电控柴油发动机技术讲座3

1、 电子控制单元是电控发动机的控制中心，通过接收各传感器传送来的发动机运行信息，加以运算、处理后控制各执行器动作。ECU还包含着一个监测模块。ECU和监测模块相互监测。如果发现故障，它们中的任何一个都可以独立于另一个而切断喷油。 2、电子控制单元（ECU或ECM）柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 ECU采用了在发动机上的安装方式，为了防止发动机机体的温度传递到ECU上，所以在ECU和发动机的机体之间增加了一个冷却盒，以此来保证ECU能在允许的温度（105）下工作。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 3、执行机构、执行机构 柴油机控制系统的执行器主要是

2、喷油控制执行器和调压阀 ，此外还有废气再循环控制阀、涡轮废气旁通阀、冷却风扇离合器、发动机制动控制阀、发动机断油停机电磁阀等。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 1）调压阀）调压阀 调压阀也叫油量计量装置或油量调节器，作用是电控单元ECU根据发动机的运行状况发出的指令自动调节、保持共轨中的压力。当共轨压力过高时，调压阀打开，一部分燃油经回油管流回油箱；当共轨压力过低时，调压阀关闭，高压端对低压端密封。调压阀安装在高压油泵上。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 活动铁心将一钢球压入密封座，使高压端对低压端密封，弹簧将活动铁心往下压。电磁线圈通电时产生一

3、个向下的电磁力，电磁吸力的大小与控制电流成正比，控制电流的变化通过脉宽调制来实现（调制频率一般为1KHZ）。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 2）喷油器）喷油器 根据工作原理的不同，有电磁式喷油器和压电式喷油器两种结构形式。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 （1）电磁式喷油器柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理轨压喷油器水温大气压力岐管温度和压力机油压力凸轮轴转速曲轴转速电控模块通讯口轨压调节阀喷油器喷油器ECM、传感器、执行器的位置、传感器、执行器的位置a电磁阀不通电

4、时，回油节流孔关闭，进油节流孔的进油使控制室中建立起与共轨中相同的压力，作用在柱塞上的液压力大于作用在喷油嘴针阀承压面上的力（即：控制腔压力针阀弹簧压力 针阀腔压力），针阀关闭，因此喷油嘴针阀被压在座面上，从而没有燃油进入燃烧室。b电磁阀通电：球阀开启，打开回油节流孔，燃油从控制室流入上面的空腔，并经回油通道回流到油箱，控制室内的压力下降，当作用在控制活塞上的液压力低于作用在喷油嘴针阀承压面上的作用力（即：控制腔压力针阀弹簧压力 针阀腔压力）时，喷油嘴针阀立即开启，燃油通过喷油孔喷入燃烧室。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统

5、的结构原理 n喷油器的控制电流、开启时间和喷油量 喷油器喷油特性曲线喷油器喷油特性曲线 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 （2）压电式喷油器 压电效应n当离子构成的晶体（电气石、石英、酒石酸钾钠）发生变形时，在它的某些相应的晶面上会产生异号电荷（产生一个电势）正压电效应。若在这类晶体施加上电场时，不仅会产生极化还会产生应变或应力逆压电效应（也称电致伸缩效应），此时晶体会被拉长。n压电效应开关阀中一般采用石英晶体，结构采用多层技术，由20200um陶瓷层烧结而成，层与层之间有电极。压电晶体式喷油器主要由带弹簧的多孔油嘴、控制活塞、进出油节流孔、二位二通阀、压电晶体部件等组

6、成。 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 高压燃油从共轨中进入喷油器后，一路由通道进入喷油器盛油槽，作用于针阀锥面上；一路通过节流孔进入活塞顶部油腔1。a.当压电晶体不通电时，单向阀1关闭，油阀中的燃油通过推动活塞杆，关闭喷油嘴，喷油器不喷油。 b.当压电晶体通电后，压电晶体伸长，推动大活塞压缩油腔2中的燃油，再推动小活塞，将单向阀1中的钢球推离锥面，从而使油腔1中的燃油经过通道1、单向阀1及通道2回流到油箱。活塞杆上部卸压，针阀在盛油槽中的燃油压力作用下，克服复位弹簧的作用力，向上运动，从而开启喷油嘴，开始喷油。由于大、小活塞的面积比大于1，因此小活塞位移被放大了。 c

7、.若压电晶体断电，单向阀落座，活塞杆向下运动，关闭喷油嘴。压电晶体式喷油器结构示意图压电晶体式喷油器结构示意图柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 回油节流孔偶合元件以共轨压力流入的燃油阀销节流阀板针阀弹簧高压低压压电晶体式喷油器工作原理压电晶体式喷油器工作原理 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 4、控制电路四、电控柴油发动机控制四、电控柴油发动机控制1、控制目标、控制目标 1）改善柴油机的调速控制，由电控调速器取代机械调速器，消除机械调速器中的机械滞后和误差，而且，控制单元可以通过调整喷油量和喷油定时等，使转速控制更加精确。 2）改善柴油机的燃油经

