柴油共轨发动机的 2

柴油共轨发动机的结构与原理掌握柴油共轨电控系统工作原理及结构掌握柴油共轨系统各元器件故障失效模式掌握柴油共轨系统数据流分析要素在共轨式蓄压器喷射系统中，压力的产生与燃油喷射过程脱开。喷油压力与发动机转速和喷油量无关，喷油压力“积蓄”在“共轨”(蓄压器)中，时刻准备着喷油。喷油时刻和喷油量在电子控制单元中算出，通过使电磁阀通电使喷油器在每一个气缸中喷油。标注名称！！！ECU采集到驾驶员的驾驶意图(加速踏板传感器)以及发动机当前的工况，并处理由传感器产生的信号，借助所得到的信息，对发动机实施开、闭环控制。曲轴转速传感器采集发动机转速，凸轮轴转速传感器决定喷油的顺序(相位)；空气流量计向ECU提供空气流动的瞬时数据，保证燃烧过程能够满足废气排放法规的要求；对带有废气涡轮增压的发动机来，增压传感器用于测量增加压力；在外界温度低并且发动机冷机时，ECU根据冷却液温度和空气温度传感器改变喷油器的起始喷油时刻、预喷射的额定值以适应特定的下况。基本功能让柴油以正确的喷油压力在正确的时刻喷射出正确的油量（喷油脉冲长短），保证柴油发动机运行平稳及较低的燃油消耗。附加功能附加调节和控制功能主要用于降低废气排放和燃油消耗，或者是用于提高安全性和舒适性，例如废气再循环、增压压力控制、车速控制、电子防盗等等。柴油共轨的控制功能一、机械部分共轨燃油喷射系统由低压供油的低压级、高压供油的高压级和ECU组成。标注名称！！！低压供油系统带粗滤器的油箱输油泵燃油滤清器低压油管柴油共轨的结构标注名称！！！看图指出传感器信号和执行器电路高压供油系统（各元件名称）带压力控制阀的高压泵高压油管轨压传感器限压阀流量计喷油器高压蓄压器的轨道回油管。柴油共轨的结构柴油共轨系统元件及功能1.输油泵

输油泵的工作是向高压泵提供足够的燃油供应必要的压力下，其燃油供应贯穿于整个工作过程。柴油共轨的结构2.燃油滤清器燃油中的污染物可导致泵元件、供油阀和喷嘴损坏，所以使用能够满足喷油装置要求的燃油滤清器就成为发动机正常运行和保证使用寿命的前提条件。柴油共轨的结构3.高压泵高压泵压缩燃油至135MPa的系统压力，之后燃油通过高压管进入管状的高压燃油蓄压器(轨道)。柴油共轨的结构高压泵中，燃油由三个径向排列、互相呈120°角的泵塞压缩。由于每次旋转都产生三次压送冲程，所以向蓄压器(轨道)供油的压力波动小，供油压力比较稳定，而且泵驱动装置的受力保持均匀。柴油共轨的结构停油阀的作用？

油压控制阀作用？（1）带节流孔的安全阀油泵进油时，吸力大于球阀弹簧的弹力时，阀门开启进油；当油泵不工作时球阀关闭，保证油泵的低压油道残存一定压力，有利于下次启动；节流孔有利于油泵的低压油道内油压稳定。柴油共轨的结构（2）停油阀高压泵是为大输油量设计的，在怠速和部分负荷时高压燃油会过剩，通过压缩带来的能量损失增加。除了燃油得到不必要的加热外，总效率也下降。此时停油电磁线圈通电，停油阀会顶开进油阀而使进油阀一直开启，该柱塞副不再供油。此时只有两个柱塞供油柴油共轨的结构（3）内压调节阀若轨压太低，电磁线圈通电，球阀在弹簧力和电磁力共同作用下压紧在阀座上，阀门关闭，将高压级与低压级隔开并密封。柴油共轨的结构如果轨压超出规定值，电磁线圈断电，电磁力吸力消失，油压会将球阀压开，一部分燃油通过集油管从轨道返回到油箱。线圈通电受电脑控制。

A.如果轨道油压超过规定值（140Mpa），ECU根据轨道压力传感器的反馈信号，使油压控制阀断电退磁而开启，泄掉部分燃油而降压。

B.如果轨道压力低于规定值，油压控制阀即通电生磁而关闭，因而油压升高。油压控制电磁阀是用占空比方式控制其开闭，不断调节，保持恒定的轨道压力，防止油压波动，以便精确的控制喷油量。

