项目二 柴油机电子控制喷油系统

项目二柴油机电子控制喷油系统【项目描述】学习目标：1.掌握柴油机电子控制喷油系统的类型和工作原理；2.掌握柴油机电子控制喷油系统的控制特点。工作任务：1.会柴油机电子控制喷油系统的结构认识及特点；2.会对共轨燃油喷射系统电子元器件进行检测。【必备知识】一、位置控制系统位置控制系统只是对齿条或者油量控制滑套的运动位置予以电子控制,即采用电子调速器代替机械调速器。采用旋转电磁铁来直接控制泵油柱塞上的滑套，实现喷油量控制，如图图5-34所示。通过控制旋转电磁铁线圈的电流，可使其转子在0º～60º范围内旋转，然后利用装在转子轴上、并且与控制轴套啮合的一只钢球来移动泵油柱塞上的滑套，从而控制喷油量，而检测转子角度控制滑套位置的是一种无触点的电感式角位移传感器，如图5-35所示。图5-34位置控制系统图5-35电感式角位移传感器二、时间控制系统时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃油，如图5-36所示。当电磁溢流阀通电切断溢油通路时，燃油则经喷油器喷入燃烧室。当电磁溢流阀断电，溢油通路即被打开，喷油即可停止。这样，可取消原分配泵中的溢油滑环，以及位置控制式分配泵中的线性（比例）电磁铁、还有溢油滑环位置传感器，使泵结构大为简化。该系统能自由控制喷油量和喷油定时，喷射压力高(峰值压力可达240MPa)，但其无法实现喷油压力的灵活调节，且较难实现预喷射或分段喷射。图5-36时间控制系统1-转速传感器；2-溢油控制阀；3-喷油定时传感器；4-发动机；5-喷油定时控制阀三、共轨燃油喷射系统第一代共轨高压泵总是保持在最高压力，导致能量的浪费和很高的燃油温度。第二代可根据发动机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。1.共轨控制的优点（1）可燃混合气比例更精确，燃烧更充分；（2）有害物质的排放减少了，利于环保；（3）工作噪声大大降低。2.系统组成及工作原理主要由低压油路、高压油路、传感器与控制器等几部分组成。（1）低压油路结构原理与传统的柴油供给系统低压油路相似。（2）高压油路由高压泵、调压阀、共轨管、流量限制器、限压阀和电控喷油器等组成，如图5-37所示。图5-37高压油路3.主要部件的结构与工作原理（1）高压泵其作用是产生高压油，如图5-38所示。图5-38高压泵1-三次工作凸轮；2-挺柱体；3-柱塞弹簧；4-柱塞；5-柱塞套；6-油泵压力控制阀（PCV）；7-接头；8-出油阀；9；溢流阀其基本工作原理见图5-39所示。①柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀PVC流入柱塞腔；柱塞上行，但控制阀中尚未通电，控制阀仍处于开启状态，吸进的燃油并未升压，经控制阀又流回低压腔；②满足必要的供油量定时，控制阀通电使其关闭，则回油流路被切断，柱塞腔内燃油被升压。因此，高压燃油经出油阀(单向阀)压人共轨内。控制阀关闭后的柱塞冲程与供油量对应。如果使控制阀的开启时间(柱塞的预冲程)改变，则供油量随之改变，从而可以控制共轨压力；③凸轮越过最大升程后，则柱塞进入下降冲程，柱塞腔内的压力降低。这时出油阀关闭，压油停止。控制阀处于断电状态，控制阀开启，低压燃油将被吸人柱塞腔内，既恢复到①状态图5-39高压泵基本工作原理（2）调压阀其作用是根据发动机负荷状况调整和保持共轨管中的压力。（3）高压存储器(共轨管)其作用是存储高压油，保持压力稳定。共轨管上安装有压力传感器、限压阀和流量限制器，如图5-40所示。图5-40高压存储器（4）电控喷油器它是共轨柴油喷射系统的核心部件，其作用是准确控制向汽缸喷油的时间、喷油量和喷油规律。二位二通高速电磁阀控制的喷油器的作用原理，如图5-41所示。图5-41电控喷油器1-信号脉冲；2-共轨压力；3-控制室；4-喷嘴；5-液压活塞；6-节流孔；7-回油；8-二位二通电磁阀；9-二位三通电磁阀