8、济性，控制单元通过传感器实时监测柴油机的工况，及时调整喷油量、喷油定时、冷却液温度、增压压力等，使柴油机的燃油经济性得到进一步提高。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 3）改善柴油机的冷起动性，柴油机控制单元通过监测冷却液温度或机油温度，判定柴油机起动时的热状态，一方面可以控制冷起动预热或其他辅助措施(如自动喷入冷起动液等)，另一方面可以自动优化喷油量和喷油定时，使冷起动变得较为容易，并减少冷起动时的白烟排放。有的柴油机计算机控制系统在冷起动以后会使柴油机处于高怠速运转状态（800850r/min），并在柴油机温度达到设定的最低工作温度前，会忽略节气门的改变，对柴油机进行

9、保护。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 4）降低柴油机的微粒和有害气体排放，柴油机控制单元根据节气门位置、冷却液或机油温度和涡轮增压压力可以精确地控制喷油定时和喷油量，能够显著降低柴油机在稳态和瞬态工况下的微粒及有害气体排放。 5）降低柴油机的运转噪声，柴油机控制单元通过优化喷油定时和喷油过程，在不牺牲动力性和燃油经济性的前提下，能够降低燃烧噪声。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 6）实现功率分级设定，对于型号既定的发动机，可以通过改变程序中的相关数据重新设定柴油机的额定功率。 7）实现自诊断和安全保护，便于维修，通过自诊断判定故障状态，通过故障

10、安全措施保护柴油机，以防故障扩大，并为排除故障提供指导。 8）防止发动机非授权起动，起到汽车防盗作用。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 2、控制功能、控制功能 不同的柴油机计算机控制系统所采用的控制内容和控制策略会有所不同，但喷油量和喷油定时是各种柴油机计算机控制系统最基本的和最主要的控制内容，即所有的控制功能均是通过喷油量和喷油定时的改变来实现的。在柴油机运转过程中，控制单元根据加速踏板位置传感器和转速传感器的信号和存储的喷油量及喷油定时控制脉谱决定基本喷油量和喷油定时，再根据环境状况（大气温度及大气压力）和运转参数（冷却液温度及机油温度）对基本喷油量和喷油定时进行修

11、正和补偿。并根据柴油机转速信号和存储的调速特性脉谱、烟度控制脉谱对转速进行监测和控制。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 1）起动控制 发动机起动时，ECU需要知道的2个条件，即喷油正时、共轨压力或起动喷油量，如果失去了共轨压力信号，系统便失去了燃油喷控制的重要参量，此时系统便控制发动机不能起动，共轨压力达不到25 MPa以上时，系统不会向喷油器供电 ，通过曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的信号，ECU可以汁算出当前的曲轴位置，系统判断出1缸上止点后，ECU向喷油器下达喷油指令；起动时的喷油量要能够保证发动机快速起动，燃油燃烧的快慢除受起动时燃烧室的压力影响之外，还受到温

12、度的影响，ECU会根据水温传感器传输的水温信号加大起动时的喷油量，确保起动一次成功。 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 2）怠速控制（1）怠速工况下要考虑发动机工作的稳定性、输出足够的怠速转矩、缩短发动机的暖机时间等因素。（2）不同档位，因传动比不同，对输出转矩的要求也不问，ECU要根据车速传感器的信号，判断出当前档位，对喷油量进行调整。（3）额外负荷包括空调压缩机、发电机等，开空调时或蓄电池电压低时，发动机要加大喷油量，以确保输山转矩不下降。（4）低温起动后，怠速工况下发动机要依据水温传感器采集的水温信号来适当加大喷油量，缩短暖机时间。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油

13、机共轨喷射系统的结构原理 3）驱动模式控制 （1）驱动模式下驾驶员的意愿是系统没定当前主喷油量的主要依据，体现驾驶员意愿的便是电子加速踏板。（2）油门踏板开度的大小通过踏板内部的滑动电阻器转换成电信号，ECU根据此信号，确定驱动模式下的主喷油量。（3）同时，系统为了防止发动机飞车，ECU采集转速信号，当转速达到系统设定的最高转速时，ECU会控制喷油器停止喷油，避免转速继续升高。 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 4）平稳运转控制 为了保证发动机各缸工作状态的稳定性，ECU通过转速传感器能够测得曲轴在各缸的瞬间曲轴转速。如某缸因密封不良导致该缸用力过低，体现在曲轴转速上便

14、是排气行程转速快，做功行程转速慢，由此ECU适当加大该缸的喷油量，使各个缸的转速趋于一致，这就是平稳运转控制 。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 5）供油量限制 一旦检测到电控系统自身有问题时，发动机将起动性能降低、相应的性能下凋量与超出或低于设定值的偏差有关，当发动机失去某个重要信号时，系统去采用一个替代值，并以此为基准进行喷油或限制发动机的最高转速。如失去水温信号时，系统按照水温在-4的状态下喷油，同时开启电子风扇，当水温超过一定温度（如105）时，系统限制喷油量。当发动机转速超过系统没定的最高转速时，系统会自动断油，以免发动机飞车。强制怠速时，当发动机转速超过一定

