项目七柴油机电控燃油喷射系统检修

1、柴油机电控系统基本组成与功能柴油机电控系统基本组成与功能7.1电控泵喷嘴喷射系统电控泵喷嘴喷射系统7.2单体泵电控燃油喷射系统单体泵电控燃油喷射系统7.3训练项目及技能、素质要求训练项目及技能、素质要求7.5共轨式电控燃油喷射系统共轨式电控燃油喷射系统7.47.1.1 柴油机电控技术的发展柴油机电控技术的发展 柴油机电控技术是在解决能源危机和柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。的电子控制技术平台上发展起来的。 汽油机电控技术的发展为柴油机电控汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经

2、验。技术的发展提供了宝贵经验。 三代电控燃油喷射系统介绍如下。三代电控燃油喷射系统介绍如下。1第一代（位置控制方式）第一代（位置控制方式） 第一代保留了传统柴油机供给系统第一代保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构，只是取消了机械控的基本组成和结构，只是取消了机械控制部件（调速器等），增加了传感器、制部件（调速器等），增加了传感器、ECU、执行器等组成的控制系统，使控、执行器等组成的控制系统，使控制精度和响应速度得以提高。制精度和响应速度得以提高。 第二代基本保留了传统燃油供给系第二代基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构，通过高速电磁阀直接统的组成和结构，通过高速电磁阀直接控制高压燃油的适

3、时喷射。控制高压燃油的适时喷射。 一般情况下，电磁阀关闭，执行喷一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷油结束。油；电磁阀打开，喷油结束。 为此可实现供油量控制，又可实现为此可实现供油量控制，又可实现供油正时的控制。供油正时的控制。 第三代是国外于第三代是国外于20世纪世纪90年代中期年代中期研制的一种新型柴油机电控技术。研制的一种新型柴油机电控技术。 它基本改变了传统燃油供给系统的它基本改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正特征，

4、直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行时间进行时间-压力控制。压力控制。1提高了发动机的动力性和经济性提高了发动机的动力性和经济性2提高了发动机的工作可靠性提高了发动机的工作可靠性3控制速度快、控制精度高控制速度快、控制精度高4改善了低温起动性改善了低温起动性5降低氮氧化物和烟度的排放降低氮氧化物和烟度的排放6提高发动机运转稳定性提高发动机运转稳定性7适应性广适应性广8电控系统的主要控制量（喷油量和喷电控系统的主要控制量（喷油量和喷油正时）油正时）9电控系统的多样化电控系统的多样化10有利于控制涡轮增压有利于控制涡轮增压 虽然柴油机

5、电控系统存在多样化、执虽然柴油机电控系统存在多样化、执行器的结构复杂化等特点，但其基本组成行器的结构复杂化等特点，但其基本组成与汽油机电控系统一样，也是由信号输入与汽油机电控系统一样，也是由信号输入装置、装置、ECU和执行器三部分组成，如图和执行器三部分组成，如图7-1所示。所示。 反馈信号传感器 转速传感器或曲轴位置传感器 冷却液温度传感器 加速踏板位置传感器 燃油温度传感器 CCS 控制开关 车速传感器 A/C 开关 E/G 开关 离合器开关 转速表 空挡起动开关 电子调速器、正时 控制电磁阀等执行器 故障指示灯 CCS 指示灯 ECU 图图7-1 柴油机电控系统的基本组成柴油机电控系统的

6、基本组成（1）加速踏板位置传感器。）加速踏板位置传感器。（2）转速传感器或曲轴位置传感器。）转速传感器或曲轴位置传感器。（3）反馈信号传感器。）反馈信号传感器。（4）冷却液温度传感器。）冷却液温度传感器。（5）进气温度传感器。）进气温度传感器。 图图7-2 着火正时传感器着火正时传感器1线束连接器；线束连接器；2壳体；壳体；3石英晶体棒；石英晶体棒；4光敏晶体管光敏晶体管（6）燃油温度传感器。）燃油温度传感器。（7）进气压力传感器。）进气压力传感器。（8）信号开关。）信号开关。2ECU3执行器执行器 输入处理电路 稳压电路 A/D 转换电路 模拟信号 数字信号 蓄电池 计算机 RAM CPU

7、ROM 输出电路 执行元件 图图7-3 柴油机电控系统柴油机电控系统ECU的组成框图的组成框图1燃油喷射控制燃油喷射控制 （1）喷油量控制。）喷油量控制。 （2）喷油正时控制。）喷油正时控制。 柴油机基本喷油提前角控制模型如柴油机基本喷油提前角控制模型如图图7-5所示。所示。图图7-4 柴油机基本喷油量控制模型图柴油机基本喷油量控制模型图 图图7-5 柴油机基本喷油提前角控制模型图柴油机基本喷油提前角控制模型图（3）喷油速率和喷油规律的控制。）喷油速率和喷油规律的控制。（4）喷油压力的控制。）喷油压力的控制。2怠速控制怠速控制（1）怠速转速控制。）怠速转速控制。（2）怠速时各缸均匀性的控制。）

