1、第三章第三章 柴油机电控喷油系统柴油机电控喷油系统 3-1 3-1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类 3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础 3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统 3-4 3-4 时间控制式柴油喷射系统时间控制式柴油喷射系统 3-5 3-5 高压共轨式柴油喷射系统高压共轨式柴油喷射系统返回 柴油机电子控制喷油技术全称是柴油发动机电子控制燃油喷射技术柴油机电子控制喷油技术全称是柴油发动机电子控制燃油喷射技术。柴油机为压燃式发动机，喷油压力很高（高达。柴油机为压燃式发动机，喷油压力很高（高达160160200 MPa20
2、0 MPa）。因此）。因此，研究柴油机电喷技术主要是研究柴油机电子控制喷油压力技术和燃油，研究柴油机电喷技术主要是研究柴油机电子控制喷油压力技术和燃油喷射技术。喷射技术。18931893年年2 2月月2323日，德国人鲁道夫日，德国人鲁道夫狄塞尔（狄塞尔（Rudolf DieselRudolf Diesel）博上发）博上发明了狄塞尔发动机（柴油机）。明了狄塞尔发动机（柴油机）。100 100 多年来，柴油机作为动力源具有优多年来，柴油机作为动力源具有优越的经济性和耐久性，在汽车及工程机械领域得到了广泛地应用，为经越的经济性和耐久性，在汽车及工程机械领域得到了广泛地应用，为经济建设和社会发展做出
3、了不可磨灭的贡献。柴油机电子控制技术在汽车济建设和社会发展做出了不可磨灭的贡献。柴油机电子控制技术在汽车上的应用，有力地推动了柴油机技术的进一步发展。到目前为止，已经上的应用，有力地推动了柴油机技术的进一步发展。到目前为止，已经研制并生产出了不同种类、功能各异的柴油机电子控制燃油系统。控制研制并生产出了不同种类、功能各异的柴油机电子控制燃油系统。控制功能更全、工作更可靠的新产品层出不穷，大大改善和提高了柴油机汽功能更全、工作更可靠的新产品层出不穷，大大改善和提高了柴油机汽返回第三章第三章 柴油机电控喷油系统柴油机电控喷油系统下一页车的动力性、经济性和排放性能，取得了显著的经济效益和社会效益。车
4、的动力性、经济性和排放性能，取得了显著的经济效益和社会效益。返回第三章第三章 柴油机电控喷油系统柴油机电控喷油系统上一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类 柴油机电子控制系统又称为电子柴油机控制系统（柴油机电子控制系统又称为电子柴油机控制系统（Electronic DieElectronic Diesel Engine Control Systemsel Engine Control System，EDCEDC，德国博世公司）、电子控制柴油机，德国博世公司）、电子控制柴油机系统（系统（Electronic Control Diesel Engine SystemE
5、lectronic Control Diesel Engine System ，ECDECD ，日本电装，日本电装公司）和计算机控制柴油喷射系统（公司）和计算机控制柴油喷射系统（Computed Diesel Injection SystComputed Diesel Injection Systemem，CDICDI，奔驰公司）。，奔驰公司）。新世纪以来，装备电子控制柴油喷射系统的载货汽车和轿车与口俱新世纪以来，装备电子控制柴油喷射系统的载货汽车和轿车与口俱增。柴油机采用电子控制技术，特别是采用高压共轨式电子控制喷油技增。柴油机采用电子控制技术，特别是采用高压共轨式电子控制喷油技术，是柴油机
6、技术发展的必然趋势。术，是柴油机技术发展的必然趋势。一、柴油机电子控制喷油系统的分类一、柴油机电子控制喷油系统的分类 柴油机燃油喷射系统可分为机械式燃油喷射系统和电子控制式燃油柴油机燃油喷射系统可分为机械式燃油喷射系统和电子控制式燃油喷射系统两大类。由于柴油机产品的多样性（在机械控制时代就已开发喷射系统两大类。由于柴油机产品的多样性（在机械控制时代就已开发返回下一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类应用直列泵、分配泵、单体泵和泵喷嘴等结构形式、适用范围和自身特应用直列泵、分配泵、单体泵和泵喷嘴等结构形式、适用范围和自身特点完全不同的燃油系统），因此，在其基础上开发
