柴油机电控系统维修
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情景四综合故障诊断与修复单元4.1 捷达SDI柴油车故障诊断与检修4.1.1.正常行驶发动机突然熄火辆柴油捷达(采用VE-EDC型电控轴向柱塞式分配泵)SDI(自然吸气式直接喷射)在正常行驶中,突然熄火,再次启动无启动征兆。
首先使用KTS650 检查发动机控制系统,有6 个故障码储存(很多可能是人为造成的),记录后清除,再次检查,系统显示一切正常。
连接FSA450对曲轴位置传感器进行测试,启动时得到的波形与正常的相同车型对比,波形正常。
启动时,观察到该车的节气门始终是处于全开状态,而正常的应该节气门在打开点火开关时处于全开位置;启动后怠速时处于关闭的状态。
喷入启动液,发动机可以着车,但接着就熄火。
利用KTS650对系统进行执行元件的主动测试,测试结束后再次读取故障码,发现出现了一个故障码,是进气翻板控制阀对地短/断路,且该故障码无法清除。
拆下进气翻板控制阀插头,发现插头中一个接脚已经氧化锈蚀。
对该插头进行处理,把故障码清除。
重新启动发动机,发动机正常启动。
对该车进行路试,感觉车辆运行基本正常。
读取故障码,出现了一个44F8 的故障码,内容是喷油正时起始控制差异,且该故障码清除后一着车会再次出现。
进入系统基本设定功能,按照提示,进行喷射正时基本设定,此时的“喷射开始”学习 KW(曲轴转角)值为13.8°。
然后读取数据流,发现在原地连续急加速时,节气门执行器开度值可以达到72%(与汽油电控发动机的节气门开度表述相反,对于柴油喷射汽车,开度值越大,节气门实际打开角度越小)。
此时节气门处于关闭位置,但在2~3s后,可以观察到节气门突然又打开,数据流显示此时的节气门执行器开度值达到4%。
反复踩下油门踏板几次,情况都一样。
而正常车怠速时,节气门执行器开度值的大小始终为72%。
根据存在的喷油正时起始控制差异故障码,一般认为造成节气门开度不正常的原因应该是分配泵调整不当所致。
结合在前面进行喷射正时设定时测得的“喷射开始”KW值为13.8°,决定调整喷射正时。
大柴CA4DC2电控共轨柴油机电控系统原理与检修大柴EDC16电控系统是一个新型的全电子控制柴油机燃油喷射系统,它不再采用机械调速器(没有齿杆装置)。
与传统的机械喷射系统不同的是:EDC16系统采用扭矩控制策略,可以自由地控制柴油机输出扭矩(喷油量)和喷油开始时间(喷油定时)两个参数。
因此,该系统能够满足国家第3阶段(国Ⅲ)及后续的排放法规的要求。
CA4DC2系列电控柴油机采用的就是EDCl6共轨系统控制逻辑。
本节以EDC16共轨系统为例,来说明大柴CA4DC2系柴油机电控高压共轨系统的电气原理及使用维护。
一、大柴CA4DC2电控共轨柴油机的电控燃油系统的组成EDC16大体可划分为燃油系统和电控系统2个部分。
燃油系统主要包括共轨、高压油管、喷油器、电控高压泵;电控系统主要包括电控单元ECU、传感器、开关以及线束。
CA4DC2柴油机电控高压共轨示意图如图3-8所示,其使用及调整数据如表3-1所示。
图3-8 CA4DC2柴油机电控共轨系统示意图表3-1 电控高压共轨柴油机使用与调整数据项目标准值配气相位(以曲轴转角计)进气门开启始点上止点前16°进气门关闭终点下止点后52°排气门开启始点下止点前66°排气门关闭终点上止点后12°气门间隙(mm)(温态)进气门间隙0.35排气门间隙0.35柴油机转速(r/min)最低空载转速700最高空载转速3960喷油提前角(静态、以曲轴转角计)10°压缩余隙(mm)0.51~1.03主油道机油压力(MPa)怠速标准压力0.15极限压力0.05额定转速标准压力0.4~0.5极限压力0.2气门导管安装尺寸(气门导管露出缸盖平面的高度)(mm)16喷油器安装尺寸(头部高出缸盖底平面的高度)(mm) 3.2±0.5压缩压力(MPa)/(r/min)标准值 2.94(200)极限值 2.45(200)二、CA4DC2电控柴油机及整车匹配的基本功能1.电控系统功能(1)起动控制:对于一台柴油机,为确保起动的可靠性和起动烟度排放要求,喷油定时和起动扭矩必须根据以下方式设定:喷油定时=ƒ(转速、喷油量、冷却液温度);起动扭矩= ƒ(转速、冷却液温度、起动时间)。
