摘要
摘要
本设计基于博世CR柴油机高压共轨电控系统，在深入分析柴油机高压共轨电控系统控制原理的前提下，主要针对电控燃油喷射系统进行了总体控制设计，即高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统、燃油供给系统设计；高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器控制设计；高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计。另外对整个电控系统的控制逻辑进行了划分，总结出五个基本的控制任务，包括状态识别、油量控制、共轨压力控制、喷射控制和驱动，形成了完整的控制方法和实现方法。
关键词：柴油机，高压共轨，电控单元，控制方法
发动机控制技术课程设计任务书
发动机控制技术课程设计任务书
一、设计题目
发动机电控系统设计
以某一具体类型的发动机（如：凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机）为对象，结合发动机电控系统设计的要求，选择合适的传感器和执行器等硬件设备，对发动机的主要控制系统或某一控制系统进行硬件设计和软件设计。
控制内容：发动机控制系统包括电子控制汽油喷射（EFI）、电子控制点火提前（ESA）、怠速控制（ISC）、废气再循环控制（EGR）、蒸发污染控制（ECS）、谐波进气增压系统控制（ACIS）、故障诊断（DIAGN）、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节（CO排放控制）等内容。
二、设计内容
1．原理简介
主要内容：对发动机的构成与工作原理进行简要介绍
2．对象特性描述
主要内容：对所选择的控制对象的特性进行分析和描述
3．控制系统设计
发动机的电子控制系统设计。1）电子控制单元的设计；2）传感器和控制开关；3）各类执行器；4）控制系统的工作过程。主要内容：控制方案的选择与论证；被控参数与控制参数的选择；输入输出系统的设计；画出原理图、方框图和仪表流程图、系统接线图、梯形图；进行程序设计。
三、设计要求
1．课程设计说明书的格式应严格按照学校课程设计格式要求。
2．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。
3．课程设计说明书。
前置部分：封面、摘要、设计任务书、目录；主体部分：引言（设计目的、任务与要求等）、正文、结论、参考文献；附录部分：系统方框图和电路原理图、程序清单等。
4．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。
5．如有程序，必须提供清单。
目录
第一章引言 (1)
1.1 柴油机电控燃油喷射技术的发展概述 (1)
1.1.1位置式电控燃油喷射系统 (1)
1.1.2时间式电控燃油喷射系统 (1)
1.1.3压力—时间式电控燃油喷射系统 (2)
1.1.4未来柴油机电控燃油喷射系统的发展 (2)
1.2高压共轨柴油机电控燃油喷射系统的发展 (3)
1.2.1高压共轨电控燃油喷射系统的兴起 (3)
1.2.2国外高压共轨电控燃油喷射系统的研究概况 (4)
1.2.3国内高压共轨电控燃油喷射系统的研究概况 (6)
1.3本课程设计的主要内容 (7)
第二章高压共轨电控燃油喷射系统的总体设计 (7)
2.1 高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统设计 (7)
2.1.1空气供给系统的组成 (7)
2.1.2 空气供给系统的工作流程 (7)
2.2 高压共轨电控燃油喷射系统的燃油供给系统设计 (8)
2.2.1燃油喷射系统的组成 (8)
2.2.2 燃油喷射系统的工作流程 (8)
第三章高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器设计 (9)
3.1 传感器控制设计 (9)
1.翼片式空气流量计控制设计 (9)
2.节气门位置传感器控制设计 (10)
3.进气温度传感器控制设计 (10)
4.曲轴位置传感器控制设计 (11)
5.冷却液温度传感器控制设计 (11)
6. 氧传感器控制设计 (12)
3.2 执行器控制设计 (13)
1. 燃油泵控制设计 (13)
2. 燃油分配器控制设计 (14)
3. 燃油压力调节器控制设计 (14)
4.喷油器控制设计 (15)
第四章高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计 (16)
4.1.电控单元的基本结构 (16)
4.2 电子单元工作过程 (16)
4.3电控系统控制逻辑 (16)
4.4共轨压力控制原理 (17)
4.4.1共轨压力控制 (18)
4.4.2高压共轨柴油机电控系统喷油定时控制 (19)
4.5高压共轨柴油机电控系统喷油量控制 (20)
4.6高压共轨柴油机电控系统基于工况的控制研究 (20)
4.6.1发动机状态识别 (21)
4.6.2起动工况控制 (21)
4.6.3怠速工况控制 (23)
4.6.5部分负荷工况控制 (24)
4.6.6限速工况控制 (25)
第五章全文总结 (27)
参考文献 (28)
第一章引言
1.1 柴油机电控燃油喷射技术的发展概述
柴油机电控技术的发展从20世纪70年代至今已经经历了三个发展阶段：20世纪70年代为电控柴油机开发阶段；20世纪80年代为电控柴油机实用阶段；20世纪90年代为电控柴油机发展阶段。燃油喷射系统是影响缸内燃烧过程的关键因素，对柴油机的动力性、经济性和排放性能都有重要影响。要改善柴油机缸内燃烧，燃油喷射系统一方面要有理想的喷射速率特性，另一方面要提高喷射压力。传统的喷射系统由于受到结构和原理等限制，不能同时达到这两个要求，因此，柴油机电控喷射系统逐渐发展起来。
进入80年代，随着工业技术的进步，柴油机电控技术有了很大的发展。国外以德国博世（Bosch）、日本电装（Nippondenso）及美国卡特彼勒（Caterpillar）公司为代表的许多公司和研究机构开始推出各有特色的产品，并全面引发了这一领域的技术进步。在传统的喷射系统基础上首先发展起来的电控燃油喷射系统是位置式电控燃油喷射系统，称之为第一代电控燃油喷射系统，而基于电磁阀的时间式电控燃油喷射系统则称为第二代电控燃油喷射系统，第三代电控燃油喷射系统是基于压力—时间的共轨系统。
1.1.1位置式电控燃油喷射系统
20世纪70年代，位置式电控燃油喷射系统多出现在直列泵和分配泵上，其特点是完全保留了传统燃油喷射系统的泵—管—嘴的基本结构和脉冲高压供油原理，只是将原有的机械控制机构用由传感器、执行器和ECU所组成的控制系统取代。在原机械控制循环喷油量和喷油定时的基础上，改进机构功能，使用直线比例式或旋转式电磁执行机构控制油量，调节齿杆位移和提前器运动装置的位移，从而实现对循环喷油量和喷油定时的控制，提高燃油喷射系统的控制精度、响应速度及适应性。在直列泵上采用位置式控制的燃油喷射系统主要有：日本Zexel公司的COPEC系统，德国博世公司的EDR（Electronic Diesel Control）系统以及美国Caterpillar公司的PEEC系统等。在分配泵上采用位置式控制的燃油喷射系统有：日本电装公司的ECD-V1（Electronically Controlled Diesel）系统，日本Zexel公司的COVEC 系统以及德国博世公司的EDC系统等。
1.1.2时间式电控燃油喷射系统
时间式电控燃油喷射系统利用柱塞泵可承载高压的特性为喷射系统建立供油