喷油器的主要零件是喷油嘴、控制喷油率的节流孔、液压活塞和高速电磁阀。喷油器中的高速电磁阀在新结构采用二位二通阀结构。喷油器控制喷油量和喷油定时，通过二位二通电磁阀的开启和关闭进行控制。当二位二通阀开启时(图5-25a)，控制腔内的高压燃油经出油节流孔流入低压腔中，控制室中的燃油压力降低，但是，喷油嘴压力腔的燃油压力仍是高压。压力室中的高压使针阀开启向汽缸内喷射燃油。当二位二通阀关闭时(图5-25b)，共轨高压油经控制室的进油节流孔流入控制室，控制室的燃油压力升高，使针阀下降，喷油结束。二位二通阀的通电时刻确定了喷油始点，二位二通阀通电时间确定了喷油量。这些基本喷油参数都由电子脉冲控制的。二位二通阀通过控制喷油器控制室内的压力，来控制喷油的开始和喷油终了。节流孔既控制喷油嘴针阀的开启速度，也控制了喷油率形状。四、排气后处理系统如图5-42所示，此系统采用颗粒滤清器、催化转化器和脱NOX催化器等，主要是为了降低排气中颗粒和NOX的含量，利于环境保护。图5-42排气后处理系统【拓展知识】1.现代汽车柴油机通过采用电控喷射、共轨、增压中冷等技术手段，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大成果，达到了汽油机的水平。前面章节已经分别介绍了涡轮增压器、电控喷射和共轨技术，下面介绍柴油机的增压中冷技术的知识。增压可使柴油机在排量不变，重量增加不大的情况下达到增加输出功率的目的。与相同功率的非增压柴油机相比，增压柴油机不仅体积小，重量轻，功率大，而且还降低了单位功率的成本。因此，增压技术不仅广泛应用在柴油机上，而且还推广到汽油机，是改善内燃发动机的重要技术手段。但是采用增压技术，空气压力的提高必然会使空气温度也同时升高。发动机涡轮增压器的出风口温度也会随着压力提高而升高，温度升高反过来会限制空气密度的增大，要进一步增大空气密度就要降低增压空气的温度。据实验显示，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降10℃，柴油机功率能提高3%～5%，同时降低排放中的氮氧化合物（NOx），改善发动机的低速性能。柴油机增压和中冷都是为了增加发动机充气效率。因此，中冷技术应运而生。柴油机中冷技术分两种，一种是利用柴油机的冷却液对中冷器进行冷却，另一种是利用散热器冷却。当利用冷却液冷却时，需要添置一个独立的辅助系统才能达到较好的冷却效果，这种方式成本较高而且机构复杂。因此，汽车柴油机大都采用空气冷却式中冷器。空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到一个散热器中，利用风扇提供的冷却空气强行冷却。空气冷却式中冷器可以安装在发动机水箱的前面、旁边或者另外安装在一个独立的位置上，它的波形铝制散热片和管道与发动机水箱结构相似，热传导效率高，可将增压空气的温度冷却到50℃～60℃。中冷技术不是一项简单的技术，过热无效果白费工夫，过冷在进气管中形成冷凝水会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进行精确的匹配，使得压缩空气达到要求的冷却温度。2.共轨柴油机系统的预喷射、主喷射和后喷射（1）预喷油量可以达到1mm3～4mm3相当于3%～5%的总喷油量，角度可以达到TDC之前90度；（2）后喷射的作用和角度

其作用是用来形成较浓混合气的空燃比，目的在于降低NOX的生成和排放；可以在TDC之后200度～220度进行喷射燃油，但所喷出的燃油不会在汽缸内正常燃烧。其中一部分通过废气再循环系统重新进入汽缸内，其他的油量经排气管到达NOX催化器，达到降低降低NOX的目的。通过废气再循环系统的油量相当于打提前角预喷射的作用。后喷射会影响燃油经济性，同时也会影响机油消耗量。