7、研制的电子控制燃油点完全不同的燃油系统），因此，在其基础上开发研制的电子控制燃油喷射系统种类繁多、形式各异。准确分类十分困难，大致可按下述情况喷射系统种类繁多、形式各异。准确分类十分困难，大致可按下述情况进行分类，以供读者参考。进行分类，以供读者参考。按控制方式不同，柴油机电子控制燃油喷射系统可分为位置控制式按控制方式不同，柴油机电子控制燃油喷射系统可分为位置控制式柴油喷射系统、时间控制式柴油喷射系统和高压共轨式电子控制燃油（柴油喷射系统、时间控制式柴油喷射系统和高压共轨式电子控制燃油（柴油）喷射系统三种类型。柴油）喷射系统三种类型。按控制对象不同，柴油机电子控制燃油喷射系统可分为电子控制喷按
8、控制对象不同，柴油机电子控制燃油喷射系统可分为电子控制喷油泵系统和共轨式电子控制喷油系统两大类。油泵系统和共轨式电子控制喷油系统两大类。ECU ECU 的控制对象前者是喷的控制对象前者是喷油泵，后者则直接控制喷油器和共轨压力。油泵，后者则直接控制喷油器和共轨压力。按喷油泵供油机构的结构形式不同，电子控制喷油泵系统可分为直按喷油泵供油机构的结构形式不同，电子控制喷油泵系统可分为直返回下一页上一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类列泵式电子控制喷油系统，分配泵式电子控制喷油系统，泵喷嘴式电子列泵式电子控制喷油系统，分配泵式电子控制喷油系统，泵喷嘴式电子控制喷油系统和单
9、体泵式电子控制喷油系统四种类型。控制喷油系统和单体泵式电子控制喷油系统四种类型。共轨式喷油系统可分为高压共轨式喷油系统和中压共轨式喷油系统共轨式喷油系统可分为高压共轨式喷油系统和中压共轨式喷油系统两种类型。目前使用的共轨式喷油系统大都是高压共轨式喷油系统。两种类型。目前使用的共轨式喷油系统大都是高压共轨式喷油系统。高压共轨式喷油系统的特点是：燃油箱内燃油由输油泵（电动燃油高压共轨式喷油系统的特点是：燃油箱内燃油由输油泵（电动燃油泵）输送到高压泵（高压油泵），燃油压力约泵）输送到高压泵（高压油泵），燃油压力约 250 kPa250 kPa ；再由高压泵将；再由高压泵将低压燃油加压压缩成高压燃油并
10、直接输送到公共油轨（即共轨、公共油低压燃油加压压缩成高压燃油并直接输送到公共油轨（即共轨、公共油管、燃油分配管或油架）内，燃油压力达管、燃油分配管或油架）内，燃油压力达 150 MPa150 MPa 以上。因此，在高压以上。因此，在高压共轨喷油系统中，从高压油泵到喷油器之间均处于高压状态。共轨喷油系统中，从高压油泵到喷油器之间均处于高压状态。中压共轨式喷油系统的特点是：输油泵输出的燃油为中、低压燃油中压共轨式喷油系统的特点是：输油泵输出的燃油为中、低压燃油，压力为，压力为101030 MPa30 MPa，中低压燃油由燃油泵输送到共轨后再送入喷油器，中低压燃油由燃油泵输送到共轨后再送入喷油器返回
11、下一页上一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类。在中压共轨式喷油系统的喷油器中，设置有液压放大机构（即增压器。在中压共轨式喷油系统的喷油器中，设置有液压放大机构（即增压器或增压机构），中低压燃油的压力由液压放大机构增大到或增压机构），中低压燃油的压力由液压放大机构增大到 120 MPa120 MPa 以上以上，然后再喷入气缸。因此，在中压共轨式喷油系统中，高压区域仅局限，然后再喷入气缸。因此，在中压共轨式喷油系统中，高压区域仅局限在喷油器中。在喷油器中。在上述电子控制柴油喷射系统中，只有共轨式电子控制喷油系统是在上述电子控制柴油喷射系统中，只有共轨式电子控制喷油系
12、统是一种新型的电子控制柴油喷射系统，其他系统都是在罗伯特一种新型的电子控制柴油喷射系统，其他系统都是在罗伯特博世（博世（RoRobert Boschbert Bosch）公司）公司19261926年开发成功的喷油泵的基础上增设电子控制系统年开发成功的喷油泵的基础上增设电子控制系统而构成，在技术上没有实质性的进步。而构成，在技术上没有实质性的进步。二、柴油机电子控制喷油系统的组成二、柴油机电子控制喷油系统的组成 柴油机电子控制燃油喷射系统同汽油机电子控制燃油喷射系统一样柴油机电子控制燃油喷射系统同汽油机电子控制燃油喷射系统一样，也是由传感器、电子控制单元，也是由传感器、电子控制单元 ECUECU
