1、汽车电控发动机原理与维修图解教程谭本忠2017第一节 柴油机电控喷射系统概述一、柴油机电控燃油系统的发展史这种系统的主要特点是保留了大部分传统的燃油系统部件，只是用电子伺服机构代替机械式调速器来控制供油滑套或燃油齿条的位置，使得供油量的调整更为灵敏和精确。1.第一代第一代位置控制式位置控制式位置控制式电控柴油分配泵位置控制式电控柴油分配泵位置控制式燃油喷射系统分为位置控制式直列泵系统和位置控制式分配泵系统，最明显的特征就是具有用于调整控制油量的油量调节器及滑套位置传感器。在第一代电控燃油系统中:（1）喷油量的控制：根据电控柴油发动机ECU的指令驱动油量调节器，从而改变齿杆或溢油环的位置来调节喷
2、油量。（2）喷油时间的控制：根据ECU的指令由发动机驱动轴和凸轮轴的相位差进行控制。2.第二代第二代时间时间控制控制式式这种系统可以保留原来的喷油泵-高压油管-喷油器系统，也可以采用新型高压燃油系统，其喷油量和喷油定时由电脑控制的强力高速电磁阀的开闭时刻所决定。其明显特征是泵上装有油泵控制单元、用于控制喷油量的喷射控制电磁阀和控制喷油提前角的定时控制电磁阀。时间控制式径向柱塞分配泵时间控制式径向柱塞分配泵3.第第三三代代时间时间-压力控制压力控制式式也称电控共轨系统，这种系统包括了高压共轨系统和中压共轨系统，摒弃了传统的喷油泵-高压油管-喷油器的脉动供油方式，代之以一个高压油泵在柴油机的驱动下
3、，连续将高压燃油输送到共轨管内，高压燃油再由共轨送入各缸喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。目前满足我国国排放标准的柴油发动机主要采用的是电控高压共轨系统。柴油机高压共轨系统柴油机高压共轨系统二、典型电控燃油喷射系统介绍典型的电控燃油喷射系统:电控直列泵：如TICS系统，最高喷射压力可达135MPa。电控分配泵：如VP37、VP44，最高喷射压力可达140MPa。电控泵喷油器：如博世、德尔福的EUI，最高喷射压力可达220MPa。电控单体泵：如EUP系统，最高喷射压力可达200MPa以上。共轨系统：如Caterpillar HEUI系统,博世的CR系统，电装的ECD-U2系统
4、等，最高喷射压力可达180MPa。已经得到应用的电控柴油喷射系统类型已经得到应用的电控柴油喷射系统类型基本组成与其他电子控制系统一致，也是由传感器、ECU、执行元件三部分组成。三、柴油机电控燃油喷射系统的组成柴油机电控燃油喷射系统组成示意图柴油机电控燃油喷射系统组成示意图传感器柴油机控制执行元件加速踏板位置传感器反馈信号传感器其他传感器和信号开关燃油温度传感器四、柴油机电控燃油喷射系统的功能.燃油喷射控制燃油喷射控制喷油量控制喷油正时控制柴油机低油压保护最高转速控制喷油压力的控制喷油速率和供(喷)油规律的控制增压器工作保护.怠速控制怠速控制.进气控制进气控制.增压控制增压控制柴油机的增压控制柴
5、油机的增压控制.启动控制启动控制.排放控制排放控制.巡航控制巡航控制废气再循环废气再循环()控制控制.故障自诊断和失效保护故障自诊断和失效保护第二节 电控直列泵喷射系统一 第一代电控直列泵直列式喷油泵的电子控制系统中，在喷油泵方面带有如下电子部件：（1）对喷油量进行电子控制的电子调速器。（2）对喷油时间进行电子控制的电子提前器。第一代电子控制直列式喷油泵的基本特征，如右图所示。第一代电控直列式喷油泵第一代电控直列式喷油泵二 第二代电控直列泵（TICS系统）如下图所示，TICS系统以传统的直列泵为基础，在柱塞部分附加上一个可动的定时套筒。带电子调速器的带电子调速器的TICS系统系统TICS系统是
