国三柴油机燃油系统结构原理电控高压喷油系统演示文稿

国三柴油机燃油系统结构原理电控高压喷油系统演示文(Wen)稿第一页，共六十九页。优选国三柴油机燃油系统结构原理(Li)电控高压喷油系统第二页，共六十九页。1、柴油机电(Dian)控系统发展历史第三页，共六十九页。2、电(Dian)控喷射系统特点国二：机械位置控制系统由喷油泵（调速器、齿条、柱塞、旋槽、齿圈、滑套、油门拉杆、停油拉杆）、高、低压油管、喷油嘴等组成。由油门拉杆、停油拉杆控制喷油泵机械调速器输出油量，喷油定时为固定值。国三：电路时间控制系统

取消了传统喷油泵的调速器、油门拉杆、停油拉杆、齿条、齿圈、滑套、柱塞旋槽。喷油定时和喷油量由有ECU精确控制电磁阀所决定。

喷油定时:由电磁阀通电（关闭）的时刻所决定。喷油量:由电磁阀通电、断电（关闭、开启）的时间长短所决定。第四页，共六十九页。3、电控(Kong)喷射系统分类第五页，共六十九页。第六页，共六十九页。第七页，共六十九页。

电控单(Dan)体泵

中冷后压力温度传感器水温（油温）

传感器凸轮轴、曲轴

转速相位传感器电子

油门踏板线束总成ECU电控单元EUP泵体单元零部件4、单体泵系统工作原理第八页，共六十九页。曲轴位置传感器(Qi)凸轮位置传感器增压压力传感器进气温度传感器水温传感器燃油温度传感器。。。。。。。ECU电控组合泵高压油管喷油器电子油门踏板传感器喷油指令工作原理图：第九页，共六十九页。

左图为欧曼潍柴国三发动机外形(Xing)图，其配套产品型号有WP10和WP12两种型号，供油系统采用BOSCH公司技术电控高压共轨系统，排放标准达到国三标准。（1）潍柴国三发动机外形图5.1、共轨系统发动机外形及机型5、高压共轨系统工作原理第十页，共六十九页。

左图为欧曼上(Shang)柴国三发动机外形图，其配套产品型号有SC8DK、SC9DK和SC9DF三种型号，供油系统采用日本电装公司电控高压共轨系统，排放标准达到国三标准。（2）上柴国三发动机外形图第十一页，共六十九页。5.2、电控(Kong)高压共轨系统优点喷油压力产生的过程和喷射的过程相互独立；喷油压力和转速无关；喷油始点和燃油喷射量的控制各自独立，可以实现精确控制；最小稳定燃油喷射量极小，可以达到1mm³/次，并具有合适的控制角度；喷油系统响应灵敏，能灵活方便的进行多次喷射；高压喷射改善了进气和燃烧的混合及燃烧过程，降低了柴油机的排放；高压泵的驱动扭矩峰值小，机械噪音；系统结构适应范围宽，均能与目前的小型、中型及重型柴油机很好匹配。第十二页，共六十九页。5.3、电控高压共轨(Gui)系统组成第十三页，共六十九页。5.4、电子控制(Zhi)系统组成及工作原理

工作原理：通过安装在发动机上的各个传感器对发动机各种运行状态的监测，将信号传输给ECU电子控制单元，通过ECU的判断和逻辑运算等，计算精确的喷油正时和喷油量，并将信号发送给执行单元，从而达到最精确的喷射控制。柴油机电子控制系统主要由传感器、ECU和执行器组成。第十四页，共六十九页。轨压传感器电控高压泵燃油滤清器油轨燃油箱升程时间泻压阀喷油器回油进油燃油计量阀高压油路（红色）低压油路（黄色）低压部分：燃油箱、输油泵、低压油管、燃油滤清器（粗滤、精滤）、回油管、ECU低压部分作用是为高压部分提供足够的燃油高压部分：燃油计量阀、高压油泵、高压油管、共轨管、喷油器高压部分作用是产生(Sheng)高压，保证燃油喷射压力，燃油计量5.5、共轨供油系统组成及工作原理第十五页，共六十九页。输入信号调理：将输入信号限制在允许的电压水平。放大、滤(Lv)波、电平匹配。EPROM，FLASH：程序存储器，MAP表，发动机特性曲线。EEPROM：在线匹配数据，停车装置数据、矫正及制造数据，运行过程中的错误和不正常工作数据、故障码。RAM：运算变量输出级：功率放大，带有诊断和保护：过流，短路，断路，过热，过压，欠压5.6、ECU结构及原理介绍第十六页，共六十九页。ECU主要(Yao)功能(以潍柴为例)第十七页，共六十九页。第十八页，共六十九页。油量计(Ji)量单元（潍柴）油量计量单元，通过对ECU的数据分析，决定每次往共轨管中输入多少的油量。油量计量单元出现故障时，发动机转速将会维持1500r/min电阻值为2.6Ω–3.4Ω

