噴油壓力。 第一章 緒論 7 （ 3）自由調(diào)節(jié)噴油時間。 特點： （ 1）自由調(diào)節(jié)噴油壓力（共軌壓力控制）。電控高壓共軌系統(tǒng)，是柴油機電控技術(shù)發(fā)展過程中的一個重大飛躍，是迄今為止針對柴油機的最佳解決方案。 電控高壓共軌的特點及優(yōu)缺點 眾所周知，提高柴油機動力性、經(jīng)濟性和降低排放的中心任務(wù)是改善柴油機的燃燒過程。壓力從 20 到 200MPa 彈性調(diào)制，最小噴射量控制在，減小了煙度和 NOX 的排放，最高噴射壓力達到 180MPa。 20xx 年第三代面世，壓電式直列式共軌技術(shù)代替了電磁閥，實現(xiàn)了更加精確的噴射控制。 第三代共軌技術(shù)。預(yù)熱后的氣缸使主噴射壓燃更容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不在突然增加，有利于降低燃燒噪聲。預(yù)噴射降低了發(fā)動機噪聲。即使在壓力較低情況下，該系統(tǒng)也可根據(jù)實際的狀況提供適量的噴油壓力。 第二代共軌技術(shù)。博世 1995年發(fā)表了用于轎車的高壓共軌系統(tǒng)，采用了徑 向柱塞轉(zhuǎn)子式供油泵，噴油器電磁閥采用球閥控制。第一代共軌技術(shù)為商用車設(shè)計的，最高噴射壓力為 140MPa，乘用車壓力為 135MPa。 電控高壓共軌技術(shù)發(fā)展 第一代共軌系統(tǒng)。 圖 15 國內(nèi)高壓共軌柴油機 其中天津大學(xué)研制的 FIRCRI 高壓共軌系統(tǒng)正處于硬件在環(huán)仿真和實機測試階段，上海交通大學(xué)開發(fā)的 CD1 型高壓共軌系統(tǒng)處于匹配玉柴 6110 柴油機的準(zhǔn)備階段，北京理工大學(xué)、華中理工大學(xué)等也正在開發(fā)自己的高壓共軌技術(shù)，無錫威孚集團與博世公司已經(jīng)聯(lián)合建立了無錫博世汽車柴油機系統(tǒng)股份有限公司，開始了高壓共軌系統(tǒng)的 生產(chǎn)。 國內(nèi)高壓共軌柴油機的發(fā)展 目前我國對高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)尚處于起步階段，發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)由機械式噴射系統(tǒng)向電控式噴射系統(tǒng)過渡還主要依靠國外技術(shù)來實現(xiàn)。根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的不同， 泵控制閥與油壓傳感器聯(lián)合對共軌壓力實行閉環(huán)控制，由于單向孔板節(jié)流作用，可形成德爾塔型（三角型）噴油規(guī)律，對燃燒十分有利。這種噴油器只需 12V 工作電壓，大大降低了生產(chǎn)成本和復(fù)雜程度，并且非常節(jié)能，整個系統(tǒng)采用積木式設(shè)計，移植性好，可用于不同形式和不同種類的發(fā)動機。 美國德爾福公司最具代表性的是先進的 Multec DCR 柴油共軌噴射系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，高壓油泵先在共軌管中產(chǎn)生 135MPa 的壓力，然后通過一個特殊的轉(zhuǎn)換活塞使噴油壓力達到 250MPa 以上。噴油器運動件質(zhì)量減少了 75%，針閥部件數(shù)從 4 個減少到了 1 個，響應(yīng)速度為所有電磁式噴油器的 2 倍。 與前兩代以噴油壓力表征的共軌系統(tǒng)相比，第三代共軌系統(tǒng)以其高精尖的技術(shù)內(nèi)涵為特征，噴油壓力為 160~180MPa。 國外高壓共軌柴油機的發(fā)展 目前， 國外在柴油機電控共軌噴射系統(tǒng)方面的研究進展很快， 并有多種共軌噴射系統(tǒng)設(shè)計并投產(chǎn)，其中主要以德國的博世、美國的德爾福、日本的電裝為主（如圖 14）。 當(dāng)然，國內(nèi)在電控柴油機系統(tǒng)方面還面臨很多挑戰(zhàn)，如制造工藝不成熟，批量規(guī)模較小；燃油品質(zhì)難以保證；柴油機后處理技術(shù)水平不高等。