6、配装了RED系列电子调速器和预行程执行机构的直列泵系统，通过计算机控制直喷式柴油机的喷油量、喷油定时和喷油率，如下图所示。REDIV型电子调速器配预行程直列泵型电子调速器配预行程直列泵REDIV型电子调速器的控制部分可以分成三部分：输入单元、演算单元和驱动单元，如下图所示。控制系统示意图控制系统示意图三 第三代电控直列泵（PPVI系统）如右图所示，PPVI系统保留了喷油泵高压油管喷油器系统，只是高压油管上加一个高速电磁阀，变成了喷油泵高压油管高速电磁阀喷油器系统。PPVI系统示意图系统示意图第三节 电控分配泵喷射系统一 ECDVS电控分配泵ECDV5分配泵外形如右图所示，其结构如图（见下页）所
7、示，在ECDV3的基础上作了重大改进，其要点是：Y 增加了电控驱动单元（EDU）。Y 减小了高压死容积。Y ROM数据有812个。Y ECDV3主要用于非直喷式发动机，相对于此，ECDV5主要用于直喷式发动机，所以，柱塞直径增大，凸轮供油率增加，溢油孔直径加大，滚轮表面采用特殊陶瓷涂层。Y 采用直动型溢流阀，响应特性更高。ECDV5分配泵的外形分配泵的外形ECDV5电控分配泵结构图电控分配泵结构图ECDV5的重要特点：的重要特点：（1）实现了高精度控制，低成本大批量生产，由于减小了死容积、溢流阀响应特性高，可以适应高压化；由于采用了ROM，精度提高，可以满足低颗粒、低NOX的排放要求。（2）它
8、是世界上是第一次采用预喷射的大批量生产的电控分配泵产品，燃烧良好，噪声很低。（3）成本低，喷油泵采用带传动，和以前的ECDV3可在同一条生产线上生产，采用了新的电磁阀（SPV、TCV）。1.电控分配泵的传感器布置电控分配泵的传感器布置在ECDV5型电控分配泵系统中，计算机根据发动机转速传感器、油门开度传感器、进气压力传感器和冷却液温传感器等信号，检测出发动机的运行状态，实现多种控制功能。ECDV5型电控分配泵的传感器布置，如右图所示。ECDV5型分配泵的传感器型分配泵的传感器（1）电磁溢流阀电磁溢流阀（如下图）：电磁溢流阀（如下图）：直接控制喷油量的，是一种耐高压、具有高度响应特性的直动式电磁
9、阀。电磁溢流阀的结构、工作原理，如右图所示。电磁溢流阀（电磁溢流阀（SPV）电磁溢流阀的结构电磁溢流阀的结构电磁溢流阀工作原理电磁溢流阀工作原理（2）定时控制阀定时控制阀（TCV）安装在喷油泵内，根据计算机送来的信号，适时开启或关闭喷油泵压力腔和定时活塞低压腔之间的燃油通道。（3）断油阀断油阀（FCV）的结构如右图所示。在发动机处于停止状态或类似停止状态时，断油阀将燃油油路切断。通电以后，断油阀开启，燃油被吸入柱塞腔内。断油阀断油阀（FCV）2.ECDV5型分配泵的电子驱动单元型分配泵的电子驱动单元EDUEDU的工作原理：的工作原理：蓄电池电压通过高电压发生回路（DC/DC变换）变换成高电压。
10、EDU根据各传感器送来的信息将信号送到EDU的EMU端子。这样，大约150V的高电压由SPV端子输出到电磁溢流阀。这时，EDUF端子上输出喷油确认信号。ECDV5型电控分配泵的EDU电路图，如下图所示。ECDV5型电控分配泵型电控分配泵EDU电路图电路图二 喷油量控制1.控制机构和工作过程控制机构和工作过程ECDV5型电子控制分配泵的喷油量控制机构，如左图所示。为了确定电磁溢流阀的开启时间，采用转速传感器检测出对应凸轮升程的凸轮转角，从而确定开启时间。右图给出了凸轮升程、电磁溢流阀开闭定时和喷油量的关系，以及利用冷却液温度修正启动喷油量的方法。喷油量控制机构喷油量控制机构喷油量控制方法喷油量控