13、 和执行器三大部分组成。东风朝阳和执行器三大部分组成。东风朝阳返回下一页上一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类柴油机有限责任公司引进德国柴油机有限责任公司引进德国 BoschBosch 公司技术开发的高压共轨式电子控公司技术开发的高压共轨式电子控制柴油喷射系统的组成如图制柴油喷射系统的组成如图3-13-1所示。所示。传感器的功用是检测发动机运行时的状态参数。柴油机电子控制燃传感器的功用是检测发动机运行时的状态参数。柴油机电子控制燃油系统常用的传感器有：曲轴位置（发动机转速与转角）传感器、凸轮油系统常用的传感器有：曲轴位置（发动机转速与转角）传感器、凸轮轴位置传感
14、器、加速踏板位置（或油门开度）传感器、大气压力传感器轴位置传感器、加速踏板位置（或油门开度）传感器、大气压力传感器、进气温度传感器、燃油温度传感器、冷却液温度传感器、共轨油压传、进气温度传感器、燃油温度传感器、冷却液温度传感器、共轨油压传感器、空气流量传感器（增压柴油机采用）以及车速传感器等。感器、空气流量传感器（增压柴油机采用）以及车速传感器等。电子控制单元电子控制单元 ECUECU 是柴油机电子控制燃油系统的核心，是一个以单是柴油机电子控制燃油系统的核心，是一个以单片机为核心的电子控制器。目前，中央处理器片机为核心的电子控制器。目前，中央处理器CPUCPU普遍采用高速犯位普遍采用高速犯位C
15、PUCPU进行数学运算和数据处理进行数学运算和数据处理 ECUECU 的功用是根据发动机转速和油门开度等传的功用是根据发动机转速和油门开度等传感器检测的柴油机运行状态参数，与感器检测的柴油机运行状态参数，与 ECUECU 中预先存储的发动机特性参数中预先存储的发动机特性参数返回下一页上一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类图谱（称为图谱（称为 MAPMAP 图）进行比较，计算确定喷油量和喷油时间等控制参数图）进行比较，计算确定喷油量和喷油时间等控制参数，并按计算所得目标值向执行器发出控制指令。此外，电子控制单元还，并按计算所得目标值向执行器发出控制指令。此外，电子
16、控制单元还具有通讯和其他功能，如与自动变速具有通讯和其他功能，如与自动变速 ECUECU 进行数据传输和交换、适时修进行数据传输和交换、适时修正喷油量和喷油提前角控制指令等。正喷油量和喷油提前角控制指令等。执行器（执行机构）的功用是根据执行器（执行机构）的功用是根据 ECUECU 发出的控制指令执行相应的发出的控制指令执行相应的任务，主要是控制喷油量、喷油定时和喷油压力等。控制系统的控制策任务，主要是控制喷油量、喷油定时和喷油压力等。控制系统的控制策略不同，采用执行器的种类也不相同。位置控制式柴油喷射系统采用的略不同，采用执行器的种类也不相同。位置控制式柴油喷射系统采用的执行器有电磁铁机构、直
17、流电动机、步进电动机和机械式喷油器；时间执行器有电磁铁机构、直流电动机、步进电动机和机械式喷油器；时间控制式柴油喷射系统采用的执行器有电磁阀和机械式喷油器；高压共轨控制式柴油喷射系统采用的执行器有电磁阀和机械式喷油器；高压共轨式柴油喷射系统采用的执行器有电动燃油泵、燃油压力控制阀、电磁式式柴油喷射系统采用的执行器有电动燃油泵、燃油压力控制阀、电磁式喷油器或压电晶体式喷油器等。无沦采用何种控制策略，喷油器都是控喷油器或压电晶体式喷油器等。无沦采用何种控制策略，喷油器都是控返回下一页上一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类制喷油量和喷油定时的最终执行器。柴油机典型电子
18、控制喷油系统采用制喷油量和喷油定时的最终执行器。柴油机典型电子控制喷油系统采用的执行器如表的执行器如表3-13-1所示。所示。在柴油机电子控制燃油喷射系统中，各种传感器的功用、组成及其在柴油机电子控制燃油喷射系统中，各种传感器的功用、组成及其结构原理与汽油发动机电子控制系统使用的传感器基本相同；但是，由结构原理与汽油发动机电子控制系统使用的传感器基本相同；但是，由于喷油压力高达于喷油压力高达180180200 MPa200 MPa，对执行器的要求远远高于汽油机电子控，对执行器的要求远远高于汽油机电子控制喷油系统，各种执行器的结构都非常复杂，加之机械式燃油系统久经制喷油系统，各种执行器的结构都非
19、常复杂，加之机械式燃油系统久经考验证明具有优越的性能，因此，柴油机电子控制喷油系统至今难以完考验证明具有优越的性能，因此，柴油机电子控制喷油系统至今难以完全替代机械式燃油系统。全替代机械式燃油系统。返回下一页上一页3-3-1 1 柴油机电控系统组成与分类柴油机电控系统组成与分类鉴于执行器是柴油机电子控制喷油系统的关键技术以及柴油机技术发展鉴于执行器是柴油机电子控制喷油系统的关键技术以及柴油机技术发展的必然趋势是采用高压共轨式电子控制柴油喷射技术，所以本书将重点的必然趋势是采用高压共轨式电子控制柴油喷射技术，所以本书将重点介绍典型柴油机电子控制喷油系统的执行器技术和高压共轨式电子介绍典型柴油机电