压力，通过控制高速电磁阀的开闭来实现对喷油量和喷油定时的控制。泵油机构和油量控制机构完全分开，燃油的计量是由喷油器的开启时间长短和喷油压力的大小来确定的。电磁阀作用时间的长短控制供油量的多少，而电磁阀起作用的时刻控制喷油定时。时间式电控燃油喷射系统可以直接对柴油机的燃油喷射过程进行控制，而将传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前器等全部取消，对喷油量和
喷油定时控制的自由度更大。这种控制方式使得燃油的计量成为时间的函数，与燃油机电控燃油喷射系统有一定的相似之处。这种电控燃油喷射系统比纯机械式或第一代系统具有许多优越性，但其燃油喷射压力仍然与发动机转速有关，喷射后残余压力不恒定。另外电磁阀的响应直接影响喷射特性，特别是在转速较高或瞬态转速变化很大的情况下尤为严重。而且电磁阀必须承受高压，因此对电磁阀提出了很高的要求。它通常包括电控分配泵、电控单体泵及共轨系统等。
典型的分配泵时间控制式喷射系统有：日本Zexel公司的Model-1系统，美国tanadyne公司的DS系统以及德国博世公司的VP44系统。电控单体泵系统有：美国Detroit公司的DDEC系统，DELPHI公司的EUI系统，德国MTU公司的ECS系统，还有德国Bosch公司的PDE系统和EUP系统。
1.1.3压力—时间式电控燃油喷射系统
共轨式电控燃油喷射系统不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理，采用的是压力—时间式燃油计量原理，所以也被称为“压力—时间式电控燃油喷射系统”。由于该系统具有公共控制油道（共轨管），油泵不再直接产生高压，只是向共轨管中供油以保持所需的共轨压力，通过连续调节共轨压力来控制喷射压力，并用电磁阀控制喷射过程。压力—时间式电控燃油喷射系统对传统燃油系统的主要基本零部件都进行了革新，其特点是该系统根据柴油机运行工况的不同，不仅可以实时地控制喷油量与喷油定时，使其达到与工况相适应的最优数值；而且由于喷油压力的产生过程与燃油的喷射过程无关，还使得喷油压力和喷油速率的控制成为可能；另外，采用高速强力电磁阀对喷射量和喷油定时进行独立控制，大幅提高了系统控制的自由度以及精度。
有代表性的系统有：日本电装公司的ECU-U2高压共轨喷射系统，美国BKM公司的Servojet蓄压共轨喷射系统以及Caterpillar公司的HEUI的液压式中压共轨系统等。
1.1.4未来柴油机电控燃油喷射系统的发展
随着柴油机电控喷油技术的不断发展和完善，电控燃油喷射系统的形式种类也越来越多。由于排放法规的要求越来越严格，各种不同的电控系统也都有其各自的优缺点，究竟哪一种类型的电控燃油喷射系统是最具潜力的、综合性能指标相对优越的，则需要对各种型式的喷油系统进行比较。
1993年，Daimler-Benz公司为了选择最有潜力适用于未来一代轿车柴油机的喷油系统，对各种柴油机喷油系统进行了一次比较。为了在电磁阀控制的泵喷嘴电磁阀控制分配泵和共轨喷射系统之间做出选择，对泵喷嘴进行了长达8年的分析研究，发现改善噪声和满足未来排放限制的关键在于预喷射，而且在使用电磁阀控制泵喷嘴时，仅在很有限的范围内才可能出现预喷射油量的稳定。供油泵凸轮既限制了对喷油始点进行调整，也限制了可调的预喷射小油量。为了达到小的预喷油量，使用电磁阀控制分配泵，在有限的转速范围内实现预喷射是可能的，但在柴油机整
个负荷和转速范围内不可能满足要求，其困难在于凸轮轴转角的振动（供油时由传动扭矩产生）影响供油速度。为此，Daimler-Benz公司十分详尽地对共轨系统进行了分析，该系统具有以下优点：
1、没有限制燃油喷射的供油凸轮，这样可以在最大程度上自由选择预喷射和主
喷射的始点；
2、驱动扭矩峰值降低；
3、可自由选择喷射压力；
4、喷嘴一旦打开，开启压力和共轨压力都在起作用，在针阀关闭时也是如此。
正是由于高压共轨喷油系统具有以上优势，所以在直喷式柴油机上应用共轨系统目前已经达成共识。世界上各大汽车公司都在竞相研制和生产自己的高压共轨直喷式柴油机。随着Fiat集团、梅赛德思—奔驰公司共轨直喷式柴油机的使用，底特律柴油机公司、宝马汽车公司、丰田汽车公司、标致—雪铁龙集团和雷诺汽车公司等都己研制出他们自己的高压共轨直喷式柴油机。由此可以看出，高压共轨式电控喷油系统是未来柴油机喷油系统发展的必然结果。
1.2高压共轨柴油机电控燃油喷射系统的发展
与传统的供油系统相比，电控高压共轨燃油喷射系统可以降低汽车碳烟和颗粒排放，提高发动机动力性和燃油经济性，改善起动性能和降低燃烧噪声，是目前公认的最有前途的车用柴油机燃油供给系统。
1.2.1高压共轨电控燃油喷射系统的兴起
高压共轨电控燃油喷射系统始于20世纪90年代初期，属于第三代电控燃油喷射系统。日本电装公司、美国卡特彼勒公司、Bosch公司和意大利菲亚特公司都对该系统进行了研究，并得到很大发展，至90年代中后期开始进入实用阶段。它和燃油机的直喷技术、DME代用燃料被世界内燃机行业公认为20世纪三大突破，在21世纪对世界发展和我国建设发挥重大作用。柴油机共轨式电控燃油喷射系统在工作过程中，由于增压活塞面积比一定，共轨油管中的柴油压力由电控单元（ECU）控制，不受发动机转速影响；而喷油量和喷油定时则由电磁阀的开启和关闭时间决定，也由电控单元进行控制，故可以实现喷油量控制、喷油定时控制、喷射压力控制和喷油规律等项的优化选用。共轨式柴油机电控燃油喷射系统采用共轨油管控制油压，同燃油机电控喷射系统有许多相似之处，但两者的工作压力相差10～30倍，这是因为柴油机需要特殊的高压喷油才能实现雾化而充分燃烧。由于共轨油管中的高压要求，随之带来的高压密封要求、强度要求、快速响应动作要求也较难解决。目前德国奔驰公司同博世公司共同开发独特的高压共轨式电控燃油喷射系统，配置的电控压力调节器为该公司开发的专利产品，可以实现柴油机部分停缸控制，在低速工作时降低功率消耗；共轨油道中压力可在15～140MPa范围内自由调节，成功地实现低的喷油率、预喷射和多次喷射。
1.2.2国外高压共轨电控燃油喷射系统的研究概况
国外典型的高压共轨电控系统主要有：日本电装公司ECD-U2高压共轨燃喷射系统，德国Bosch公司CR高压共轨燃油喷射系统，美国德尔福公司MulDCR 1400
高压共轨燃油喷射系统。他们的产品代表了当今高压共轨系统的技术平和发展趋势。另外美国Caterpillar公司，美国底特律柴油机公司，德国的M公司，美国Stanadyne公司等也都在积极开发柴油机共轨蓄压燃油系统，或已有品开始投放市场。
1.2.2.1日本电装公司ECD-U2高压共轨燃油喷射系统
日本电装（Nippondenso）公司开发的ECD-U2高压共轨燃油喷射系统，该系统主要由高压油泵、共轨管、喷油器、电控单元（ECU）、传感器等组成。
图1-1 ECD-U2高压共轨燃油喷射系统
该系统的高压喷油泵为油泵控制阀（PCV）控制的2缸直列泵，凸轮为近似三角形，通过PCV阀调节高压喷油泵的泄油量来控制共轨油道中的燃油压力。燃油压力由装于共轨管上的压力传感器检测得到，通过燃油压力反馈控制来控制共轨压力，使得实际燃油压力按发动机转速和负荷要求的压力值进行控制。高压油泵的供油定时与燃油喷射同步，保证了共轨压力的稳定性。二位三通高速开关电磁阀（TWV）是系统的关键部件，起喷油器执行器的作用，也是共轨管压力、大气压力及喷油器控制腔燃油压力的选择开关。喷油量、喷油正时、喷油速率的控制由TWV的开关对液压腔活塞上油腔压力的控制来实现。TWV开启时，上油腔中的高压油泄出，此时由于喷嘴侧高压油的作用，开启喷嘴针阀，开始喷油。TWV关闭时，高压油再次作