11、制方法2.控制内容控制内容（1）基本喷油量：基本喷油量：根据油门开度和发动机转速计算出理论上必要的喷油量。（2）最大喷油量：最大喷油量：计算流程图如下图所示。最大喷油量的计算流程图最大喷油量的计算流程图 以上述基本喷油量为基础，还要考虑到进气压力、进气温度、燃油温度等，对基本喷油量进行修正，从而计算出发动机在该工况下的最大喷油量。最终喷油量就是比较上述两项喷油量，选择其中比较小的一项。三 喷油时间控制1.喷油时间控制方法喷油时间控制方法电控分配泵中喷油时间控制方法，如下图所示。喷油时间控制部分的结构与机械式VE分配泵的相关部分基本相同，所不同的是增加了定时控制阀（TCV）。喷油时间控制方法喷油
12、时间控制方法喷油时间的确定喷油时间的确定（5）反馈控制。反馈控制：反馈控制：对实际压缩上止点和喷油开始点之间的角度差进行控制。2.喷油时间控制项目喷油时间控制项目如右图所示。（1）目标喷油时间。（2）喷油时间修正。（3）启动时喷油时间。（4）实际喷油时间。计算方法如下：发动机方面：发动机方面：检测出压缩上止点位置和曲轴转角传感器的上止点信号之间的关系。喷油泵方面：喷油泵方面：求出喷射波形与转速传感器的发动机脉冲之间的关系。第四节 电控共轨式燃油喷射系统一 电控共轨燃油喷射系统历程Y 20世纪30年代，人们在航空汽油机上开始试验汽油喷射技术。Y 20世纪50年代末，汽油喷射装置在赛车汽油机上广泛
13、采用。Y 20世纪60年代后半期，瑞士的Hiber教授开发成功柴油机电控共轨系统的“原型”。Y 20世纪90 年代，柴油机的供油系统开始向电控供油系统过渡。Y 1995年底，日本电装公司将ECDU2型电控高压共轨系统成功地应用于载货汽车柴油机，并开始批量生产，从此开创了柴油机电控共轨燃油系统的新时代。Y ECDU2型电控共轨系统是电装公司和丰田汽车公司共同研制开发的。二 电控共轨燃油喷射系统组成及特点下图所示是博世公司的第一代高压电控共轨燃油系统。主要主要组成：组成：燃油箱、滤清器、燃油泵、溢流阀、压力传感器、燃油轨、喷油器、ECU等。博世公司电控共轨式燃油系统博世公司电控共轨式燃油系统电控共
14、轨系统的特点：电控共轨系统的特点：自由调节喷油压力（共轨压力）。自由调节喷油量。自由调节喷油率形状。自由调节喷油时间。1.电控喷油器电控喷油器博世电控喷油器的代表性结构，如右图所示。喷油器喷油器功能组件功能组件：孔式喷油嘴、液压伺服系统和电磁阀等。在发动机和供油泵工作时，喷油器的功能可分三个工作状态：喷油器关闭（以存有的高压）。喷油器打开（喷油开始）。喷油器关闭（喷油结束）。博世共轨式喷油器博世共轨式喷油器a）喷油器关闭状态（不喷油）b）喷油器开启状态（喷油）（1）喷油器关闭（以存有的高压）电磁阀在静止状态不受控制，因此是关闭的，如前图a）所示。（2）喷油器开启（喷油开始）喷油器一般处于关闭状
15、态。当电磁阀通电后，在吸动电流的作用下迅速开启，如前图b）所示。（3）喷油器关闭（喷油结束）如果不控制电磁阀，则电枢在弹簧力的作用下向下压，钢球将关闭回油节流孔。2.供油泵供油泵供油泵的主要作用：供油泵的主要作用：将低压燃油加压成高压燃油，储存在共轨内，等待ECU的喷油指令，如下图所示。博世公司电控燃油系统的高压部分博世公司电控燃油系统的高压部分博世公司电控共轨系统中采用的供油泵，如下图所示。供油泵结构图供油泵结构图3.ECUECU的基本功能：的基本功能：结合实时工况和外界条件，始终使发动机控制在最佳燃烧状态。ECU按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息，如右图所示，经过处理以后，把各个参
16、数限制在允许的电压电平上，再发送给各相关的执行机构，执行各种预定的控制功能。6HK1TC柴油机电控共轨燃油系统电路图柴油机电控共轨燃油系统电路图4.特种传感器特种传感器（1）共轨压力传感器共轨压力传感器如右图所示。作用：作用：以足够的精度，在相应较短的时间内，测定共轨中的实时压力，并向ECU提供电信号。共轨压力传感器共轨压力传感器（2）流量限制器作用：作用：防止喷油器可能出现的持续喷油现象。由共轨流出的油量超过最大流量时，流量限制器将自动关闭流向相应喷油器的进油口，停止继续喷油。流量限制器流量限制器（3）调压阀作用：作用：根据发动机的负荷状况调整和保持共轨中的压力。两个调节回路：两个调节回路：