20、子控制喷油系统的执行器技术和高压共轨式电子控制柴油喷射技术。控制柴油喷射技术。返回上一页3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础 2020世纪世纪7070年代以来，在满足柴油机排放法规和提高燃油经济性等要年代以来，在满足柴油机排放法规和提高燃油经济性等要求的背景下，柴油机电子控制燃油喷射技术先后被各汽车生产厂家用来求的背景下，柴油机电子控制燃油喷射技术先后被各汽车生产厂家用来控制喷油量和喷油定时等控制参数，开发了各式各样的电子控制柴油喷控制喷油量和喷油定时等控制参数，开发了各式各样的电子控制柴油喷射系统。由于控制对象各不相同，因此，各电子控制喷油系统的控制功射系统。由于控制
21、对象各不相同，因此，各电子控制喷油系统的控制功能、控制策略与控制原理亦不尽相同。能、控制策略与控制原理亦不尽相同。一、柴油机电子控制喷油系统的控制功能一、柴油机电子控制喷油系统的控制功能 柴油机电子控制燃油喷射系统的种类不同、应用对象不同柴油机电子控制燃油喷射系统的种类不同、应用对象不同（轿车或轿车或载货汽车载货汽车）以及控制策略不同，其控制功能的多少各不相同。但是，每以及控制策略不同，其控制功能的多少各不相同。但是，每一种电子控制柴油喷射系统都具有喷油量控制和故障自诊断控制等基本一种电子控制柴油喷射系统都具有喷油量控制和故障自诊断控制等基本功能。到目前为止，电子控制柴油喷射系统具备的控制功能
22、如表功能。到目前为止，电子控制柴油喷射系统具备的控制功能如表 3 3-2 2 所所示示。返回下一页3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础 二、柴油机电子控制喷油系统的控制策略二、柴油机电子控制喷油系统的控制策略 3030多年来，柴油机电子控制喷油系统已经经历了位置控制、时间控多年来，柴油机电子控制喷油系统已经经历了位置控制、时间控制和高压共轨控制三代变化。典型控制系统的控制策略和主要技术特点制和高压共轨控制三代变化。典型控制系统的控制策略和主要技术特点如表如表3-33-3所示。所示。喷油量是柴油机工作过程中最重要的参数之一。柴油机设计师们的喷油量是柴油机工作过程中最重要的
23、参数之一。柴油机设计师们的最大理想就是根据柴油机的实际工况，自由控制每循环的喷油量。随着最大理想就是根据柴油机的实际工况，自由控制每循环的喷油量。随着高压共轨式电子控制柴油喷射技术的应用，设计师们的梦想正在变为现高压共轨式电子控制柴油喷射技术的应用，设计师们的梦想正在变为现实。实。三、柴油机喷油量的计算方法三、柴油机喷油量的计算方法 柴油机每循环的基本喷油量可用下述公式进行计算柴油机每循环的基本喷油量可用下述公式进行计算返回下一页上一页3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础式中式中 QjQj基本（标定工况）喷油量（基本（标定工况）喷油量（mmmm3 3）；）；p pe e
24、平均有效压力（平均有效压力（kPakPa）；）；V Vh h每缸排量（每缸排量（L L）；）；g ge e比油耗比油耗g/g/（kWhkWh）；m m 燃油密度（轻质柴油：燃油密度（轻质柴油：m m0.820.820.89 g/cm0.89 g/cm3 3）；）；N Ne e每缸标定功率（每缸标定功率（kWkW）；）；n nt t标定工况凸轮转速（标定工况凸轮转速（r/minr/min）。）。标定工况的喷油量是柴油机工作过程中最基本的喷油量上式说明，标定工况的喷油量是柴油机工作过程中最基本的喷油量上式说明，基本喷油量基本喷油量 Q Qj j与凸轮转速与凸轮转速 n nt t ，成反比。因为发动
25、机转速，成反比。因为发动机转速 n ne e。与凸轮转速。与凸轮转速返回下一页上一页)/(35027983冲程mmngNgVpQmteemehej3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础n nt t 为一定比值关系，所以基本喷油量为一定比值关系，所以基本喷油量 Q Qj j 与发动机转速与发动机转速 n ne e。也呈反比关系。也呈反比关系当转速升高时，发动机在一个工作循环内所占的时间缩短，其进气量将当转速升高时，发动机在一个工作循环内所占的时间缩短，其进气量将减小，所以基本喷油量减小，所以基本喷油量Q Qj j减小。减小。柴油机在各种工况下工作时，每循环喷油量的变化范围是