4.高压蓄压器(轨道)任务：高压蓄压器（轨道）存贮高压燃油，同时，高压泵供油和喷油而产生的压力波动可在共轨中得到抑制，高压蓄压器为所有气缸所共有，因此将其称作“共轨”。即使大量燃油排出时，共轨也能将其内部压力保持基本不变。因而确保了喷油器的喷油压力保持恒定。柴油共轨的结构共轨管像个储存器，内部容积远远大于每次喷油量，所以每次喷油引起的压力波动很小。（1）轨压传感器输出电压0.5—4.5V。轨压传感器的测量精度很高，在主要工况范围内，测量精度约为满刻度读数的±2％。轨压传感器的测量精度非常重要，一旦轨压传感器损坏，压力控制阀就通过应急(备用)功能，保持设定的轨道压力柴油共轨的结构共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高压油轨中的压力波动控制在5Mpa之下。其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度，以快速跟踪柴油机工况的变化。ECD-U2系统的高压泵的最大循环供油量为60毫升，共轨管容积为94毫升。ECD-U2系统的高压共轨系统是日本电装公司在丰田公司和马自达公司协助下，利用第一代高压共轨系统的基础与经验，进一步发挥共轨的特点，于1985年开始研制，并于2002年开始投产的第二代高压共轨系统。其最高喷油压力可达180mpa，使喷雾更加细微化，可以促进完全燃烧并实现尾气净化。（2）压力限制阀任务：压力限制阀与溢流阀的作用相同。在超压情况下，限压阀通过打开溢流阀来限制共轨中的压力。压力限制阀允许短时间最大轨中压力为150MPa。(6)流量限制器（分析原理）任务：流量限制器的作用是在非常情况下阻止喷油器常开并持续喷油。为达到这一要求，一旦从轨道输出的油量超出规定的水平，流量限制器就关闭通往这一喷油器的油路。(7)喷油器燃油从轨道端进油口，通过进油槽进入喷嘴，通过进油孔进入阀控制腔。控制室通过泄油孔与回油管相连，泄油孔由电磁阀打开。泄油孔关闭后，作用到阀控柱塞上的液压力超过了喷嘴针阀压肩上的力。因此针阀被压入针阀座从而封住了通往燃烧室的高压通道。当喷油器电磁阀触发时，泄油孔打开。这样控制室中的压力下降，作用在柱塞上的力也减小。一旦液压压力小于作用在针阀压肩上的力，喷嘴针阀就打开，燃油从喷孔喷入燃烧室。（8）预热控制单元（GCU）预热控制单元用于确保有效的冷启动并缩短暖机时间，这一点与废气排放有着十分密切的关系。预热时间是冷却液温度的一个函数。在发动机起动或实际运转时电热塞的开通时间由其它一系列的参数确定，包括喷油量和发动机的转速。