8、怠速时各缸均匀性的控制。（1）进气节流控制。）进气节流控制。（2）可变进气涡流控制。）可变进气涡流控制。（3）可变配气正时控制。）可变配气正时控制。4增压控制增压控制5排放控制排放控制6起动控制起动控制7巡航控制巡航控制8故障自诊断和失效保护故障自诊断和失效保护9柴油机与自动变速器的综合控制柴油机与自动变速器的综合控制 电控泵喷嘴喷射系统又可简称为泵喷电控泵喷嘴喷射系统又可简称为泵喷嘴系统，典型泵喷嘴系统的组成如图嘴系统，典型泵喷嘴系统的组成如图7-6所所示。示。 在汽车行驶过程中，各传感器将反映在汽车行驶过程中，各传感器将反映汽车运行状况的电信号输送给汽车运行状况的电信号输送给ECU，并由，

9、并由ECU进行处理。进行处理。 利用这些信息，利用这些信息，ECU能够对车辆，特能够对车辆，特别是对发动机实施开环和闭环控制，以确别是对发动机实施开环和闭环控制，以确保最佳的车辆运行状态。保最佳的车辆运行状态。图图7-6 典型泵喷嘴系统图典型泵喷嘴系统图1燃油箱；燃油箱；2燃油滤清器；燃油滤清器；3带单向阀的燃油泵；带单向阀的燃油泵；4压力限制器；压力限制器；5燃油冷却器；燃油冷却器；6泵喷油器；泵喷油器；7燃油温度传感器；燃油温度传感器；8ECU；9加速踏板位置传感加速踏板位置传感器；器；10车速传感器；车速传感器；11制动接触器；制动接触器；12进气温度传感器；进气温度传感器；13凸轮轴位

10、置传感器；凸轮轴位置传感器；14进进气温度传感器；气温度传感器；15增压压力传感器；增压压力传感器；16进气管活门；进气管活门；17空气流量计；空气流量计；18冷却液温度传冷却液温度传感器；感器；19曲轴位置传感器曲轴位置传感器图图7-7 泵喷嘴结构泵喷嘴结构1喷油器；喷油器；2气缸盖；气缸盖；3柱塞；柱塞；4凸轮；凸轮；5高速电磁阀高速电磁阀 泵喷嘴的工作原理可分成泵喷嘴的工作原理可分成4个行程，个行程，如图如图7-8所示。所示。 （1）吸油行程。）吸油行程。 （2）预备行程。）预备行程。 （3）输油行程和喷油行程。）输油行程和喷油行程。 （4）残余行程。）残余行程。图图7-8 泵喷嘴的工作

11、原理图泵喷嘴的工作原理图1驱动凸轮；驱动凸轮；2泵柱塞；泵柱塞；3回位弹簧；回位弹簧；4高压腔高压腔（分泵腔）；（分泵腔）；5电磁阀针阀；电磁阀针阀；6电磁阀阀腔；电磁阀阀腔；7进油通道；进油通道；8回油通道；回油通道；9线圈；线圈；10电磁阀阀座；电磁阀阀座；11喷油器针阀喷油器针阀 单体泵电控系统是在泵喷嘴的基础单体泵电控系统是在泵喷嘴的基础上衍生出来，除了压力较泵喷嘴稍低一上衍生出来，除了压力较泵喷嘴稍低一点外，其他功能基本和泵喷嘴相近，在点外，其他功能基本和泵喷嘴相近，在货车、客车等大功率的中、低速柴油机货车、客车等大功率的中、低速柴油机上应用较普遍。上应用较普遍。 与有泵喷嘴电控系统

12、和共轨系统相与有泵喷嘴电控系统和共轨系统相比，单体泵电控系统具有成本低、性能比，单体泵电控系统具有成本低、性能可靠、寿命长、故障率低、维修方便等可靠、寿命长、故障率低、维修方便等优点。优点。1成本优势成本优势2可靠性和寿命优势可靠性和寿命优势3适应性优势适应性优势 在单体泵电控系统中，柴油机每个在单体泵电控系统中，柴油机每个气缸均配装一个电控单体泵，燃油喷射气缸均配装一个电控单体泵，燃油喷射由各自的喷射单元来完成。由各自的喷射单元来完成。 图图7-9 电控单体电控单体 1高速电磁阀；高速电磁阀；2柴油机；柴油机；3泵油柱塞；泵油柱塞； 4柱塞弹簧；柱塞弹簧；5滚轮体；滚轮体；6滚轮滚轮 图图7