26、柴油机在各种工况下工作时，每循环喷油量的变化范围是1.0Q1.0Qj j1.1.5Q5Qj j。其他工况下的喷油量与基本喷油量之间的关系如下：。其他工况下的喷油量与基本喷油量之间的关系如下：起动喷油量为起动喷油量为 怠速喷油量为怠速喷油量为 上述公式都是经验公式，用其计算的喷油量具有一定的精度，曾广上述公式都是经验公式，用其计算的喷油量具有一定的精度，曾广泛应用于机械式供油系统喷油量的计算。由于柴油机各具特点，因此，泛应用于机械式供油系统喷油量的计算。由于柴油机各具特点，因此，返回下一页上一页jqQQ)5.13.1(jdQQ)25.02.0(3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油
27、技术基础最后仍应在此基础上，根据具体发动机进行试验修正后，即可得到较为最后仍应在此基础上，根据具体发动机进行试验修正后，即可得到较为理想实用的喷油量数据。理想实用的喷油量数据。四、电子控制喷油泵系统喷油量的控制原理四、电子控制喷油泵系统喷油量的控制原理 在机械式燃油系统中，柴油机大都采用机械式调速器来调节喷油量在机械式燃油系统中，柴油机大都采用机械式调速器来调节喷油量，利用离心力与弹簧作用力的平衡关系决定调节齿杆的位移，从而控制，利用离心力与弹簧作用力的平衡关系决定调节齿杆的位移，从而控制喷油量的大小。在电子控制喷油系统中，喷油器则是在电子控制单元喷油量的大小。在电子控制喷油系统中，喷油器则是
28、在电子控制单元ECECU U的控制下喷射燃油。控制对象不同，喷油量的控制原理也不相同。的控制下喷射燃油。控制对象不同，喷油量的控制原理也不相同。为了满足排放法规和油耗法规的要求，每循环的基本喷油量为了满足排放法规和油耗法规的要求，每循环的基本喷油量 Q Qj j 则是则是经过精确计算和反复试验。利用计算机的存储功能，将试验得到的最佳经过精确计算和反复试验。利用计算机的存储功能，将试验得到的最佳数据（即发动机在不同转速和不同负荷下对应的最佳基本喷油量）以三数据（即发动机在不同转速和不同负荷下对应的最佳基本喷油量）以三维图形（称为曼谱图维图形（称为曼谱图MAPMAP）形式存储在计算机的只读存储器）
29、形式存储在计算机的只读存储器ROMROM中，如图中，如图返回下一页上一页3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础3-23-2 所示。再利用计算机的查询功能和控制功能，通过控制执行器动作所示。再利用计算机的查询功能和控制功能，通过控制执行器动作将喷油量控制在最佳值。将喷油量控制在最佳值。当发动机工作时，当发动机工作时，ECU ECU 根据加速踏板位置传感器信号（油门开度信根据加速踏板位置传感器信号（油门开度信号）号）A Ac c 和发动机转速（曲轴位置）传感器信号和发动机转速（曲轴位置）传感器信号 n ne e ，利用计算机的查询功，利用计算机的查询功能，即可从三维图形（能，
30、即可从三维图形（M M A A P P图）中得到相应的最佳基本喷油量数值图）中得到相应的最佳基本喷油量数值 Q Qj j；再利用计算机的数学计算与逻辑判断功能以及其他传感器提供的喷油量再利用计算机的数学计算与逻辑判断功能以及其他传感器提供的喷油量修正信号，即可计算确定最佳喷油量，并向执行器（电磁铁机构、直流修正信号，即可计算确定最佳喷油量，并向执行器（电磁铁机构、直流电动机或电磁阀）发出控制指令；执行器在电动机或电磁阀）发出控制指令；执行器在 ECUECU 输出回路的驱动下动作输出回路的驱动下动作，使喷油器按最佳喷油量喷射柴油，完成一次喷油过程。，使喷油器按最佳喷油量喷射柴油，完成一次喷油过程
31、。在发动机工作过程中，电子控制系统不断循环上述过程，即可实现在发动机工作过程中，电子控制系统不断循环上述过程，即可实现喷油量的实时控制。喷油量的实时控制。返回下一页上一页3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础 在位置控制式电子控制喷油泵系统中，利用了转速传感器在位置控制式电子控制喷油泵系统中，利用了转速传感器齿杆（齿杆（或滑套）位置传感器或滑套）位置传感器电子控制单元电子控制单元 ECUECU 电磁执行机构来替代机械式电磁执行机构来替代机械式调速器，由电子控制单元调速器，由电子控制单元 ECUECU 根据各种传感器信号计算确定喷油量，通根据各种传感器信号计算确定喷油量，通