ECU在控制预热单元工作时指示器。燃油加热控制当燃油温度低于一定值时、燃油滤清器上的温度开关自动闭合，同时加热器工作，对流经滤清器的燃油进行加热，达到一定温度自动断开。二、柴油共轨发动机控制部分1.传感器传感器有曲轴转速传感器、凸轮轴位置传感器、各种温度传感器(如冷却液温度传感器、进气温度传感器、机油温度传感器、回油管内柴油温度传感器)及增压压力传感器、燃油压力传感器、热膜式空气流量传感器和加速踏板位置传感器等。电子控制部分电子控制部分由ECM、各种传感器和执行器组成。2.电控单元电控单元用于计算外部传感器接收到的信号，并将其限制在允许的电压水平上。根据这些输入数据和已存储的特性图谱，微处理器可计算出喷油的持续时间和准确时间点，并将其转化成时间信号曲线。电控单元的工作条件(1)能适应周围(环境)温度(正常情况下约-40~85℃。(2)耐燃油和润滑油等。(3)耐潮湿。(4)能承受一定的机械负荷。对电磁兼容性(EMC)和高频干扰信号的辐射有很高的要求。功能(1)起动喷油量控制起动时，喷油量是温度及曲轴转速的函数。起动喷油量是从起动开关转到“开启”位置的瞬间喷油一直到发动机达到规定的最低转速为止。(2)行驶控制当汽车正常行驶时，喷油量可根据加速踏板装置(加速踏板传感器)及发动机速度来计算。利用传动图计算，实现功率最佳控制。(3)怠速控制怠速时，燃油耗大多随发动机效率及怠速而定。由于在拥挤的交通状况的燃烧计算转速变化，并进行相互比较。根据测量到的转速差别调节每个气缸的喷油量，使得每个气缸对发动机转矩平衡。平稳运转调速器在较低转速水平时才起作用。（4）不均匀油量补偿控制发动机工作时，各缸喷油量不均匀会引起燃烧压力不均匀；各缸混合气燃烧差异引起各缸间转速不均匀；曲轴旋转速度变化引起振动等。为了减少转速波动，使运转平稳，必须调节各缸喷油量，使每一汽缸所需燃油量精确，必须进行不均匀油量补偿。ECU负责检测各缸每次做功行程时转速的波动，再与其他所有汽缸的平均转速相比较，分别向各缸补偿相应的喷油量（喷油脉冲长度）。（5）巡航控制喷油量控制巡航控制就是为了减少驾驶员的疲劳，不需操纵加速踏板而维持恒速行驶的控制过程。当驾驶员接通巡航控制系统的“速度控制开关”时，速度控制系统开始工作。ECU能够根据行驶阻力变化情况，自动调节油门的开度。油门位置传感器将油门的开度变化输入ECU，ECU将控制喷油电磁阀的开启和关闭时间，补偿或减少喷油量，使汽车保持恒速行驶。（6）喷油压力控制在共轨喷射系统中，ECU根据安装在油轨上的压力传感器的电信号，计算出实际喷油压力。并将其值和目标压力值进行比较，然后发出指令控制高压燃油泵，升高压力或降低压力，实行闭环控制，完成最佳喷油压力控制。喷油压力愈大，喷油能量愈高、喷雾愈细、混合气形成和燃烧愈完全，柴油机的排放性能和动力性、经济性都会得到进一步改善。高的喷射压力可以明显改善燃油和空气的混合，从而降低排放烟度和可吸入颗粒物的排放量，同时又可缩短着火落后区，使柴油机工作柔和、燃烧噪声小。高压柴油共轨发动机，喷射压力最大可达200MPa以上，大负荷时柴油机的排放烟度可大幅度降低。（7）喷油速率控制喷油规律是影响柴油机排放的主要因素。理想的喷油规律要求喷射初期要缓慢，喷油速率不能太高，目的是减少在滞燃期内的可燃混合气量，降低初期燃烧速率，以降低最高燃烧温度和压力升高率，抑制NO的生成和降低燃烧噪声。预喷射是实现初期缓慢燃烧的方法。喷射中期采用高喷射压力和高喷油速率，目的是加快燃烧速度，防止生成微粒和提高热效率。主喷射发生在中期，可加快可燃混合气的扩散燃烧速度。喷油后期要求迅速结束喷射，防止在较低的喷油压力和喷油速率下燃油雾化变差，导致燃烧不完全，而使HC和PM(可吸入颗粒物)排放增加。后喷射可有效降低排放物，使未燃烧的可燃物进一步燃烧掉。在共轨柴油机中，进行多次喷射，可使喷油规律优化。（8）喷油方式控制共轨柴油机采用多次喷射，就是将每一工作循环中的喷油过程分成几阶段进行，每段曲轴转角都是相互独立的，目的是控制燃烧速率。多次喷射包括先导喷射、预喷射、主喷射、后喷射和次后喷射等。在多次喷射过程中，电磁阀执行开启和关闭喷油器的工作，可以实现喷油规律优化。在主喷射之前的预喷射，可以降低燃烧噪声；使预喷射要靠近主喷射，可有效地降低PM排放量。而后喷射过程，少量燃油随废气排放再燃烧，会使有害颗粒物进一步燃烧掉，更为有效地减少PM的排放量。喷油器针阀升程与曲轴转角的关系(9)汽车速度控制汽车速度控制器(恒速装置)在汽车以恒速运转时，才开始运行。它控制汽车速度，并由驾驶员操纵盘上的操纵装置输人。增加或减少喷油量直至实际的速度等同于设定的速度。当使用恒速装置运转时，如果驾驶员踩下离合器或使用制动器，这个控制过程就会中断。如果踩下了加速踏板，机动车加速，速度可超过恒速装置设定的速度。一旦松开加速踏板，恒速装置又将速度调节回原来设定的速度。同样地，如果恒速装置关闭，驾驶员只需按复原键，就可以再次选择最新设定速度。(10)喷油量控制

