第4章柴油发动机

1、第4章 柴油机电子控制技术 掌握技能掌握技能 电子控制式喷油泵的检修方法 共轨系统的故障诊断方法 基本概念基本概念 柴油机电子控制系统的工作原理 电子控制式喷油泵的工作原理 共轨系统的工作原理 第4章 柴油机电子控制技术 案例导入 一辆福特F550型V8电控柴油机行驶中熄火，起动困难。检查过 程中又能正常起动，几天后，再次熄火。 检查分析可能是燃油系统出现故障，导致不能起动。将回油管拆 下，打开点火开关，油泵工作，低压系统工作正常。接回油管，喷油 器正常工作。问题应出现在燃油系统高压部分。该车的故障码为： IPR（机油压力传感器）线路故障和ICP（燃油压力传感器）压力异常。 IPR功能是控制机

2、油流量，推动燃油泵给燃油加压。ICP用于检测燃油 压力，并向ECU提供信息。经检查，IPR插头松动造成发动机不能起 动。由于插头松动造成供电及控制回路电阻过大，致使IPR性能下降， 此时发动机虽能起动，但极易熄火。当电路完全断开时，IPR不工作， 发动机不能起动。 根据上述案例，请思考下列问题： （1）柴油机与汽油机的电子控制系统有哪些区别？ （2）柴油机的电控燃油喷射系统是如何工作的。 4.1 柴油机电子控制系统概述 4.1.1柴油机电控系统的组成 按控制方式分类，柴油机电控喷射系统可分 为位置控制和时间控制两大类型。 柴油机电控系统通常由三部分组成：传感器 及其它信号输入装置、电子控制单元

3、（ECU）和 执行器。 4.1.1 柴油机电控系统的组成 1.传感器及其它信号输入装置 (1)加速踏板位置传感器：加速踏板位置传感 器用以检测加速踏板的位置，即发动机的负荷信 号。此信号输入ECU后，与转速信号共同决定柴 油机的喷油量及喷油提前角，是柴油机电控系统 的主控制信号。 (2)转速传感器曲轴位置传感器：用以检测 发动机转速或曲轴位置，与加速踏板位置传感器 共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油机电控系 统的主控制信号。 (3)泵角传感器：检测喷油泵轴转角，与曲轴 位置传感器配合共同控制喷油量，并保证在喷油 正时改变时不影响喷油量。 4.1.1 柴油机电控系统的组成 (4)溢流环位置传感器

4、：检测溢流控制电磁铁的电枢位 置，以反馈控制溢流环的位置。 (5)正时活塞位置传感器：检测电子控制定时器正时活 塞的位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。 (6)控制杆位置传感器：检测电子控制柱塞式喷油泵调 速器中控制杆的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给 ECU。 (7)控制套筒位置传感器：检测电子控制分配式喷油泵 调速器中控制套筒的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈 给ECU。 (8)着火正时传感器：检测燃烧室开始燃烧的时刻，修 正喷油正时。 4.1.1 柴油机电控系统的组成 (9)水温传感器：检测发动机冷却水温度，修 正喷油量及喷油正时。 (10)进气压力传感器：检测进气压力，以修正 喷油

5、量及喷油正时。 (11)进气温度传感器：检测进气温度，以修正 喷油量及喷油正时 (12) A/C开关：空调开关，向ECU输出空调工 作状态信号，是怠速控制信号之一。 (13)动力转向油压开关：检测动力转向管路油 压的变化，所获信号是怠速控制信号之一。 (14)空挡起动开关：向ECU输出自动变速器是 否处于空挡位置的信号，是怠速控制信号。 4.1.1 柴油机电控系统的组成 2.ECU 其核心是单片计算机系统，同时包括一些输入 /输出（I/O）电路等。其负责信息的采集和处理， 计算决策和执行程序，并将结果作为控制指令输 出到执行器。此外，ECU还有通讯功能，即和其 他控制系统进行数据传输与交换，再

6、根据汽车其 它系统的实时情况，适当修正喷油系统的执行指 令。例如，适当修正喷油量，喷油提前角等。 4.1.1 柴油机电控系统的组成 3.执行器 柴油机电控系统的执行器也是由执行电器和 机械执行机构两部分组成，其功用是根据ECU的 执行指令，调节喷油量和喷油正时等，从而调节 柴油机的运行状态。执行器主要有：电动调速器、 溢流控制电磁铁、电子控制正时控制阀、电子控 制正时器、电磁溢流阀、高速电磁阀和电子液力 控制喷油器等。这些执行器实质上是电磁铁、螺 旋管、直流电动机、步进电动机和力矩电动机等。 4.1.2柴油机电控系统的工作原理 1.基本工作原理 图为电控柴油喷射系统的控制原理图。 4.1.2柴

7、油机电控系统的工作原理 2.主要控制功能 (1)喷油量的控制 ECU根据加速踏板位置传感器和转速传感器的输入信 号，计算出基本喷油量；然后根据水温传感器、进气温度 传感器、进气压力传感器以及电动机等的信号，对基本喷 油量加以修正；再与控制套筒位置传感器的信号进行比较 后，产生与两者差值成比例的驱动电流，执行器根据此驱 动电流进行动作，使油门拉杆移动到目标位置，最后确定 最佳喷油量。 4.1.2柴油机电控系统的工作原理 (2)怠速转速的控制 柴油机怠速不稳，在机械式控制中用两速调速器加以 控制。ECU根据加速踏板传感器、车速传感器、起动信号 及转速等信号，决定怠速控制何时开始。再根据水温传感 器

8、、空调器等信号，算出所设定的怠速转速以及相应的喷 油量。为了使怠速保持稳定，也可以根据发动机转速的反 馈信号不断修正喷油量。 (3)起动喷油量的控制 柴油机低温起动时，由于发动机的摩擦大，起动性较 差，因此低温起动时，柴油机必须加大喷油量，使柴油机 发出的转矩大于自身的摩擦力矩。在电控柴油喷射系统中， 由油门和转速决定基本喷油量，由水温传感器等信号决定 起动补偿油量。 4.1.2柴油机电控系统的工作原理 (4)喷油量不均匀的修正 在多缸柴油机工作时，即使喷油量控制指令值一定， 各缸喷油泵的性能差异仍将导致各缸喷油量的差异，从而 引起发动机转速波动，产生怠速颤振。柴油机电控系统可 通过各缸在作功

9、冲程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的 差异，利用电磁攫流阀的快速响应性及时修正各缸的喷油 量，即按各缸间转速无波动偏差控制各缸的喷油量，以降 低发动机转速的波动。 4.1.2柴油机电控系统的工作原理 (5)喷油定时的控制 电控柴油喷射系统能够较精确地控制喷油定时。首先， 根据柴油机转速、负荷和冷却水温信号计算确定喷油始点 的目标值。其次，通过检测上止点参考脉冲和喷嘴针阀升 程传感器输出脉冲之间的夹角，计算实际喷油始点。将两 者相比较，决定最佳喷油始点后，控制电磁阀确定作用在 喷油提前器活塞上的控制油压移动活塞位置，改变发动机 驱动轴和凸轮轴之间的相位，以调节喷油定时。 (6)废气再循环（EGR）系统 通过控制参与再循环的废气量以减少废气中的NO x排 放量，与汽油机电控系统相同。 4.2 电子控制柴油机喷射系统电子控制柴油机喷射系统 4.2.1电子控制式喷油泵 1.电子控制分配式喷油泵 1)位置控制型电子控制分配式喷油泵 位置控制型电子控制分配式喷油泵的典型组 成如图所示。 4.2.1电子