1柴油喷射系统的发展历程 一直以来，博世都是柴油机燃油喷射技术的先驱和领导者，早在1927年就设计和生产了第一台直列泵及油嘴，为柴油喷射技术的发展奠定了坚实基础。此后，经历了轴向分配泵、电控分配泵和电控直列泵等发展过程，尤其是直列泵技术在几十年后的今天仍在各个领域广泛应用。1994年，生产了第一台商用车电控泵喷嘴系统（UIS），自此柴油喷射系统从位置控制系统发展为时间控制系统，用高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，使原来 复杂的机械结构大大简化。随后，第一台单体泵系统（UPS）和第一台电控径向分配泵相继问世。代表着当今最先进的柴油喷射系统—— —电控高压共轨系统于1997年和1999年分别在乘用车和商用车领域实现批量生产，它使喷射压力的产生完全独立于发动机的转速和喷射过程，并由高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，实现了从时间控制系统到时间—压力控制系统的飞跃（见图1）。 图1Bosch柴油喷射系统的发展历程 2Bosch电控高压共轨系统的工作原理 2．1高压共轨系统简介 高压共轨燃油喷射技术是通过高压油泵压缩燃油至共轨管内形成高压，再由高压油管分配到每个喷油器，并通过控制喷油器上的高速电磁阀的开启与关闭定时定量地将高压燃油喷射至柴油机燃烧室内，以保证最佳的雾化和燃烧效果，从而使发动机获 Bosch电控高压共轨系统的工作原理和特点 唐永华，张恬 （博世汽车柴油系统股份有限公司技术中心，无锡214028） 摘要：阐述了Bosch柴油喷射系统的发展历程，并介绍了Bosch电控高压共轨系统的组成和工作原理，分析了Bosch 电控高压共轨系统的主要特点。同时指出以Bosch为代表的电控高压共轨技术是当前实现国3及更高排放标准，同时提高柴油机动力输出、降低油耗和噪音的最佳技术方案，是今后国内柴油机应用和发展的必然趋势。 关键词：Bosch；柴油机；电控；共轨系统 中图分类号：U467．48文献标志码：A文章编号：1005－2550（2009）05－0009－05 Working Principle and Key Characteristics of Bosch Diesel Common Rail System TANG Yong－hua，ZHANG Tian （Bosch Automotive Diesel System Co．Ltd．，Wuxi214028，China） Abstract：This article introduces the evolution of Bosch diesel fuel injection system，working principle and key charac-teristics of Bosch common rail system．Based on the analysis of its main characteristics，it points out that Bosch common rail system is the state－of－the－art diesel injection technology to meet China3and future emission standards，and mean-while helps to raise power output，lower fuel consumption and reduce noise emission for diesel engine，therefore，it is an inevitable tendency of Chinese diesel engine application and development． Key words：Bosch；diesel；electronic controlled；common rail system 收稿日期：2009-06-12
共轨系统概述BOSCH高压共轨技术 柴油共轨系统特性 传统柴油喷射系统其压力的产生与喷油量跟凸轮与柱塞联系在一起，喷油的压力随着发动机转速与喷油量的增加而增加。这种柴油系统已经无法满足日益严格的排放法规和降低油耗的愿望。 共轨系统（Common Rail Systems，简称CRS）将燃油在高压下贮存在蓄压器（高压油轨）中，从本质上克服了传统柴油机喷射系统的缺陷，其特性有： 喷油压力的产生不依赖于发动机转速与系统喷油量，可根据发动机不同的工况灵活控制喷射压力和油量，从而实现低转速高喷射压力，达到低速高扭矩，低排放及优化燃油经济性的目的。 通过电子控制单元算出理想的喷油量和喷油时间，再由喷油器精确地喷射，甚至多次喷射。更高的系统压力，更好的排放能力，更低的燃油消耗 柴油共轨系统组成 柴油共轨喷射系统由液力系统和电子控制系统构成。其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。 液力系统 低压液力系统 —油箱 —输油泵 —燃油滤清器 —低压油管 高压液力系统 —高压泵 —高压油轨 —喷油器 —高压油管 电子控制系统（Electronic Diesel Control，简称EDC）
—传感器 —电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU） —执行器，包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、 增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等 —线束 其中，喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。 轨系统示意图 喷油器 喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号，再由电磁阀控制。 高压泵 高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态，以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。 高压油轨 高压油轨的作用是存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。 电控单元 电控单元就像发动机的大脑，它收集发动机的运行工况参数，结合已存储的特性图谱进行计算处理，并把信号传递给执行器，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。
汽车发动机电子控制系统开发现状及趋势 丁志盛叶挺宁 摘要：介绍了汽车发动机电子控制系统相关技术背景、开发现状及发展趋势。 关键词：EECS,ECU汽车发动机电喷 一、汽车发动机电子控制系统概述 汽车发动机电子控制系统(Engine Electronic Control System，简称EECS)通过电子控制手段对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行优化控制，使发动机工作在最佳工况，达到提高性能、安全、节能、降低废气排放的目的。汽车发动机电子控制系统主要包括： - 燃油喷射控制； - 点火系统控制； - 怠速控制； - 尾气排放控制； - 进气控制； - 增压控制； - 失效保护； - 后备系统； - 诊断系统等功能。 另外，随着网络、集成控制技术的广泛应用，作为汽车控制主要单元的EMS系统通过 CAN(Controllers Area Network)总线与其他控制系统，例如：安全系统(如ABS、牵引力电子稳定装置ESP (Electronic Stability Program))、底盘系统（如主动悬挂ABC(Active Body Control)）、巡航控制系统（Speed Control System或Cruse Control System）以及空调、防盗、音响等系统实现网络互联，实现信息共享并实施集成优化统一控制。在不久的将来，车载通讯平台将利用现有无线通讯网络为汽车驾驶提供更广泛的咨询、娱乐等增值服务（如GPS全球定位系统的应用）。 汽车发动机电子控制系统的开发主要涉及以下技术容： - 传感器 主要包括空气流量传感器、空气温度传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、转速传感