5.7、执行器结构及原理介绍安装位置第十九页，共六十九页。上柴PCV阀安装(Zhuang)在高压油泵上端5.7.2PCV阀（上柴）PCV阀PCV（泵控制阀）调节输油泵的燃油输送量，以便调节油轨压力。输油泵输送到油轨的燃油量取决于向PCV施加电流的正时。第二十页，共六十九页。ａ)进气行程

在柱塞下降(Jiang)行程中，PCV打开，同时低压燃油通过PCV被吸入到柱塞室中。PCV泵控制阀的工作原理ｂ)预行程就在柱塞进入上升行程时，PCV不通电并保持开启。此时，通过PCV吸入的燃油没经过加压（预行程）而通过PCV返回。第二十一页，共六十九页。ｃ)抽吸行程

在获得所需排放量的最佳时机，提供电力使PCV关闭，则返回通道关闭，同时柱塞室(Shi)中的压力上升。因此，燃油流经出油阀（反向切断阀），然后被抽吸到油轨。具体情况是，PCV关闭之后柱塞升程部分变成排放量，而且通过改变PCV关闭正时（柱塞预行程的终点），排放量得到改变，从而使油轨压力得到控制。ｄ)进气行程

当凸轮超过最大升程时，柱塞进入下降行程，同时柱塞室中的压力下降。此时，出油阀关闭，燃油抽吸停止。此外，PCV由于被断电而打开，低压燃油被吸入到柱塞室。具体情况是，系统进入A状态。第二十二页，共六十九页。PCV执行电路

如图所示为PCV的执行电路。点火开关接通或关断PCV继电器，以向PCV施加电流。ECU对PCV的打开/关闭进行控制。它根据每个传感器发(Fa)出的信号，确定提供最佳油轨压力所需的目标供油量，并控制PCV的打开/关闭正时，从而达到目标供油量。第二十三页，共六十九页。潍柴(Chai)喷油器接线柱进油口喷油嘴回油口针阀柱塞针阀弹簧球阀电磁阀5.7.3喷油器结构及原理介绍第二十四页，共六十九页。回油管球阀进油口电磁阀插座泻油孔进油孔控制腔柱塞进油槽针阀衔铁针阀弹簧针阀腔工作原理1）电磁阀断电：球阀关闭控制腔压力＋针阀弹簧压力>针阀腔压力针阀关闭，不喷射2）电磁阀通(Tong)电：球阀开启，泻油孔泻油控制腔压力＋针阀弹簧压力<针阀腔压力针阀抬起，喷射针阀抬起速度取决于泻油孔与进油孔的流量差针阀关闭速度取决于进油孔流量喷射响应＝电磁阀响应＋液力系统响应一般应为0.1ms~0.3ms(喷油速率控制的要求)第二十五页，共六十九页。

喷油器根据ECU发出的信号，将油轨中的加压燃油以最佳的喷射正(Zheng)时、喷射量、喷射率和喷射方式喷射到发动机燃烧室中。

使用TWV（双向阀）和量孔对喷射进行控制。TWV对控制室中的压力进行控制，从而对喷射的开始和结束进行控制。量孔可通过限制喷嘴打开的速度来控制喷射率。控制活塞通过将控制室压力传递到喷嘴针来将阀打开和关闭。当喷嘴针阀打开时，喷嘴将燃油雾化并进行喷射上柴喷油器第二十六页，共六十九页。上(Shang)柴喷油器实物剖切图：第二十七页，共六十九页。备注：大量(Liang)孔径0.3mm,小量孔0.2mm;喷孔6X0.19mm；喷孔容易出现堵塞故障