32、过控制这些执行机构动作使调节齿杆（或滑套）产生位移来控制喷油量过控制这些执行机构动作使调节齿杆（或滑套）产生位移来控制喷油量，执行器为电磁机构。齿杆或滑套的位移量信号为反馈信号，输入，执行器为电磁机构。齿杆或滑套的位移量信号为反馈信号，输入 ECUECU对喷油量实现反馈控制。对喷油量实现反馈控制。在电磁阀时间控制式电子控制喷油泵系统中，执行器为电磁阀，在电磁阀时间控制式电子控制喷油泵系统中，执行器为电磁阀，ECEC U U 则直接控制电磁阀来控制喷油量。因为电磁阀响应速度较快，故系统则直接控制电磁阀来控制喷油量。因为电磁阀响应速度较快，故系统中未采用反馈控制信号来修正喷油量。中未采用反馈控制信
33、号来修正喷油量。在柴油机中，因为每循环喷油量是由柴油机的工作负荷确定，所以在柴油机中，因为每循环喷油量是由柴油机的工作负荷确定，所以反应发动机负荷的加速踏板位置（油门开度）传感器信号反应发动机负荷的加速踏板位置（油门开度）传感器信号 A Ac c与反应发动与反应发动返回下一页上一页3-2 3-2 柴油机电控喷油技术基础柴油机电控喷油技术基础机进气量的发动机转速（曲轴位置）传感器信号机进气量的发动机转速（曲轴位置）传感器信号 n ne e 。是确定喷油量最基。是确定喷油量最基本也是最重要的信号。因此，加速踏板位置传感器或发动机转速传感器本也是最重要的信号。因此，加速踏板位置传感器或发动机转速传感
34、器一旦发生故障，电子控制系统将控制发动机处于应急状态（跤行状态）一旦发生故障，电子控制系统将控制发动机处于应急状态（跤行状态）运行，以便驾驶员回家或将车辆行驶到修理厂修理。运行，以便驾驶员回家或将车辆行驶到修理厂修理。返回上一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统 位置控制式柴油喷射系统为第一代电子控制柴油喷射系统，是早期位置控制式柴油喷射系统为第一代电子控制柴油喷射系统，是早期 （2020世纪世纪7070年代年代）研制的电子控制柴油喷射系统，其结构特点是研制的电子控制柴油喷射系统，其结构特点是：将机将机械式调速器换成了电子调速器械式调速器换成了电子调速器（确切地说应该
35、是机电一体式调速器或电确切地说应该是机电一体式调速器或电子控制式调速器子控制式调速器）、将机械式喷油提前器换成了电子提前器、将机械式喷油提前器换成了电子提前器（机电一体机电一体式提前器或电子控制式提前器式提前器或电子控制式提前器），二者即可选装其中一种，也可同时安，二者即可选装其中一种，也可同时安装两种装两种；执行器采用了电磁执行机构，包括线性电磁铁机构、旋转电磁执行器采用了电磁执行机构，包括线性电磁铁机构、旋转电磁铁机构、线性直流电动机和步进电动机等，使油量调节实现了电子控制铁机构、线性直流电动机和步进电动机等，使油量调节实现了电子控制 一、位置控制式喷油系统的控制方法一、位置控制式喷油系统
36、的控制方法 （一一）喷油量的控制喷油量的控制 位置控制式柴油喷射系统的控制策略是位置控制式柴油喷射系统的控制策略是：凸轮压油凸轮压油位置控制。即位置控制。即燃油的压送机构与机械式燃油系统相同，仍由凸轮驱动压油燃油的压送机构与机械式燃油系统相同，仍由凸轮驱动压油；喷油量则喷油量则返回下一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统由转速传感器由转速传感器齿齿杆杆（或滑套或滑套）位置传感器位置传感器电子控制单元电子控制单元 ECUECU 电磁电磁执行器组成的电子调速器进行调节。控制方法是执行器组成的电子调速器进行调节。控制方法是 ECUECU 通过控制电磁执行通过控制电磁执行机构
37、动作，使油量调节机构动作，使油量调节齿齿杆杆（又称为又称为齿齿条条）或油量调节滑套或油量调节滑套（简称滑套简称滑套）的位移量产生变化来调节喷油量，故又称为位移控制式柴油喷射系统的位移量产生变化来调节喷油量，故又称为位移控制式柴油喷射系统，控制方法如图，控制方法如图3 3-3 3所示。所示。控制喷油量的基本信号有发动机转速信号和加速踏板（油门踏板）控制喷油量的基本信号有发动机转速信号和加速踏板（油门踏板）位置传感器检测的油门开度信号；喷油量反馈控制信号是齿杆（或滑套位置传感器检测的油门开度信号；喷油量反馈控制信号是齿杆（或滑套）位置传感器信号（即位移量信号）。控制原理如下：）位置传感器信号（即位