博世第三代压电控制共轨喷油系统 一、概论 从上世纪80年代起．特别是第一代共轨喷油系统引入汽车柴油机喷油系统领域以来。直喷式柴油机燃烧过程开发的理念就发生了划时代的变化：为了较大幅度地降低废气排放和燃油消耗，应尽可能采用越来越高的喷油压力。这就涉及到如何充分利用高喷油压力的潜力，其中包括提高柴油机的功率、有害物排放量和燃油经济性。而不损害其运转的稳定性和柔和性。 随着柴油机平均有效压力的提高，活塞侧压力的急剧升高使得柴油机的运转噪声明显增大，此时采用位于主喷射之前的预喷射不愧为最合适的应对措施，它可以平缓汽缸压力升高率，从而降低躁声排放。特别是随着轿车舒适性的不断提高，为了进步降低柴油机的燃烧噪声，需要不止一次的预喷射，而且预喷射的油量越来越小，当然对喷油系统的计量精度和重复性的要求就更高了。 在喷油压力继续提高和更严格的排放法规（欧洲2005年实施欧Ⅳ排放标准，北京2006年实施国Ⅲ排放标准）形势下，在主喷射前后补充附加喷射是进一步优化直喷式柴油机燃烧过程的有效途径。一方面，喷油压力进一步升高时，必须采用多次喷射使得燃烧过程始终具有柔和的压力升高率，以便进一步降低燃烧噪声另一方面，机内净化炭烟颗粒始终是直喷式柴油机燃烧过程开发的重要目标，为使缸内燃烧过程中形成的碳烟颗粒能更好地燃烧，还应附加台适的后喷射。这特别适合于发动机中低转速范围，在这些运转工况范围内喷油控制的灵活性显得尤为重要。 随着废气排放法规进一 步严格，为满足欧Ⅳ及以上的 排放法规的要求，轿车柴油机 越来越多地装用吸附式N0X和 颗粒捕集器，这又对喷油系统 提出了另一个要求：为在柴油 机运转期间实现这两种装置 的再生，以持续地保持它们的 净化功能，须在主喷射主后再 补充一部分燃油，以便为吸附 式NO X催化器还原净化NO X， 提供所需的还原剂（CO、HC）图1 发动机不同转速和扭矩工况所学的喷射次数示意图为颗粒捕集器再生提供定期烧掉累积起来的碳烟颗粒所需热量，并提高催化器和颗粒捕集器中的温度，这在中低转速区域更显得特别重要，否则就不能确保它们在该区域中每个运转工况下都能达到进行循环再生所必需的温度。 综合上述要求，喷油系统统必须具备每循环尽量多次的喷射能力，最理想的状况是：在转速低于2500/min的运转工况区最多达5次喷射，在中等转速区2次或3次喷射．而在标定转速区只需单次喷射（图1），这就要求喷油器中的控制阀必须具有很高的工作频响和控制柔性，而且对喷油计量精度和重复性提出了更高的要求。但是，电磁阀控制的喷油器因受电磁线圈的电感和磁滞回线的影响而具有较长的滞后时间，限制了其达到更高的工作频响和控制柔性。
柴油机电控系统维修
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柴油机电控系统 柴油机电控技术的发展 在柴油机的电子控制系统中，最早研究并实现产业化的是电子控制柴油喷射系统，到目前为止已经经历了三代变化： 1. 第一代电控柴油喷射系统：位置控制式。 2. 第二代电控柴油喷射系统：时间控制式。 3. 第三代电控柴油喷射系统：高压共轨式系统。 柴油机电控燃油喷射系统的特点 1.提高发动机的动力性和经济性 2.降低氮氧化物和微粒的排放 3.提高发动机运转稳定性 4.改善低温起动性 5.控制涡轮增压 6.适应性广 7.控制精度高、响应快 柴油机电控系统的功能 1. 燃油喷射控制 2. 怠速控制 3. 进气控制 4. 增压控制 5. 排放控制 6. 起动控制 7. 巡航控制 8. 故障自诊断和失效保护 9. 柴油机与自动变速器的综合控制 柴油机电控燃油喷射系统的基本组成 传感器 传感器是柴油机实现电控的关键技术之一，其作用是感知和检测发动机与车辆的运行状态，并将检测结果转换成电信号输送给ECU。柴油机电控燃油喷射系统所用的传感器多数与汽油机电控系统相同。在柴油机电控系统中常用的传感器有压力传感器、温度传感器、位置传感器、转速传感器、空气流量传感器及氧传感器等。此外，在电控系统中还有开关量采集电路，用于检测空调、离合器、挡位、制动、巡航控制等开关量的状态信息。所有的信息经过电控单元的信号采集模块处理后送到发动机电控单元，作为发动机控制的依据。
柴油机电控单元 执行器 执行器主要是接收ECU传来的指令，并完成所需调控任务。不同柴油机电控燃油喷射系统的执行元件有很大差异，如电控直列泵[b1] 和分配泵中的线性螺线管，电控单体泵和泵喷嘴中的电磁阀，电控共轨系统中的PCV阀和喷油器电磁阀，以及空气系统控制中的各种阀门控制器等。执行器的水平决定了最终柴油机能够达到的性能。 第一代位置控制式电控燃油喷射系统 位置控制式直列柱塞泵 位置控制式电控分配泵系统 第一代位置控制式电控燃油喷射系统的控制特点 位置控制式直列柱塞泵 ECU根据加速踏板位置传感器信号（即负荷信号）和柴油机转速信号，并参考供油齿条位置、冷却液温度、进气压力等传感器信号，按内存控制程序计算供油量和喷油提前角控制参数值，再通过ECU中行程或位置伺服电路，使电子调速器内的线性螺线管控制喷油泵供油齿条的行程或位置。 1. 喷油量的控制 线性螺线管安装在原喷油泵供油齿条的一端，螺线管中的铁心与喷油泵的供油齿条连成一体。当控制电流通过螺线管时，产生一个作用在铁芯上的与螺线管中电流成正比的电磁力，推动油量调节齿杆移动，当推力与复位弹簧力平衡时，齿杆就停留在某一位置上。齿杆位置传感器将信号传给ECU，ECU根据齿杆的实际位置和预定位置间的偏差量，发出改变输入螺线管电流的驱动信号就能精确控制齿杆的位置，从而改变喷油量 位置控制式直列柱塞泵电子调速器结构
汽车发动机电控系统检修课程标准汇总 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
《汽车发动机新结构》课程质量标准 专业名称：汽车运用与维修 专业代码： 学制年限：初中毕业生起点三年 一、课程性质 《汽车发动机新结构》是汽车运用与维修专业的一门专业课程。本课程构建于电工电子技术,机械基础,发动机构造等专业课程的基础之上，主要针对汽车机电维修工岗位,培养学生对电控系统结构、原理的认识,并能够利用现代诊断和检测设备进行综合故障诊断、分析，零部件检测及维修更换等专业能力，为汽车故障诊断与检测课程打下良好的基础,在整个课程体系中起到起到承上启下的作用。同时注重培养学生的社会能力和方法能力等，更好的适应将来的工作岗位。 二、课程目标 通过发动机新结构（电控系统）的学习，能够对该系统各总成进行故障分析、性能检测、零部件维修,并进一步使学生掌握以下专业能力、社会能力和方法能力。具体目标如下： 1.专业能力目标 （1）具备与客户的交流与协商能力，能够向车主咨询车况，独立查询车辆技术档案，初步评定车辆技术状况；
（2）能根据故障情况独立制定维修计划，并能选择正确检测设备和仪器对发动机电控系统进行检测和维修; （3）能对电控燃油喷射系统进行故障诊断并对零部件进行检修; （4）能对点火控制系统进行故障诊断并对零部件进行检修; （5）能对辅助控制系统进行故障诊断并对零部件进行检修; （6）能对发动机综合故障进行诊断和分析; （7）能正确使用万用表,故障诊断仪,示波器及发动机综合分析仪等常用检测和诊断设备; （8）能够对传感器或相关部件的技术参数及波形信号进行分析; （9）能遵守相关法律,技术规定,按照正确规范进行操作,保证维修质量; （10）能检查修复后的发动机系统工作情况,并在汽车移交过程中向客户介绍已完成的工作; （11）维修结束后能根据环境保护要求处理使用过的辅料、废气、废液以及已损坏零部件。 2.社会能力目标 （1）具有较强的口头与书面表达能力、组织协调能力； （2）能与客户建立良好持久的关系； （3）具有团队协作精神； （4）具有良好的心理素质和克服困难的能力。