第二十八页，共六十九页。

TWV通过(Guo)对控制室中的燃油泄漏进行控制，从而对控制室的燃油压力进行控制。上柴喷油器工作原理第二十九页，共六十九页。a、无喷射

当TWV未通电时，它切断控制室的溢流通道，因此控制室中的燃油压力和施加到喷嘴针的燃油压力为同一油轨压力。从而(Er)，喷嘴针阀由于控制活塞的承压面和喷嘴弹簧力之间的差别而(Er)关闭，燃油未喷射。第三十页，共六十九页。b.喷射

当TWV通电开始时，TWV阀被拉起，从而打开控制室的溢流通道。当溢流通道打开时，控制室中的燃油流出，压力下降。由于控制室中的压力下降，喷嘴针处的压力克服向下压的力，喷嘴针被向上推，喷射开始。当燃油从控制室泄漏时，流量受到量孔的限制，因此喷嘴逐渐打开。随着喷嘴打开，喷射率升高(Gao)。随着电流被继续施加到TWV，喷嘴针最终达到最大升程，从而实现最大喷射率。多余燃油通过如图所示的路径返回到燃油箱。第三十一页，共六十九页。c、喷射结束

TWV通电结束时，阀下(Xia)降，从而关闭控制室的溢流通道。当溢流通道关闭时，控制室中的燃油压力立即返回油轨压力，喷嘴突然关闭，喷射停止。

第三十二页，共六十九页。

为了改善(Shan)喷油器的敏感度，将驱动电压变为高电压，从而加速电磁线圈磁化和TWV响应。ECU中的充电电路将各自蓄电池电压提高到大约100V，维持电压12.8V，它通过ECU发出的驱动喷油器的信号而施加到喷油器上。喷油器驱动电路第三十三页，共六十九页。

带QR代码的喷油器(上柴)

QR（快速响应）代码被用来提高校正精度。QR代码包含喷油器中的校正数据，它被写(Xie)入发动机控制器中。QR代码致使燃油喷射量校正点的数目大大增加，从而极大地改善了喷射量精度。

第三十四页，共六十九页。实物喷油器上(Shang)QR代码、ID代码

第三十五页，共六十九页。操作带QR代码的(De)喷油器（参考）

带QR代码的喷油器使发动机控制器能够识别和校正喷油器，因此当喷油器或发动机控制器被更换时，必须在发动机控制器中登记喷油器的ID代码。

A)更换喷油器

必须将更换了的喷油器的ID代码登记到发动机控制器中。

第三十六页，共六十九页。B)更换发动机控制器（ECU）

必须将所有车辆喷油器的(De)

ID代码登记到发动机控制器中。第三十七页，共六十九页。5.8、传感器结构及(Ji)原理介绍各传感器安装位置及功能传感器安装位置及功能传感器类型信号类型曲轴位置传感器（发动机转速NE传感器）安装在飞轮壳上：检测曲轴角和输出发动机转速信号磁电式/霍尔式数字量气缸识别传感器（TDC（G）传感器）安装在高压油泵上：识别气缸加速器位置传感器安装在驾驶室内：检测加速踏板的开度滑线变阻器模拟量冷却液温度传感器安装在冷却水道上：检测发动机冷却液温度热敏电阻燃油温度传感器安装在柴滤器回油管处：检测燃油温度进气压力温度传感器安装在进气道上：检测进气增压后的压力及温度应变片变阻器/热敏电阻机油压力温度传感器安装在主油道上：检测机油压力及温度大气压力传感器安装在ECU内部：检测大气压力应变片变阻器共轨压力传感器安装在高压共轨管上：检测燃油压力第三十八页，共六十九页。