38、移量信号）。控制原理如下：加速踏板位置（油门开度）传感器信号和发动机转速传感器信号输加速踏板位置（油门开度）传感器信号和发动机转速传感器信号输入入ECUECU后，即可从后，即可从 MAPMAP 图中查询得到基本喷油量数值，图中查询得到基本喷油量数值，ECUECU根据喷油量数根据喷油量数值即可计算确定调节齿杆（或滑套）的目标位移量（即齿杆或滑套的目值即可计算确定调节齿杆（或滑套）的目标位移量（即齿杆或滑套的目返回下一页上一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统标位置），并向电子调速器发出控制指令，电磁执行机构（线性电磁铁标位置），并向电子调速器发出控制指令，电磁执行机构（
39、线性电磁铁机构、旋转电磁铁机构或线性直流电动机等）在输出回路的驱动下动作机构、旋转电磁铁机构或线性直流电动机等）在输出回路的驱动下动作，同时驱动油量调节齿杆（或滑套）向目标位置移动，从而改变喷油器，同时驱动油量调节齿杆（或滑套）向目标位置移动，从而改变喷油器喷油量的大小。喷油量的大小。喷油量采用电子调速器控制的系统是一个闭环控制系统。在电磁执喷油量采用电子调速器控制的系统是一个闭环控制系统。在电磁执行机构驱动调节齿杆（或滑套）向目标位置移动的同时，齿杆（或滑套行机构驱动调节齿杆（或滑套）向目标位置移动的同时，齿杆（或滑套）位置传感器将把齿杆（或滑套）的实际位移量信号检测出来，并反馈）位置传感器
40、将把齿杆（或滑套）的实际位移量信号检测出来，并反馈到电子控制单元到电子控制单元ECUECU，ECUECU根据目标位移量和实际位移量计算确定位移的根据目标位移量和实际位移量计算确定位移的修正量，通过调节电磁执行机构驱动电流修正量，通过调节电磁执行机构驱动电流 I IA A 的大小，对齿杆（或滑套）的大小，对齿杆（或滑套）的位移量进行修正，从而实现喷油量闭环控制。的位移量进行修正，从而实现喷油量闭环控制。（二）喷油定时的控制（二）喷油定时的控制返回下一页上一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统 喷油定时是指何时开始喷油，又称为喷油正时。因此，控制喷油定喷油定时是指何时开始
41、喷油，又称为喷油正时。因此，控制喷油定时就是控制喷油提前角。位置控制式喷油系统喷油定时（喷油提前角）时就是控制喷油提前角。位置控制式喷油系统喷油定时（喷油提前角）控制采用了喷油泵转速传感器、控制采用了喷油泵转速传感器、E E C C U U，喷油定时控制阀和喷油提前器活，喷油定时控制阀和喷油提前器活塞位置传感器组成的电子提前器进行控制，控制方法如图塞位置传感器组成的电子提前器进行控制，控制方法如图3-43-4所示。所示。电子控制单元电子控制单元 ECUECU 根据喷油泵（或发动机）转速传感器信号和加速根据喷油泵（或发动机）转速传感器信号和加速踏板位置传感器信号在踏板位置传感器信号在 MAPMA
42、P 图中查询喷油提前角数值后，计算确定定时图中查询喷油提前角数值后，计算确定定时控制活塞的目标位移量，并向定时控制阀发出占空比信号控制活塞左右控制活塞的目标位移量，并向定时控制阀发出占空比信号控制活塞左右移动，从而使喷油提前角增大或减小。移动，从而使喷油提前角增大或减小。在提前器活塞移动的同时，位置传感器将把活塞的实际位移量信号在提前器活塞移动的同时，位置传感器将把活塞的实际位移量信号检测出来并反馈到检测出来并反馈到ECUECU，ECUECU根据实际位移量与目标位移量之差，通过调根据实际位移量与目标位移量之差，通过调节控制信号的占空比，对喷油定时进行反馈控制，从而实现喷油定时的节控制信号的占空
43、比，对喷油定时进行反馈控制，从而实现喷油定时的返回下一页上一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统闭环控制。闭环控制。二、位置控制式柴油喷射系统的应用二、位置控制式柴油喷射系统的应用 位置控制式柴油喷射系统除在柴油机上增设各种传感器和电子控制位置控制式柴油喷射系统除在柴油机上增设各种传感器和电子控制单元之外，主要是由直列泵和分配泵式燃油喷射系统改进而成。因此，单元之外，主要是由直列泵和分配泵式燃油喷射系统改进而成。因此，根据柴油喷射系统执行器的类型不同，位置控制式柴油喷射系统可分为根据柴油喷射系统执行器的类型不同，位置控制式柴油喷射系统可分为电子控制分配泵式柴油喷射系统
44、和电子控制直列泵式柴油喷射系统两种电子控制分配泵式柴油喷射系统和电子控制直列泵式柴油喷射系统两种类型。类型。在分配泵上，主要是通过控制滑套（溢流环）的位移量来控制喷油在分配泵上，主要是通过控制滑套（溢流环）的位移量来控制喷油量，控制分配泵上液压提前器来控制喷油定时（喷油提前角），产品主量，控制分配泵上液压提前器来控制喷油定时（喷油提前角），产品主要有日本电装公司的要有日本电装公司的ECD-V1ECD-V1型电子控制分配泵系统、日本杰克赛尔型电子控制分配泵系统、日本杰克赛尔ZexeZexel l公司的公司的COVEC-FCOVEC-F型电子控制分配泵系统、德国型电子控制分配泵系统、德国Bosch