【任务实施】一、任务准备1.设备：长城电控共轨柴油机1台。2.工具：常用工具1套，抹布若干。二、实施步骤 步骤1.工具准备（1）要准备的工具：12、14、17、19号开口扳手、大中小飞接杆、扭力扳手、抹布、油盆、柴油。（2）工具准备要齐全，摆放要整齐。步骤2.主要零部件的拆装（1）喷油泵及齿轮箱总成在柴油机上的装拆转动曲轴,使喷油泵传动轴头圆盘上的的刻线记号与齿轮室盖侧观察孔中的突尖对正，再进行拆卸喷油泵及齿轮箱总成上的紧固螺栓。如曲轴不发生转动,重装时只要对正记号即可保证供油正时不变。

（2）喷油泵总成在齿轮箱结合部上的装拆:拆下齿轮箱结合部中的油泵过渡接盘,将此接盘套装在喷油泵总成的轴套上,在工作位置时,接盘端面上的通气槽朝下。然后将油泵齿轮装到喷油泵总成上，最后整体装到齿轮箱结合部，用螺栓按规定力矩紧固。（3）共轨管的装拆：共轨管安装时传感器端朝飞轮端，通过支架安装到机油冷却器侧面。用螺栓按规定力矩紧固。任务二柴油机共轨燃油喷射系统电子元器件的检测【任务目标】1.掌握共轨燃油喷射系统电子元器件的工作原理；2.会对共轨燃油喷射系统电子元器件进行检测。【必备知识】

柴油机共轨燃油喷射系统的技术源于汽油机电子燃油喷射系统，其系统电子元器件主要有空气流量计、进气温度传感器、加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器、燃油压力传感器、发动机转速传感器、燃油含水率传感器。其中大部分元件，在第四单元已经介绍过了。下面主要介绍两种元件。一、温度传感器根据其特定的应用范围，多种形式的温度传感器被使用，一种随温度变化的半导体测量电阻被安装于传感器的内部。温度传感器中常常使用负阻系数的温度电阻（NTC）,较少的温度传感器使用正阻系数的温度电阻(PTC)。温度传感器的温度电阻作为5V分压电路的一部分，温度传感器的两端与受压电路相连接，当温度传感器的温度电阻随温度发生变化时，受压电路的电压发生变化，该电压被输入到ECU接口电路的模数转换电路。电压与温度之间的关系特性曲线被存储在发动机的管理系统的ECU中。电路图如5-43所示。图5-43温度传感器电路图二、燃油含水率传感器当发生燃油含水率传感器信号错误时，首先旋松放水开关，放掉水份，观察故障现象是否消失，同时检查燃油含水量是否过大；然后测量燃油含水率传感器各插头之间电阻情况；最后检查传感器与线束插头的接插质量，排查线路问题。燃油含水率传感器安装在燃油滤清器下方,如图5-44所示。与放水开关一体设计，正常情况下当油水分离器中的水分达到一定程度时，水位报警灯亮，故障灯不亮，如果故障灯亮，可初步判定该传感器或相关线路存在故障。可使用万用表测量其各指针之间的电阻，正常情况下，1—2针脚之间电阻无限大；2—3针脚之间电阻值为4MΩ；1—3针脚之间无电阻值显示。图5-44燃油含水率传感器【任务实施】一、任务准备1.设备：长城共轨柴油机1台，万用表一只，测试针若干。2.工具：常用工具1套，抹布若干。二、实施步骤 1.冷却液温度传感器线束的检测步骤1、工具准备1.要准备的工具：常用工具1套、抹布若干。2.工具准备要齐全，摆放要整齐。

步骤2.元件线束测量

1.关闭点火开关，拆下蓄电池负极接线；

2.断开发动机冷却液温度传感器连接器；

3.断开ECU连接器；

4.用万用表测试，1号和2号脚分别到ECU连接器线路的通断；若线路完好，则为传感器损坏。2.发动机转速传感器的检测

步骤1.工具准备

1.要准备的工具：常用工具1套、抹布若干。

2.工具准备要齐全，摆放要整齐。

步骤2.元件和线束测量1.关闭点火开关；2.断开发动机冷却液温度传感器连接器；3.用万用表红黑表笔连接测试，1号和2号脚之间的电阻，若不符合规定值，则为传感器自身损坏；反之，检查线束；4.断开ECU连接器；5.用万用表测试，分别测量1号和2号脚分别到ECU连接器线路的通断及与车身的搭铁情况；3.质量型空气流量计的拆检

步骤1.