摘要 摘要 本设计基于博世CR柴油机高压共轨电控系统，在深入分析柴油机高压共轨电控系统控制原理的前提下，主要针对电控燃油喷射系统进行了总体控制设计，即高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统、燃油供给系统设计；高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器控制设计；高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计。另外对整个电控系统的控制逻辑进行了划分，总结出五个基本的控制任务，包括状态识别、油量控制、共轨压力控制、喷射控制和驱动，形成了完整的控制方法和实现方法。 关键词：柴油机，高压共轨，电控单元，控制方法
发动机控制技术课程设计任务书 发动机控制技术课程设计任务书 一、设计题目 发动机电控系统设计 以某一具体类型的发动机（如：凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机）为对象，结合发动机电控系统设计的要求，选择合适的传感器和执行器等硬件设备，对发动机的主要控制系统或某一控制系统进行硬件设计和软件设计。 控制内容：发动机控制系统包括电子控制汽油喷射（EFI）、电子控制点火提前（ESA）、怠速控制（ISC）、废气再循环控制（EGR）、蒸发污染控制（ECS）、谐波进气增压系统控制（ACIS）、故障诊断（DIAGN）、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节（CO排放控制）等内容。 二、设计内容 1．原理简介 主要内容：对发动机的构成与工作原理进行简要介绍 2．对象特性描述 主要内容：对所选择的控制对象的特性进行分析和描述 3．控制系统设计 发动机的电子控制系统设计。1）电子控制单元的设计；2）传感器和控制开关；3）各类执行器；4）控制系统的工作过程。主要内容：控制方案的选择与论证；被控参数与控制参数的选择；输入输出系统的设计；画出原理图、方框图和仪表流程图、系统接线图、梯形图；进行程序设计。 三、设计要求 1．课程设计说明书的格式应严格按照学校课程设计格式要求。 2．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。 3．课程设计说明书。 前置部分：封面、摘要、设计任务书、目录；主体部分：引言（设计目的、任务与要求等）、正文、结论、参考文献；附录部分：系统方框图和电路原理图、程序清单等。 4．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。 5．如有程序，必须提供清单。
浅谈柴油机高压共轨技术 浅谈柴油机高压共轨技术 一、高压共轨技术简介我们先来了解下传统柴油发动机燃油喷射 系统的局限性：传统柴油发动机燃油喷射系统的工作过程再按照一定是：柴油通过高压油泵提高油压后，喷入气缸燃的供油定时
和供油量通过喷油器， 烧室。在燃油喷射过程中，由于压力波动，存在二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，油耗于是增加了烟度和碳氢化合物的排放量， 每次喷射循环后高压油管内的残此外，也增高。尤其随之引起不稳定的喷射，压都会发生变化，严重时不仅喷在低转速区域容易产生上述现象，油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为随着发动机自动控制技术的发展和进步，了解决柴油机燃油压力变化所造成的燃油喷射现代柴油机采用了一种 高压共轨电控燃烧缺陷，燃油喷射技术，使柴油机的性能得到了全面提升。,柴油机在机械喷射、增压喷射和普通电喷后轨共。射高压喷高共现来几近年出了轨压电喷技术 是指在高压油泵、压力Rail)Common （- 1 - 传感器和电子控制单元（ECU)组成的闭环系统中,相比于一般的喷油系统,它的压力建立、喷射压力控制和喷油过程相互独立,并
可以灵活地控制。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管（Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力（Pressure)大小与发动机的转速无关,可 以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转 速变化的程度。 另外，共轨喷油系统的高精度零部件的表面加工质量要求高，几何精度高，特殊要求多，其加工都是微米、亚纳米级的精度，代表了目前机械制造行业的最高加工水平。 二、高压共轨系统的组成和工作原理 2.1、高压共轨喷射系统组成 高压共轨喷射系统主要由高压油泵、共轨ECU管、电控喷油器、各种传感器和电控单元- 2 -
柴油机高压共轨电控燃油喷射技术介绍 摘要:传统机械发动机的喷油系统凭借其可靠性、易维护性一直在不断地发展和使用。进入２1世纪以来，随着人们对能源、环保的意识和要求日益提高,传统发动机的脉动喷油系统已经不能够满足现代发动机的要求。因此，现代发动机的共轨燃油喷射技术在避免了传统发动机缺点的基础上,得到了快速的发展,已经成为燃油喷射的主要发展趋势。为了更好的对高压共轨电控发动机燃油喷射系统的理解,现对高压共轨电控燃油喷射系统进行系统的介绍。 1 引言 随着世界各国工程机械、运输车辆等数量增加,柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染原因之一,如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。我国从八十年代起相应制订了有关的标准,将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国也已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制柴油机污染排放的新技术。 2 高压共轨电控燃油喷射技术发展过程 ２0世纪40年代电控共轨燃油喷射技术首先在航空发动机上应用，20世纪５0年代在赛车发动机上广泛应用。２0世纪90年代，柴油机的电控供油系统开始在实际应用中大量使用。主要有日本电装公司和丰田汽车公司ＥCD-U2系统、博世公司和D－Ｃ公司电控共轨式燃油喷射系统。 国外在柴油机电控高压共轨燃油喷射系统方面的研究开展得较早而且比较深入，有多种共轨系统已经投产，并与整车进行了匹配应用。日本电装公司的EＣD－U2系统是电控高压共轨燃油喷射系统的典型代表，该系统还能实现预喷射和靴型喷射。 共轨喷射的发展大体经历了3个阶段,如表1所示。 从表1中可以看出：共轨喷射的最高喷射压力在不断提高,这样对于喷射品质的提高有着重要的意义。压力越高，燃料雾化越好,颗粒越小越均匀，燃烧越充分，经济性、动力性和排放性均好,但这对喷射系统的要求也越高;喷射的次数不断增加，可以实现满足发动机燃烧和排放的多次喷射,可以控制燃烧的不同阶段喷油量和喷油速率,使燃烧更充分,热效率提高；在最小稳定喷射量上,3个阶段的每次的喷射量在下降,这说明每次喷射时候可以使喷射更均匀、更细密,喷油和断油更干脆，反应灵敏，响应特性好，这样有利于燃烧，减少积炭的产生。
BOSCH共轨系统常见故障排查方法