17、低速电子调节回路，用于调整共轨中可变化的平均压力值。高速机械液压式调节回路，用以补偿高频压力波动。调压阀调压阀（4）限压阀 限压阀的作用相当于溢流阀。基本作用：基本作用：限制共轨中的压力。当共轨中燃油压力过高时，打开放油孔卸压。共轨内短时间允许的最高压力为150MPa。博世公司电控共轨系统中的限压阀（如上图），主要由下列构件组成：外壳（有外螺纹，以便拧装在共轨上）、通往燃油箱的回油管接头、活塞和弹簧等。限压阀示意图限压阀示意图三 喷油量控制1.基本喷油量基本喷油量基本喷油量是由发动机转速和油门开度决定的，如果发动机转速保持一定，油门开度大，则喷油量增加（如下图）。基本喷油量基本喷油量2.启动喷
18、油量启动喷油量启动时加速踏板大约踩到50，再由发动机转速和冷却液温度决定喷油量（如上图）。启动喷油量启动喷油量3.过渡状态喷油量过渡状态喷油量加速时油门开度变化大，为了使燃油增加得慢一点，从而控制排出黑烟（如下图）。4.最高转速时喷油量最高转速时喷油量控制发动机最高转速时的喷油量（如下图）。过渡状态喷油量过渡状态喷油量5.最大喷油量最大喷油量由发动机转速决定了的最大基本喷油量中，还要加上全负荷喷油量补偿电阻的修正喷油量和燃油温度的补偿喷油量，如上图所示。最高转速时喷油量最高转速时喷油量最大喷油量最大喷油量6.全负荷喷油量补偿喷油量全负荷喷油量补偿喷油量由计算机计算出全负荷喷油量调整电阻所决定的
19、补偿喷油量，如右图所示。7.进气压力修正喷油量进气压力修正喷油量进气压力低时，为了减少排烟，应限制由于进气压力所对应的最大喷油量。电阻端子电压电阻端子电压四 喷油时间控制1.主喷油时间主喷油时间 基本喷油时间是按最终喷油量、发动机转速和冷却液温度（按MAP图）计算出来的。发动机启动时只是按冷却液温度和发动机转速计算出来的。进气压力修正进气压力修正主喷油时间修正主喷油时间修正2.预喷油时间预喷油时间a 预喷油时间间隔是按最终喷油量、发动机转速和冷却液温度（按MAP图）计算出来的。a 发动机启动时只按冷却液温度和发动机转速进行计算。预喷油间隔修正预喷油间隔修正喷油压力修正喷油压力修正第五节 柴油机
20、燃油供给系统的检修一 输油泵性能的检查1.输油泵吸油能力的检查输油泵吸油能力的检查用油管将输油泵进油口直接连至1m以下的一专用柴油桶，拆掉输油泵出油管，用手油泵吸油，若在30次以内不能将柴油从油桶内吸上来并压出，则吸油能力不良。2.输油泵压油能力的检查输油泵压油能力的检查主要包括：随车检查。仪器检查。手油泵性能的检查。进、出油单向阀密封性能试验。手油泵与喷油泵配合能力的检查。二 喷油器性能的检验喷油器性能的检验主要包括：喷油压力的检查与调整。密封性能的检查。喷雾质量的检查。喷油干脆程度的检查三 喷油泵喷油偶件的查检1.柱塞的检验柱塞的检验柱塞和柱塞套的磨损部位分别如下图所示。柱塞柱塞柱塞套柱塞套在无专用试验设备的情况下，可按右图所示方法检查柱塞偶件的密封性：将在清洁柴油中清洗后的柱塞拉出1/3，如能借其自身重力缓慢滑下，属于配合正常；若柱塞急剧滑下，则表示偶件已严重磨损，应予更换。柱塞偶件密封性检查方法柱塞偶件密封性检查方法2.出油阀的检验出油阀的检验在无专用设备的情况下，可按右图所示的方法检查出油阀的密封性：用手指堵住油阀大端孔口，反复拉动出油阀，在出油阀向外拉动时，封堵的手指上无吸力或吸力微弱，则可判断出油阀配合表面已严重磨损，应予更换。出油阀的密封性检查方法出油阀的密封性检查方法THANK YOU