油轨压力传感器安装在油轨上。它检测油轨的燃油压力，然后(Hou)发送信号给发动机ECU。这是一个半导体传感器，它利用了压力施加到硅元件上时电阻发生变化的压电效应。上柴电阻为11kΩ潍柴电阻为23.2KΩ电压为

油轨压力传感器一旦损坏，必须起用应急备份功能（进入颇行回家模式），按设定值替代，发动机转速为1500r/min油轨压力传感器第三十九页，共六十九页。原理：电磁感应功能：1、曲轴（发动机）转速

2、曲轴上止点位(Wei)置安装位置：潍柴、上柴均安装在飞轮壳上曲轴位置传感器第四十页，共六十九页。

曲轴位置传感器安装在靠(Kao)近曲轴正时齿轮或飞轮的位置。传感器是电磁感应型。当曲轴上安装的发动机转速脉冲齿轮通过传感器时，传感器内线圈的磁场发生变化，从而产生AC电压。曲轴位置传感器工作原理第四十一页，共六十九页。

当脉冲通过气缸识别传感器（G传感器）时，磁阻发生变化，而且通过传感器的电压发生变化。内部IC电路使电压的变化放大，并且输出到发动机控制器。在输油泵凸轮轴(Zhou)的中心有一个盘形齿轮，其上每隔60°就有一个缺口，以及一个额外缺口。因此，发动机每转两转（对于六缸发动机）该齿轮输出七个脉冲。通过将发动机侧的发动机转速脉冲和气缸识别传感器脉冲相结合，可将额外切口脉冲之后的脉冲辨认为1号气缸。气缸识别传感器（G）传感器(上柴)第四十二页，共六十九页。凸轮(Lun)轴相位传感器(潍柴)原理：霍尔效应相位确定：采用（n+1）齿定位，凸轮轴上安装着一个用铁磁性材料制成的齿，它随着凸轮轴旋转，当这个齿经过凸轮轴传感器半导体膜的时候，它的磁场就会使半导体膜中的电子偏转，产生一个短促的电压信号，这个电压告诉ECU，那1缸已经进入了压缩上止点。信号丢失时，启动困难，当同步信号出错时，发动机将会出现跛行回家,发动机转速为（1500r/min)，当同步信号同时丢失时，发动机无法工作。第四十三页，共六十九页。安装位置：潍柴、上柴均(Jun)安装在高压油泵上凸轮轴相位传感器安装位置第四十四页，共六十九页。

油门踏板位置传感器将加速踏板开度转换为电子信号，并将其输出到发动机控制器。另外，有两个系统(Tong)可在一旦发生故障时提供备用功能（出现故障后发动机将维持1000r/min）。这是滑线变阻器传感器。有连杆与加速踏板一起转动，输出端子电压根据连杆转动角度而变化。油门踏板位置传感器第四十五页，共六十九页。

上柴油门踏板传感器电压值为，其中一个信号损坏时，另外一个信号可单独工作；潍柴油门踏板传感器电压值为APP1：0.75V——3.84V，APP2：0.375——1.92V，信号1与信号2为2比1关系，如任意一个信号损坏（不为2：1关系）时，发动(Dong)机将维持1000r/min.

上柴加速踏板信号潍柴加速踏板信号第四十六页，共六十九页。

冷却液温度传感器安装在发动机出水(Shui)管上，可以检测冷却液温度。该传感器为热敏电阻。

原理：高灵敏度NTC（负温度系数热敏电阻）电阻阻值随温度增加电阻下降，见下图：冷却液温度传感器第四十七页，共六十九页。冷却液温度(Du)传感器安装位置安装位置：潍柴、上柴均安装在发动机出水管上第四十八页，共六十九页。温度20406080电阻2.5kΩ1.1kΩ600Ω300Ω电压2.5v1.48v0.88v0.6v不同水温下温度传感器的电(Dian)阻值\电压值发动机水温过高时，发动机将会出现跛行回家模式,发动机转速为1500r/min第四十九页，共六十九页。