* 上图为示意图，不代表实际电路,不能直接测量传感器电阻 3. P0699排查思路 ? 排查传感器供电线是否有和高于5.1V 的电压短路 ? 排查ECU 供电模块3给其他传感器供电的线束是否有和高于5.1V 的电压 ? 短路（如油门踏板传感器） ? 排查传感器本身（RDS/APP ）是否失效，或作交叉试验验证ECU 好坏 4. P0698排查思路 ? 排查传感器供电线是否有和低于4.9V 的电压短路 ? 排查ECU 供电模块3给其他传感器供电的线束是否有和低于4.9V 的电压 ? 短路（如油门踏板传感器） ? 排查传感器本身（RDS/APP ）是否失效，或作交叉试验验证ECU 好坏 四、油门踏板传感器相关典型故障码 故障现象 出现油门踏板传感器相关故障码，故障灯点亮，一般导致油门踏板失效，车辆维持一高 于低怠速稳定转速运行 常见故障码 ? P2135 油门踏板2与油门踏板1信号比较不可信（闪码为2-2-1） ? P0123/P0223 油门踏板1和2信号电压值超出上限门槛值（闪码为2-2-1） ? P0122/P0222 油门踏板1和2信号电压值低于上限门槛值（闪码为2-2-1） 排查思路 1. P2135排查思路： ? 排查踏板线束是否开路或短路；踏板本身是否失效 2. P0123/P0223排查思路： ? 排查踏板1/2信号线束是否与电源短路 ? 排查踏板地线是否开路（内部电路示意） ? 排查踏板本身是否损坏 3. P0122/P0222 排查思路：
出现冷却液温度传感器相关故障码，故障灯点亮，一般会产生车辆限速传感器信号电压超过上限门槛值（一般为4.9V）闪码为
柴油发动机的电控系统 柴油机电控系统以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号，参照由试验得出的柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时MAP来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时，然后通过执行器进行控制输出。 柴油机电控系统概述 【任务目标】 （1）柴油机电控技术的发展。 （2）柴油机电控技术的特点。 （3）柴油机电控系统的基本组成。 （4）应用在柴油机上的电控系统。 【学习目标】 （1）了解柴油机电控技术的发展。 （2）了解柴油机电控技术的特点。 （3）了解柴油机电控系统的基本组成。 （4）掌握应用在柴油机上的电控系统。 柴油机电控技术的发展 1.柴油机电控技术的发展 1）柴油机技术的发展历程 柴油用英文表示为Diesel，这是为了纪念柴油发动机的发明者――鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）如图8-1所示。 狄塞尔生于1858年，德国人，毕业于慕尼黑工业大学。1879年，狄塞尔大学毕业，当上了一名冷藏专业工程师。在工作中狄塞尔深感当时的蒸气机效率极低，萌发了设计新型发动机的念头。在积蓄了一些资金后，狄塞尔辞去了制冷工程师的职务，自己开办了一家发动机实验室。 针对蒸汽机效率低的弱点，狄塞尔专注于开发高效率的内燃机。19世纪末，石油产品在欧洲极为罕见，于是狄塞尔决定选用植物油来解决机器的燃料问题（他用于实验的是花生油）。因为植物油点火性能不佳，无法套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉灶，提高内燃机的压缩比，利用压缩产生的高温高压点燃油料。后来，这种压燃式发动机循环便被称为狄塞尔循环。
柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展 然 摘要：随着排放法规的日益严格和柴油机电控技术的不断进步，高压共轨喷油系统作为一种高度柔性控制的燃油喷射系统，以其显著的优越性，已经成为现代柴油机技术的主要发展方向之一。本文介绍了电控高压共轨喷油系统的组成、工作原理和特点，概括了国外的研究状况，最后提出了未来的研究目标和发展趋势。 关键词：柴油机；喷射系统；高压共轨；发展趋势 能源危机和环境污染问题以及世界各国日益严格的排放法规促使人们进一步改善柴油机的燃烧过程，而影响燃烧过程的关键是燃油喷射系统的性能。电控高压共轨喷油系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状况，由计算机计算和处理，可以精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力，与传统的喷射技术相比，进一步降低了燃油消耗和排放，增强了动力性能，实现了柴油机综合性能的又一次飞跃。柴油机高压共轨系统在整个燃机行业被公认为20世纪三大突破之一[1]，是21世纪柴油喷射系统的主流。 1电控高压喷油系统的原理和结构 与前两代喷油系统相比,电控共轨燃油喷射系统克服了燃油压力受柴油机转速的影响,不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理,而采用了公共控制油道——共轨管,高压油泵只是向公共油道供油以保持所需的共轨压力,通过连续调节共轨压力来控制喷射压力,使其达到与工况相适应的最优数值,而且还使得喷油压力和喷油速率的控制成为
可能,且系统的控制自由度及精度得到了大幅度提高。 高压共轨喷油系统的结构见图1,为典型的电控高压共轨喷射系统,主要由高压泵、带调压阀的共轨管、带电磁阀的喷油器、各种传感器和电控单元(ECU)组成。 图1 高压共轨喷射系统结构 2 国外主要的高压共轨喷射系统 目前,国外在柴油机电控共轨喷射系统方面的研究进展很快,并有多种共轨喷射系统设计并投产。德国Bosch公司、意大利菲亚特集团、英国LUCAS、日本电装公司、美国德尔福公司等世界著名油泵油嘴制造商相继开发了高压共轨系统。 2.1 德国Bosch公司的高压共轨系统 目前为止,Bosch公司总共规划和设计了3代高压共轨系统。如图2所示为Bosch公司的高压共轨喷射系统。第一代已经上世纪批量投放市场,主要应用于轿车,喷射压力达135MPa。第二代于2000年开始批量生产,开始使用具有油量调节功能的高压泵和经改进的电磁阀喷油器,喷射循环由预喷射、主喷射和多级喷射等多次喷射组成,最大
船用电控共轨柴油机的最新技术特点和管理 [摘要]阐述了电控共轨柴油机的工作过程和特点，着重分析比较两大主流机型（SulzerRT-flex和MAN-B＆WME／ME-C）。通过与传统型柴油机在性能和结构上的比较，介绍了电控柴油机的优点，探讨船用柴油机电子喷射燃油系统的运行管理措施，指出电控共轨燃油喷射系统NOx排放可完全符合MARPOL73／78国际防污公约的最新要求，从而进一步改善船舶柴油机的经济性、可靠性。这是船用柴油机的发展方向。 1.前言 随着科学电子技术迅猛发展，微型计算机已越来越广泛地应用在船舶动力控制和监测中。为了提高燃油经济性、降低排放要求、提高可靠性和操作的灵活性，实现适时调节，电控共轨柴油机已成为发展的必然趋势。经过各大厂商的不懈努力，全电控型的柴油机终于在2003年研制成功并得到实船验证，这标志着柴油机的发展经历了又一次质的飞跃。 2.传统柴油机和电控型柴油机的区别。 传统的柴油机是由调速器控制其喷油量，由凸轮控制其喷油定时、进排气等过程，能使柴油机在额定工况下实现性能的优化。但是当柴油机的工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化，凸轮轴磨损或者机械间隙改变导致喷油正时、喷油速率、配气正时、气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值时，均会影响柴油机经济性能。 船用柴油机工作过程的燃烧效率，燃油消耗以及废气排放污染，一直是人们关注的问题。根据国际海事组织《MARPOL73／78公约》的规定对船舶柴油机NOx 的排放进行了严格的限制。而控制其最有效的手段是降低最高燃烧温度及控制燃气在高温下停留的时间。 电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。 3.电控共轨型柴油机 3.1目前两种主流智能型船用柴油机的比较 W?rtsil?公司SulzerRT-flex系列柴油机采用的共轨系统和MAN-B&W公司的ME／ME-C系列柴油机采用的电控燃油喷射系统，具有一定的差别：（1）油轨方面。SulzerRT-flex机型的公共油轨有两个，一是20MPa的滑油，它的作用是因为电子控制系统中所输出的能量有限而作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置；二是100MPa的重油，它作为柴油机的燃料油，在油轨中等待喷射。而MAN-B&WME机型的公共油轨仅一个20MPa滑油，它作为动力油使用。轨压上的差别很大程度上取决于油轨的密封技术，因此对油轨的管理就要区