45、Bosch公司公司EDCEDC型和型和VPVP系列系列返回下一页上一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统电子控制分配泵系统、英国卢卡斯电子控制分配泵系统、英国卢卡斯LucasLucas公司的公司的EPICEPIC型和型和ESRESR型电子控制型电子控制分配泵系统、美国分配泵系统、美国StanadyneStanadyne公司的公司的PCFPCF型和型和DSDS型电子控制分配泵系统、型电子控制分配泵系统、美国美国AMBACAMBAC公司的公司的M100EM100E型电子控制分配泵系统等。在机械式分配泵中，型电子控制分配泵系统等。在机械式分配泵中，利用机械式调速器的杠杆机构
46、来调整油量调节滑套与分配转子之间的轴利用机械式调速器的杠杆机构来调整油量调节滑套与分配转子之间的轴向相对位置，即可调节喷油器的喷油量。在电子控制分配泵中，位置控向相对位置，即可调节喷油器的喷油量。在电子控制分配泵中，位置控制式柴油喷射系统去掉了机械式调速器，油量调节滑套改由电力驱动执制式柴油喷射系统去掉了机械式调速器，油量调节滑套改由电力驱动执行器（电磁执行机构）进行控制。行器（电磁执行机构）进行控制。在直列泵上，主要是通过控制喷油泵齿杆的位移量实现喷抽量控制在直列泵上，主要是通过控制喷油泵齿杆的位移量实现喷抽量控制，通过控制提前器或改变凸轮相位实现喷油定时控制。产品主要有日本，通过控制提前器
47、或改变凸轮相位实现喷油定时控制。产品主要有日本ZexelZexel公司带有电子调速器或电子提前器的（公司带有电子调速器或电子提前器的（Computed PE Pump ControComputed PE Pump Control Systeml System ，COPECCOPEC）系统和喷油定时可变型燃油喷射系统）系统和喷油定时可变型燃油喷射系统 TICSTICS ，德国，德国BoBo返回下一页上一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统schsch公司带有控制直列泵齿杆运动的公司带有控制直列泵齿杆运动的RE25RE25型电子调速器的型电子调速器的EDREDR系统、美国
48、系统、美国Caterpillar Caterpillar 公司利用无刷直流电机通过液压伺服活塞来控制齿杆位移公司利用无刷直流电机通过液压伺服活塞来控制齿杆位移的的 PEECPEEC系统等。系统等。2020世纪世纪8080年代，日本年代，日本ZexelZexel公司与三菱汽车工业公司合公司与三菱汽车工业公司合作生产的作生产的HD-TICSHD-TICS和和MD-TICSMD-TICS电子控制喷油系统、日本电装公司生产的电子控制喷油系统、日本电装公司生产的ECECD-P1D-P1电子控制喷油定时系统、电子控制喷油定时系统、ECD-P2ECD-P2电子控制调速系统、电子控制调速系统、ECD-P3EC
49、D-P3电子控电子控制定时与电子控制调速器系统、日本小松公司开发的制定时与电子控制调速器系统、日本小松公司开发的KP21KP21型电子控制喷型电子控制喷油系统均采用了电子控制直列式喷油泵；油系统均采用了电子控制直列式喷油泵；19931993年，德国年，德国 BoschBosch 公司开发公司开发了带控制滑套的了带控制滑套的RP39RP39和和RP43RP43型直列式喷油泵，并生产了型直列式喷油泵，并生产了 H1H1 和和H1000H1000两种两种电子控制喷油系统。电子控制喷油系统。三、电装三、电装ECD-V1ECD-V1型电子控制分配泵系统型电子控制分配泵系统 电装电装DENSODENSO公
50、司的公司的 ECD-V1ECD-V1 型电子控制喷射系统是商品化最早的典型型电子控制喷射系统是商品化最早的典型返回下一页上一页3-3 3-3 位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统位置控制式柴油喷射系统。早在位置控制式柴油喷射系统。早在19821982年，年，ECD-V1ECD-V1型电子控制柴油喷射系型电子控制柴油喷射系统就应用于日本丰田统就应用于日本丰田2L-TE2L-TE型四缸、增压式、缸径为型四缸、增压式、缸径为92 mm92 mm、冲程也为、冲程也为92 92 mmmm的非直喷式柴油机上。该电子控制燃油喷射式柴油机的额定功率为的非直喷式柴油机上。该电子控制燃油喷射式柴油机的额定