其次，對于輕卡產(chǎn)品，在批量不大的情況下匹配共軌技術(shù)，可選擇高噴射壓力的 PM 型直列泵 +電子調(diào)速器 +冷卻 EGR 方案，這也是我們的優(yōu)勢。而國外公司提供的產(chǎn)品價格相對較高，供貨價格取決于批量，在目前我國電控柴油機批量還不大的前提下，他們很難拿到比較滿意的價位。目前國內(nèi)柴油電控系統(tǒng)主要有共軌、單體泵等，和國外先進技術(shù)比，雖然還不具備對等的實力，但發(fā)展勢頭良好。這得益于兩方面原因：一是我國原有柴油機使用車輛大都具有自主品牌，二是我國柴油機使用車輛的舒適性要求不高，價格低廉，國外公司與中國企業(yè)競爭不占優(yōu)勢。此外，國內(nèi)共軌系統(tǒng)相關(guān)配套體系不健全，部分零部件還依靠進口，如單片機芯片 、共軌壓力傳感器等。我國部分大學(xué)、研究所和企業(yè)也通過合作或獨立自主研發(fā)，取得了各具特色的研究成果，并有數(shù)十項專利公布。 目前，共 軌燃油噴射系統(tǒng)應(yīng)用十分普遍，博世公司已生產(chǎn)出 2500 萬套共軌系統(tǒng)，并在江蘇無錫投資建設(shè)了技術(shù)中心和工廠，實現(xiàn)了本地化生產(chǎn)。目前博世公司共軌系統(tǒng)在歐洲乘用車和輕型車柴油機上已得到普通應(yīng)用，如德國戴姆勒 奔馳公司 C 系列轎車、意大利 AlfaRemeo156 轎車、德國大眾的奧迪 型 V8 渦輪增壓柴油機、美國通用公司與日本五十鈴公司合資 生產(chǎn)的Duramax6600 柴油機及美國康明斯公司的 和 全電控柴油機等。 電控高壓共軌柴油機的發(fā)展 自從 1991 年日本電裝公司發(fā)表 ECDU2 高壓共軌系統(tǒng)論文以來，國外燃油系統(tǒng)制造商紛紛投入巨額資金和人力開發(fā)共軌系統(tǒng)。該系統(tǒng)擯棄了傳統(tǒng)的泵— 管 — 噴嘴的脈動供油方式，用一個高壓油泵在柴油機的驅(qū)動下，連續(xù)將高壓燃油輸送到共軌管內(nèi)，高壓燃油再由共軌送入各缸噴油嘴，通過控制噴油器上的電磁閥實現(xiàn)噴射的開始和終止（如圖 13 為康明斯柴油機高壓共軌系統(tǒng)）。圖為時間控制式的徑向柱塞分配泵，其明顯特征是泵上裝有油泵控制單元、控制噴油量的噴油控制電磁閥和控制噴油提前角的定時控制電磁閥（如圖 12）。即噴油始點取決于電磁閥關(guān)閉時刻，噴油量取決于電磁閥關(guān)閉時間的長短，因此可以同時控制噴油量淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 和噴油定時。 圖 11 （位置控制式）電控柴油分配泵 第二代 —— 時間控制式 這種系統(tǒng)可以保留原來的噴油泵 — 高壓油管 — 噴油器系統(tǒng)，也可以采用新型高壓燃油系統(tǒng)。圖為第一代電控柴油機分配泵，最明顯的特征就是具有用于調(diào)整控制油量的油量調(diào)節(jié)器及滑套位置傳感器（如圖 11）。這期間經(jīng)歷三代。 早在 20 世紀(jì) 70 年代，人們就開始研究柴油發(fā)動機電子控制技術(shù)來替代機械控制。從結(jié)構(gòu)和功能的角度看，柴油機的電控系統(tǒng)包括燃油系統(tǒng)的電子控制和柴油機空氣供給系統(tǒng)的電子控制。 control principle。 關(guān)鍵詞 ： 高壓共軌；電控柴油機；控制原理；故障診斷 Abstract III Abstract To meet the increasingly stringent diesel emission regulations and to further improve the economy and power of the requirements, electronically controlled high pressure mon rail technology in this context bred. Electronically controlled high pressure mon rail diesel engine as an energysaving e