燃油温度传感器这是一个热敏电阻型传感器，可以检测燃油温度。在HP0系统(Tong)中（上柴），它安装在喷油器的回油管上。燃油温度传感器电阻为1.66kΩ(30oc)第五十页，共六十九页。

进气温度传感器安装在发动机进气道上，检测进气通过涡轮增压器及中冷器后的温度。检测温度的传感器部分包(Bao)含一个热敏电阻。该热敏电阻有一个随温度的变化而变化的电阻，热敏电阻用来检测进气温度。进气温度传感器（上柴）电阻为2.43kΩ(20oc)第五十一页，共六十九页。

进气压力传感器安装在发动机进气道上，该传感器为半导体型。它利用了传感器中硅元件上压力发生变化时电(Dian)阻发生变化的压电(Dian)效应。进气压力传感器（上柴）电阻为10kΩ(25℃

)电压为1----4.2V第五十二页，共六十九页。进气压力温度(Du)传感器（潍柴）进气压力传感器可以同时检测进气的压力和温度四根针脚接线第五十三页，共六十九页。进气压力温度传感器安装(Zhuang)位置进气压力传感器安装在发动机进气道上第五十四页，共六十九页。机油压力(Li)传感器（潍柴）机油压力传感器可以同时检测机油压力和机油温度针脚接线为四根，机油温度过高时，发动机将会出现跛行回家模式，发动机转速为1500r/min第五十五页，共六十九页。机油压力传感器(Qi)安装位置机油压力传感器安装在机油主油道上第五十六页，共六十九页。5.9、共轨供油系统重要部件(Jian)结构及原理介绍输油泵结构及工作原理上柴输油泵外形图潍柴输油泵外形图第五十七页，共六十九页。上柴输油泵（日本电装）结构与(Yu)原理HP0型输油泵第五十八页，共六十九页。零部件功能进油泵从燃油箱吸入燃油，将其供给压送机构。溢流阀调节输油泵中燃油的压力。PCV（泵控制阀）控制供给油轨的燃油量。压送机构凸轮驱动挺柱体。挺柱体将往复运动传递给柱塞。柱塞往复运动以压送和压缩燃油。出油阀使压送到油轨的燃油停止逆流。气缸识别传感器（TDC（G）传感器）识别发动机气缸。HP0型结构和特性

HP0输油泵主要由传统型直列泵（两气缸）中的(De)压送系统、控制燃油排放量的(De)

PCV（泵控制阀）、气缸识别传感器（TDC（上止点）（G）传感器）和进油泵组成。第五十九页，共六十九页。进油泵

进油泵（集成在输油泵中）从燃油箱吸入燃油，然后通过燃油滤清器供给泵室。进油泵有两种类型：次摆(Bai)线型和叶轮型。次摆(Bai)线型进油泵的功能如下所示。凸轮轴驱动进油泵的外部/内部转子，使其开始转动。根据外部/内部转子的运动产生的空间，进油泵将燃油抽吸到吸入口，然后压送到排放口。第六十页，共六十九页。压送机构

凸轮轴由发动(Dong)机驱动(Dong)，凸轮通过挺柱体驱动(Dong)柱塞以压送进油泵提供的燃油。PCV对供油量进行控制。燃油从进油泵压送到气缸，然后到出油阀。第六十一页，共六十九页。发动机缸数速度比（泵：发动机）输油泵发动机1个循环的压送转动次数缸数凸轮齿4缸1:22246缸368缸48·它通过改变凸轮的齿数来控制发动机缸数。输油泵以发动机一半的转速旋转。发动机缸数与输油泵的压送次数之间的关系如表所示，通过增加凸轮齿的个数来控制发动机缸数，使用一个小型、两缸的泵单元可以实现(Xian)。此外，由于此泵的压送行程数与喷射次数相同,所以油轨压力会保持平稳。第六十二页，共六十九页。机(Ji)油进口（可选）高压出口初始机油注油口阀盖相位传感器:DG6齿轮泵

ZP5柴油出口（到滤器）柴油进口（自油箱）溢流阀M-PROP

燃油计量阀柴油出口（到油箱）柴油进口（自滤器）凸轮轴潍柴输油泵（博世系