博世共轨系统简介 为满足国三排放标准，国内多数卡车及柴油机企业将技术路线定为高压共轨，目前高压共轨技术主要被博世、德尔福、电装等公司掌握，其中博世的高压共轨系统占有绝大部分市场份额。 技术升级随之而来的是车辆使用等方面的变化，为了更好地普及国三电控共轨系统的知识，让大家更好的用好车，我们在博世共轨系统的官网上找到了一些共轨系统的基础知识，现在整理出来，与大家一起分享。 ●柴油共轨系统组成 柴油共轨喷射系统由液力系统和电子控制系统构成。其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。 共轨系统示意图 液力系统
低压液力系统： —油箱 —输油泵 —燃油滤清器 —低压油管 高压液力系统： —高压泵 —高压油轨 —喷油器 —高压油管 电子控制系统（Electronic Diesel Control，简称EDC） —传感器 —电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU） —执行器，包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等 —线束 ●共轨系统的四大核心部件 其中，喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。
喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号，再由电磁阀控制。 2.高压泵 高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态，以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。
高压油轨的作用是存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。 4.电控单元 电控单元就像发动机的大脑，它收集发动机的运行工况参数，结合已存储的特性图谱进行计算处理，并把信号传递给执行器，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。
高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度. 结构及原理 高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积 起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控 制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。 其主要特点可以概括如下： 共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构； 而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得 多。 通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况 以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优 化了发动机的低速性能。 通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。 高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。 预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOx排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。 主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期。 主要生产商 目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统，日本电装、德国博世和美国德尔福。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话，那共轨就可以称作反叛了，因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。 由于其强大的技术潜力，今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代——压电式(piezo)共轨系统，压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。没有了回油管，在结构上更简单。压力从200～2000帕弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3，减小了烟度和NOX的排放。 应用背景 日趋严重的能源危机，成为全世界内燃机行业关注的焦点，也使柴油机越来越受到用户青睐。与汽油机相比柴油机有很多优势：能减少20%~25%的CO2废气排放，车速较低时的加速性能更有优势，平均燃油消耗低25%~30%，能提供更多的驾驶乐趣。因此，有人大胆对全球汽车产量中柴油机的发展趋势进行了预测，并按区域划分世界汽车产量中的柴油机比例。但是，与汽油机相比，柴油机的排放控制又是一个难点。为满足排放标准，柴油机先进的燃油喷射系统———高压共轨技术成为业内人士关注的焦点。前些年，高压共轨技术是外资一统天下，现在这种局面被打破了。 排放标准的提升必然推动发动机技术的发展 发展前景
★柴油机共轨式电控燃油喷射技术产生的背景: 随着世界各国工程机械、运输车辆等数量增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染原因之一，如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。我国从80年代起相应制订了有关的标准，将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国也已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制柴油机污染排放的新技术。 柴油机高速运转时，柴油喷射过程的时间只有千分之几秒。实验证明，喷射过程中，高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。柴油的可压缩性质和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在喷射时之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量，并使油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低速区域容易产生上述现象。严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机燃油压力变化所造成的缺陷，现代柴油机采用了一种称之为“共轨”的电喷技术。 ★什么是共轨技术？ 共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。