13、-10 电控变量柱塞单体泵电控变量柱塞单体泵1高速电磁阀；高速电磁阀；2增压套筒；增压套筒； 3泵油柱塞；泵油柱塞；4柱塞套筒柱塞套筒1油门油量控制油门油量控制 根据油门开度与柴油机转速计算出根据油门开度与柴油机转速计算出油门油量，从而司机可以控制柴油机转油门油量，从而司机可以控制柴油机转速与车辆运行速度。速与车辆运行速度。2目标喷油定时控制目标喷油定时控制 根据排放、油耗、功率和其他性能根据排放、油耗、功率和其他性能（如冷起动、噪声）等多方面综合要求（如冷起动、噪声）等多方面综合要求确定最优喷油定时。确定最优喷油定时。3油量及喷油定时的补偿控制油量及喷油定时的补偿控制 根据环境参数、运行参数

14、的变化，根据环境参数、运行参数的变化，如大气压力、大气温度，冷却水温、机如大气压力、大气温度，冷却水温、机油。油。 油门踏板及发动机转速决定基本起动油门踏板及发动机转速决定基本起动油量和定时，通过水温补偿与喷油定时调油量和定时，通过水温补偿与喷油定时调节快速实现冷起动节快速实现冷起动暖机暖机怠速全过程。怠速全过程。 通过各缸爆发转速与平均转速比较，通过各缸爆发转速与平均转速比较，对各缸进行油量调节，实现稳定怠速。对各缸进行油量调节，实现稳定怠速。5智能动力控制智能动力控制 短期超载，即短期增大输出扭矩的短期超载，即短期增大输出扭矩的限制值，以方便驾驶员不换挡爬坡。限制值，以方便驾驶员不换挡爬坡

15、。6可变怠速仲裁控制可变怠速仲裁控制 根据各种温度、蓄电池电压与空调根据各种温度、蓄电池电压与空调请求调节怠速运行速度。请求调节怠速运行速度。 ECU可以监测和发现电控系统故障，可以监测和发现电控系统故障，并向使用、维修人员及时显示。并向使用、维修人员及时显示。 若传感器出现故障，可直接利用储存若传感器出现故障，可直接利用储存在在ECU中不经修正的目标值或用传感器继中不经修正的目标值或用传感器继续工作。续工作。 若若ECU本身出现故障，则切换到备用本身出现故障，则切换到备用回路继续工作。回路继续工作。 在高转速运行或冷机状态下限制喷在高转速运行或冷机状态下限制喷油量，避免柴油机受过大的机械应力

16、或油量，避免柴油机受过大的机械应力或热负荷。热负荷。 根据柴油机转速与其他车辆运行参根据柴油机转速与其他车辆运行参数，对指令油量进行限制，从而保证柴数，对指令油量进行限制，从而保证柴油机免受因过大的机械应力与热负荷而油机免受因过大的机械应力与热负荷而导致的损害。导致的损害。7.4.1 柴油机共轨技术概述柴油机共轨技术概述 图图7-11 高压共轨式电控燃油喷射系统结构图高压共轨式电控燃油喷射系统结构图 图图7-12 博世柴油机高压共轨喷射系统实物图博世柴油机高压共轨喷射系统实物图 图图7-13 博世第三代共轨系统用压电式喷油器实物图博世第三代共轨系统用压电式喷油器实物图 图图7-11所示为高压共

17、轨式电控发动系所示为高压共轨式电控发动系统的组成，它可以划分为下述统的组成，它可以划分为下述4个部分。个部分。 燃油低压子系统包括油箱、输油泵、燃油低压子系统包括油箱、输油泵、滤清器和低压回油管。滤清器和低压回油管。 共轨压力控制子系统包括高压泵、高共轨压力控制子系统包括高压泵、高压油管、共轨压力控制阀（压油管、共轨压力控制阀（Pressure Control Valve，PCV）、共轨、共轨压）、共轨、共轨压力传感器，以及提供安全保障的安全泄力传感器，以及提供安全保障的安全泄压阀和流量限制阀。压阀和流量限制阀。 燃油喷射控制子系统包括带有电磁阀燃油喷射控制子系统包括带有电磁阀的喷油器、凸轮轴

18、和曲轴传感器等。的喷油器、凸轮轴和曲轴传感器等。 电控发动机管理系统包括电子控制单电控发动机管理系统包括电子控制单元和发动机的各种传感器。元和发动机的各种传感器。 从上述可以看出，与第二代时间控从上述可以看出，与第二代时间控制式系统相比，第三代高压共轨系统在制式系统相比，第三代高压共轨系统在结构上增加了共轨压力控制子系统。结构上增加了共轨压力控制子系统。 下面以下面以Bosch公司的共轨系统为例，公司的共轨系统为例，介绍共轨系统的主要技术特点。介绍共轨系统的主要技术特点。1高压泵高压泵2PCV3共轨组件共轨组件4电磁阀式喷油器电磁阀式喷油器图图7-14 高压泵的纵向结构示意图高压泵的纵向结构示