15、转速时，系统也会自动断油。当电子加速踏板信号、转速信号以及电磁阀驱动信号有问题时，发动机也会限制发动机的最大扭矩，防止发动机损坏。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 6）燃油加热(非ECU功能) 因为发动机油泵靠燃油润滑，因此要求燃油温度不能低于一定值，燃油细滤器中的控制器会根据当前发动机温度启动燃油加热器。燃油加热器集成在发动机燃汕细滤器上。7）发动机停机 在异常的条件下，如果操作者在起动开始时就诊断出有问题，系统将阻止起动，发动机将被停机。以下几种条件下会导致停机：冷却液温度太高；发动机燃油系统有致命故障；低压油路有泄漏或供油不畅；进气温度太高等。柴油机共轨喷射系统的

16、结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理 柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理8） 发动机排气制动(可选) 通过驾驶室内排气制动开关,驾驶员可以通知ECU现在进入到排气制动状态，ECU会采取减油措施。但是排气制动不是由ECU进行控制，仍与原机械发动机控制方式相同。 9) 最大车速限制(可选) 最人车速控制功能设定最大的行车速度限制，防止驾驶员超速行驶； 最大车速限制值由电控系统预先编程设定。柴油机共轨喷射系统的结构原理柴油机共轨喷射系统的结构原理10）冷起动预热（可选） 为适应寒区车辆冷起动，发动机叫以进行冷起动预热，预热时间长短由ECU内相应的脉谱图控制。11）自诊断功能 电

17、控系统具有实叫自诊断功能，一旦电控单元检测出故障，会将故障信息以及当前的环境信息存储到电控单元中，同时在仪表板上的故障指示灯闪亮，通知驾驶员需要去维修站进行维修。在维修站由维修人员使用专门的诊断工具连接到诊断接口上读取故障信息，一、电控柴油发动机使用与维修注意事项 1不论发动机运转与否，只要点火开关接通，决不可断开电子装置的电源。 2拆卸电控系统各插接器时，应先关闭点火开关或拆下蓄电池的搭铁线。 3对装有电控系统的汽车进行电焊时，应断开电控单元的供电回路。 4在拆下蓄电池搭铁线时应先读取故障代码，以免电脑内所存储的故障代码丢失，给以后的故障诊断带来困难。 5检测电脑及其传感器时，由于其过流能力

18、较小，因此，应避免使用试灯对其相关电路进行试验；尽量采用内阻较大的数字式仪表检测电脑及其传感器；严禁使用刮火法试验电路是否有电。电控柴油发动机使用与维修电控柴油发动机使用与维修6应注意电子装置的防水。例如在汽车涉水后造成电脑进水时，应立即熄火并拆下蓄电池的搭铁线，而不能反复起动发动机，否则会烧坏电脑。 7对电控系统的故障检测应遵循故障代码优先的原则，即在故障指示灯点亮时，应首先读出故障代码，并根据故障代码所提示的线索查找故障。8 应注意判断故障现象是否与电控系统有关，在大多数情况下，电控发动机的故障并不一定是电喷系统的问题，而是与常规发动机相同的机械和燃油管路方面的故障。如故障指示灯不点亮，维

19、修者应该主要检查机械故障；当故障指示灯点亮时，说明出现了电喷系统方面的故障，此时维修者可读取故障码，进行相应的诊断工作。如非经过专门培训的维修人员，建议不要试图维修，而是尽快通知专业人员进行维修。电控柴油发动机使用与维修二、电控柴油发动机故障诊断方法 1.直观诊断 直观诊断就是通过人的感觉器官对汽车故障现象进行看、问、听、试、嗅等，了解和掌握故障现象的特点，通过人的大脑进行分析、判断得出结论的诊断方法。如通过观察柴油机的排烟振动、温升等故障特征，判断故障情况。根据柴油机异常声音凭听觉判断故障部位性质及程度。 电控柴油发动机使用与维修 2.利用随车自诊断系统诊断 电控汽车上都配备了故障自诊断系统

20、。随车诊断是利用汽车上电子系统所提供的诊断功能对汽车故障进行诊断的方法。电子控制燃油喷射系统有关传感器、执行机构以及相关电路有故障时，ECU中的故障检测系统会将所检测到的可能故障以代码的形式储存在ECU中，诊断时维修人员可通过仪表板上的故障警告灯，或通过专用的故障诊断接口读出，这就为汽车故障诊断提供了极大的方便。故障自诊断功能已经成为新车出厂和修理厂故障检测不可缺少的重要手段。电控柴油发动机使用与维修 3.数据流分析法 利用随车诊断系统在多数情况下能判明故障可能发生的原因和部位，但是对于一些复杂的故障，若仅仅依靠故障代码寻找故障，往往会出现判断上的失误，因为故障代码仅仅是控制器认可或否定的界定结论，不一定是汽车真正的故障部位。因此最为可行的方法就是利用故障诊断扫描仪进行数据流的检测和显示，动态研究汽车电控系