中央广播电视大学汽车专业（开放专科） 《汽车发动机电控系统的结构与维修（A）》考试指南 第一部分大纲说明 一、课程的性质和任务 《汽车发动机电控系统的结构与维修（A）》是中央广播电视大学人才培养模式改革和开放教育试点汽车专业(维修方向)的专业必修课。以汽油发动机汽车的发动机管理系统作为典型系统进行教学。 本课程的任务是：使学生通过本课程的学习了解汽车发动机管理系统的构成、功能与正常的运行状态，学会汽车上的电控系统一般的故障分析方法和维修方法，学会看新型汽车的使用手册和维修手册。 实训是汽车运用与维修专业的重要实践环节之一，通过实训达到一些要求：加深并巩固学生对汽车典型电控系统的组成、原理的认识，掌握电控系统各种仪器设备的使用，掌握各种典型汽车电控系统主要总成的拆装步骤及维修的方法，最终达到理论与实践、理性与感性的统一。 二、课程内容的教学基本要求 1. 了解汽车法规（排放、燃油经济性和安全性）和汽车性能；和汽车发动机；和汽车电子控制系统的关系。 2. 了解控制目标的描述和典型电控系统的构成 3. 了解控制过程的实施 4. 了解汽车在线检测系统（OBD）的构成和功用 5. 了解电控系统的故障表现和解决办法 第二部分教学内容和考试重点 第一章课程概述 （一）教学内容 1、认识排放、经济和安全三大法规与汽车技术进步之间的关系 2、了解电子控制系统（以发动机管理系统为例）与被控制对象和必须达到的控制目标之间的关系
3、认识对结构和工作原理的了解与检测、维修之间的关系 4、了解本课程的基本任务及特点、学习方法 （二）考试重点 1、排放、经济和安全三大法规与汽车技术进步之间的关系 2、电子控制系统（以发动机管理系统为例）与被控制对象和必须达到的控制目标之间的关系 第二章汽油机对燃料供给与控制的基本要求 （一）教学内容 细致地解释在发动机构造课中应该已经认识了的空气与燃料混合所形成的混合气中的空气与燃料的混合比例——空燃比——在发动机不同的运行工况时的不同要求，也就是建立起对所谓的“控制目标”和“控制要求”的认识。 1、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响 2、对稳定工况空燃比的控制要求 3、对热机怠速工况进气量和空燃比的控制要求 4、变工况过程中对空燃比和进气量的控制要求 5、点火提前角与空燃比的关系及对点火提前角的控制要求 6、三效催化转化器对空燃比控制的要求 7、混合气分配均匀性 （二）考试重点 1、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响 2、对稳定工况空燃比的控制要求 3、对热机怠速工况进气量和空燃比的控制要求 4、变工况过程中对空燃比和进气量的控制要求 5、点火提前角与空燃比的关系及对点火提前角的控制要求 6、三效催化转化器对空燃比控制的要求 第三章化油器式供油与喷射式供油的比较 （一）教学内容 化油器式供油与喷射式供油的比较。 （二）考试重点
一、填空题 1.常用的加速踏板位置传感器有_____________ 、___________。 2.差动电感式加速踏板位置传感器主要由________、 _________和 _________等组成。 3.在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU以柴油机___________ 和 ___________作为主控制信号，按设定的程序确定最佳的供油速率和供油规律。 4.柴油机的怠速控制主要包括_______________和 _____________________的控制。 5.柴油机的起动控制主要包括______________ 、____________ 、____________控制。 6.___________、 ___________是影响柴油机动力性和经济性的重要因素。 7.柴油机电控系统中，进气控制主要包括__________、 __________、 _________控制。 8.柴油机中的燃油温度传感器一般采用的是________________。 9. 第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以_____________或 _____________为特征。 10. “位置控制”的直列柱塞泵供油量控制一般采用___________电磁阀。 11.柴油机电控系统的控制模式可分为___________、 ___________、 ________三大类。 12.柴油机执行器中所使用的执行电器主要有__________、 _________ 、_________ 、________和力矩电机等。 13.最早的柴油机电控燃油喷射系统就是以_______________为基础改造的。 14.加速踏板位置传感器用以检测____________________信号。 15.发动机负荷信号和_____________信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角。 16.柴油机电子控制系统的执行器由____________ 、_____________两部分组成。 17.最佳喷油提前角受____________、 __________ 、__________燃油温度、进气温度、及压力等多种因素的影 响。 18.柴油机电控系统是由______________、 ____________ 、___________三部分组成。 19.在装用电子调速器的柱塞泵电控系统中，喷油量控制是由ECU通过控制_____________来实现的。 20.直流电动机式电子调速器主要由___________、 ____________ 和控制杆等组成。 21.电动助推器实际上就是直线运动的__________________。 22.控制杆位置传感器安装在______________内，用来检测___________的位置。 23. 第二代柴油机电控燃油喷射系统包括_______________燃油喷射系统；________________燃油喷射系统和 _____________________燃油喷射系统。 24.直列柱塞泵供油正时电控系统的两个电磁阀分别安装在___________________中。 25.直列柱塞泵供油正时电控系统的转速传感器安装在________________________上。 26.直列柱塞泵常用的正时控制器为___________________。 27.电控柴油机燃油喷射控制主要包括______________控制；______________控制； __________________控制等。 28. 柱塞泵正时控制器的组成主要由_______、 _______ 、________、 ________、 ________、调整弹簧等组成。 二、判断题 1.柴油电控系统能在不同工况及工作条件下对喷油量进行校正补偿。（） 2.对于不同用途、不同机型的柴油机，柴油机电子控制系统应有较强的适应性。（） 3.着火正时传感器检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。（） 4.柴油机电控燃油喷射系统一般对供油量采用开环控制。（） 5.在不同柴油机电控燃油喷射系统中，供油正时和供油量的执行元件是不同的。（） 6.在多缸柴油机工作时，由于喷油量控制指令值一定，所以各缸喷油量就一定。（） 7.喷油提前角对柴油机的动力性、经济性及排放影响很大。（） 8.柴油机是压燃式，发动机在低温条件下着火相当困难。（） 9.柴油机的排放控制主要是废气再循环控制。（）