ECU根据传感器和开关输入的电信号，计算出喷油量，并与存储在ECU中的目标值进行比较，最后确定实际喷油量，ECU发送驱动信号，使喷油电磁阀开启或关闭，控制喷油器供油开始和供油结束的时刻，从而控制喷油量。喷油量控制的基本内容有基本喷油量、怠速喷油量、启动喷油量、不均匀油量补偿，巡航控制喷油量。污染物排放控制。控制过大转矩或发动机转速，防止机械超载。防止由于冷凝剂、机油或涡轮增压器温度过高所造成的热过载。(11)激活减振控制突然踩下或松开加速踏板，会导致喷油量急剧改变，发动机转矩也会随之急剧改变，这种突然的负荷改变会导致有弹性地发动机机座和传动系统发生剧烈的跳动，使发动机转速发生波动。激活减振器通过相同周期性速度波动频率改变喷油量来减少周期性的转速波动，转速增加时，喷油较少，转速减少时喷油较多，这有效地缓冲了振荡。(12)发动机停机柴油机按照自燃原理运行,只能通过中断供油来停止运行。采用电子控制装置时，发动机可通过ECU规定的“喷油量为零”来关闭。三、数据流分析发动机转速rpm燃油系统轨压Mpa离合器状态轨压设定值Mpa实际轨压最大值Mpa轨压传感器输出电压值V空调压缩机控制信号当前系统喷油量mg/cyc空气系统进气偏差mg/Hub进气控制系统要求的EGR率%点火开关原始状态预热指示灯工作状态预热塞执行器工作状态加速踏板1电位计电压值V加速踏板2电位计电压值V滤波前的加速踏板踏度%大气压力kpa大气压力传感器输出的电压值V系统设定的喷油量mg/cyc进气温度传感器原始信号－电压V轨压控制器供油预控值cm3/s油温传感器原始信号－电压V油量计量单元供油设定值cm3/s主刹车信号状态副刹车信号车速传感器获得的车速km/h空气质量流量计温度信号输出的占空比%水温传感器输出的低电压值V发动机冷却水温℃电瓶电压V车速km/h油量计量单元输出占空比%主喷修正量us发动机启动扭矩Nm轨压标定点0的第一缸ZFC加电时间修正量us轨压标定点0的第二缸ZFC加电时间修正量us轨压标定点0的第三缸ZFC加电时间修正量us轨压标定点0的第四缸ZFC加电时间修正量us轨压标定点1的第一缸ZFC加电时间修正量us轨压标定点1的第二缸ZFC加电时间修正量us轨压标定点1的第三缸ZFC加电时间修正量us轨压标定点1的第四缸ZFC加电时间修正量us油量计量单元输出占空比%油量计量单元实际输入电压值V离合器开关原始值发动机实际扭矩Nm当前扭矩与最大扭矩比%废气再循环值偏差修正位置%废气再循环传感器信号原始值V发动机运转时间s行驶里程kmNVH限制之前风扇转速控制占空比%5高压共轨系统的控制功能符合欧Ⅲ以上标准的高压共轨柴油机，其燃油喷射系统的基本任务是根据柴油机输出功率的需要，在柴油机的每循环中，把经过计算后的燃油量，按喷油正时、以很高的喷射压力，把柴油喷入发动机燃烧室。为此，共轨柴油机燃油喷射系统主要控制功能是喷油量控制、喷油压力控制、喷油速率控制、喷油时间控制和喷射方式控制。。(1)喷油量控制ECU根据传感器和开关输入的电信号，计算出喷油量，并与存储在ECU中的目标值进行比较，最后确定实际喷油量，ECU发送驱动信号，使喷油电磁阀开启或关闭，控制喷油从而控制喷油量。喷油量控制的基本内容有基本喷油量、怠速喷油量、启动喷油量、不均匀油量补偿，巡航控制喷油量。①基本喷油量控制发动机在不同工况下工作，要求输出不同的转矩，为了获得不同的转矩特性，可以通过控制喷油量实现。发动机的基本喷油量由发动机转速和加速踏板位置决定。、②怠速喷油量控制在怠速工况下，ECU会执行怠速转速自动调节功能，维持目标转速所需要的喷油量。发动机的实际转速和目标转速(由发动机冷却液温度、空调工作状态和负荷等因素)进行比较，决定两者差值求得所必需的喷油量并进行反馈控制。③启动喷油量控制发动机在不同工况下运转，其加速踏板位置和发动机转速决定着基本喷油量，发动机的冷却液温度等决定补偿喷油量。发动机启动时，实际喷油量由这两部分决定。④不均匀油量补偿控制发动机工作时，各缸喷油量不均匀会引起燃烧压力不均匀；各缸混合气燃烧差异引起各缸间转速不均匀；曲轴旋转速度变化引起振动等。为了减少转速波动，使运转平稳，必须调节各缸喷油量，使每一汽缸所需燃油量精确，必须进行不均匀油量补偿。ECU负责检测各缸每次做功行程时转速的波动，再与其他所有汽缸的平均转速相比较，分别向各缸补偿相应的喷油量。。⑤巡航控制喷油量控制巡航控制就是为了减少驾驶员的疲劳，不需操纵加速踏板而维持恒速行驶的控制过程。当驾驶员接通巡航控制系统的“速度控制开关”时，速度控制系统开始工作。ECU能够根据行驶阻力变化情况，自动调节油门的开度。油门位置传感器将油门的开度变化输入ECU，ECU将控制喷油电磁阀的开启和关闭时间，补偿或减少喷油量，使汽车保持恒速行驶。(2)喷油时间控制在共轨发动机中，为实现发动机内的最佳燃烧，ECU根据发动机的运行工况和外部环境条件经常调节喷油时间，即进行最佳喷油时间控制。具体控制方法是，由发动机决定基本喷油时间，同时，还要根据发动机的负荷、冷却液温度、进气温度和压力