19、意图 图图7-15 高压泵的横向结构示意图高压泵的横向结构示意图 图图7-16 压力控制阀压力控制阀PCV图图7-17 共轨组件共轨组件图图7-18 Bosch共轨式喷油器的结构简图共轨式喷油器的结构简图 从以上分析得出高压共轨系统具有从以上分析得出高压共轨系统具有以下特点。以下特点。 共轨压力的闭环控制：共轨上的压力共轨压力的闭环控制：共轨上的压力传感器实时反馈共轨中的压力，通过控传感器实时反馈共轨中的压力，通过控制制PCV的电流来调整进入共轨的燃油量的电流来调整进入共轨的燃油量和轨道压力，形成独立的共轨压力闭环和轨道压力，形成独立的共轨压力闭环子系统。子系统。 喷油过程控制：喷油器电磁阀直

20、接对喷油过程控制：喷油器电磁阀直接对喷油定时和喷油脉宽进行控制，结合灵喷油定时和喷油脉宽进行控制，结合灵活的预喷射、主喷射和后喷射以及共轨活的预喷射、主喷射和后喷射以及共轨压力控制，实现对喷射速率、喷射定时压力控制，实现对喷射速率、喷射定时和喷射压力以及喷油量的综合控制。和喷射压力以及喷油量的综合控制。 高压泵的体积较小，而且一般采用齿轮高压泵的体积较小，而且一般采用齿轮驱动的方式。由于共轨中的蓄压就是喷油驱动的方式。由于共轨中的蓄压就是喷油器的喷射压力，最高压力可达器的喷射压力，最高压力可达150MPa，因，因此称为高压共轨。此称为高压共轨。 共轨沿发动机纵向布置，高压泵、共轨共轨沿发动机纵

21、向布置，高压泵、共轨和喷油器各自的位置相互独立，便于在发和喷油器各自的位置相互独立，便于在发动机安装和布置。动机安装和布置。 从技术总体实现难度上看，共轨系统组从技术总体实现难度上看，共轨系统组成较复杂，机械、液力和电子、电磁阀耦成较复杂，机械、液力和电子、电磁阀耦合程度高，加工制造、控制匹配要求的水合程度高，加工制造、控制匹配要求的水平高，与第二代时间控制式相比，具有更平高，与第二代时间控制式相比，具有更好性能的同时，开发难度也更大。好性能的同时，开发难度也更大。 高压共轨系统在大量应用的同时，还高压共轨系统在大量应用的同时，还在向更高的水平发展。在向更高的水平发展。 需要注意的是：维修时，

22、如果更换需要注意的是：维修时，如果更换了喷油阀，则必须对喷油阀进行与喷射了喷油阀，则必须对喷油阀进行与喷射系统匹配的操作，同时还要进行喷油量系统匹配的操作，同时还要进行喷油量对比（对比（IMA）试验。）试验。图图7-19 压电喷油阀结构图压电喷油阀结构图 图图7-20 喷油阀中的模块结构喷油阀中的模块结构 图图7-21 喷油阀中的切换阀结构喷油阀中的切换阀结构7.5.1 训练项目训练项目 本项目需实施的训练项目如下。本项目需实施的训练项目如下。1本项基本训练项目本项基本训练项目项目项目7-1电控柴油机电子控制系统的检修电控柴油机电子控制系统的检修项目项目7-2电控柴油机燃油故障检修电控柴油机燃

23、油故障检修项目项目7-3电控柴油机喷油器故障检修电控柴油机喷油器故障检修项目项目7-4电控柴油机增压控制系统的检修电控柴油机增压控制系统的检修项目项目7-5电控柴油机起动困难故障检修电控柴油机起动困难故障检修项目项目7-6电控柴油机怠速不稳故障检修电控柴油机怠速不稳故障检修 （1）认识柴油机电控系统总体构成。）认识柴油机电控系统总体构成。 （2）电控系统中各传感器电源、信号、）电控系统中各传感器电源、信号、信号线路的检查，数据流、波形分析。信号线路的检查，数据流、波形分析。 （3）电控系统中各执行器电源、控制信）电控系统中各执行器电源、控制信号、信号线路的检查，主动测试，控制号、信号线路的检查，主动测试，控制信号波形分析。信号波形分析。 （4）电控柴油机起动困难、怠速不稳等）电控柴油机起动困难、怠速不稳等故障原因分析、检修计划制定，利用检故障原因分析、检修计划制定，利用检修仪器、设备进行故障检修。修仪器、设备进行故障检修。 项目实施时参考学习材料进行。项目实施时参考学习材料进行。1基础技能基础技能 （1）能认识柴油机电控系统基本组成结