柴油机电控系统维修————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: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2. 喷油正时的控制图6-5 电控直列柱塞泵供油正时系统组成1 –转速表2 –故障指示灯3 –供油齿条位置传感器4 –柴油机5 –喷油泵6 –正时传感器7 –正时控制阀8 –转速传感器9 –正时控制电磁阀10 –冷却液温度传感器正时控制阀工作原理图正时控制阀工作原理1 –凸轮轴2 –液压腔3 –液压活塞4 –大偏心轮5 –小偏心轮6 –驱动轴7 –驱动盘8 –滑块销9 –滑块10 –电磁阀位置控制式电控分配泵系统ECD型电控分配泵结构1. 喷油量的控制位置控制式电控分配泵电子调速器结构喷油量的控制喷油量的控制方式2. 供油正时的控制正时控制阀结构示意图第一代位置控制式电控燃油喷射系统的控制特点1. 保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油器系统,只取消机械调速器,改用电子执行器来完成分配转子与滑套或柱塞和柱塞套之间的相对位置控制。
2. 增加反馈位置的传感器、转速传感器以及燃油温度传感器等,从而实现对油泵的精确控制。
3. 电子控制系统的优点在于,不同转速与负荷下的喷油量可以灵活标定,因此在发动机的整个稳态工况范围,发动机的工作特性可以按照性能最佳的方式来确定,且响应速度快。
第二代时间控制式电控燃油喷射系统电控分配泵喷射系统电控泵喷嘴系统第二代时间控制式电控燃油喷射系统的控制特点1. 喷油量控制时间控制式电控燃油喷射系统(1)时间控制式转子分配泵结构(2)转子分配泵的供油量控制系统控制ECU根据各种传感器信号计算出供油量后,向控制器发出指令和相关信息控制器则根据ECU的指令和相关信息,并参考燃油温度传感器信号对分配给各缸的供油量进行平衡(均匀性控制),并通过驱动器(放大电路)直接控制高速电磁溢流阀工作。
喷油量控制原理图(3)高速电磁溢流阀结构电磁溢流阀结构示意图 1 –电枢 2 –电磁线圈 3 –辅助阀 4 –主阀电磁溢流阀工作原理2. 喷油正时控制喷油正时控制机构与位置控制式电控分配泵一样,即通过正时活塞的移动来改变端面凸轮与滚轮的相对位置来实现喷油提前角的控制的,而正时活塞的位置则由加在上面的液压大小所决定。
ECU通过控制正时控制电磁阀线圈电流的通断来控制作用在正时活塞上的油压,从而实现对喷油提前角控制,但取消了定时活塞位置传感器,反馈信号来自于曲轴位置信号和喷油泵转角传感器的无齿段信号间的相位差。
在油泵驱动轴上装有泵角脉冲发生器,泵角传感器向ECU输入燃油何时开始喷射的信号,曲轴位置传感器向ECU输入曲轴基准位置的参考信号。
ECU根据这两个信号才能确定喷油提前角。
电控泵喷嘴系统1. 电控泵喷嘴系统的组成2. 泵喷嘴Bosch公司电子控制泵喷嘴结构泵喷嘴工作原理1-凸轮2-柱塞3-回位弹簧4-高压腔5-电磁阀针阀6-电磁阀阀腔7-进油通道8-回油通道9-线圈10-低压腔第二代时间控制式电控燃油喷射系统的控制特点1. 产生高压的装置与机械式喷油系统、第一代位置控制式系统相同,都需要用凸轮轴来驱动柱塞,用压缩燃油来产生喷射需要的力。
2. 油量控制和调节装置与第一代位置控制式系统已经完全不同。
第一代的位置电控中,油量调节装置是油量控制套筒,而第二代时间控制式的电控系统中,控制油量的执行器是电磁阀,直接由电磁阀的动作完成每个喷射过程。
3. 喷射过程更加直接和精确。
喷射过程中,电磁阀关闭的时间决定喷油正时,电磁阀关闭的持续时间决定喷油量和喷射压力,电磁阀直接调整发动机的工况。
4. 由于仍需要凸轮型线的驱动来产生喷射所需的高压,其喷射压力严重依赖于凸轮型线的设计,使得喷油压力控制、喷油速率控制和喷油定时控制都没有得到充分发挥,从而也限制了发动机性能的进一步改善。
第三代共轨式电控燃油喷射系统从功能方面分析,电控共轨系统可分为两部分:电控系统和燃油供给系统。
1. 电控系统2. 燃油供给系统燃油供给系统的组成共轨式电控燃油喷射系统工作原理1. 高压供油泵高压供油泵结构示意图1 –出油阀2 –密封件3 –调压阀4 –球阀5 –安全阀6 –低压油路7 –驱动轴8 –偏心凸轮9 –柱塞泵油元件10 –柱塞腔11 –进油阀12 –柱塞单向阀2. 调压阀(PCV)调压阀结构3. 共轨组件(1)限压阀(压力限制阀)(2)流量限制阀(3)共轨压力传感器4. 喷油器共轨式喷器结构示意图a 喷油器关闭状态 b 喷油器喷射状态高压共轨系统的特点1. 可实现高压喷射,喷射压力比一般喷油泵高出一倍,最高已达200MPa。
2. 可改善发动机低速及低负荷性能。
3. 可优化燃烧过程,使发动机油耗、烟度、噪声及排放等性能指标得到明显改善,并有利于改进发动机转矩特性。
4. 可实现共轨压力的闭环控制。
共轨上的压力传感器实时反馈共轨中的压力,通过控制PCV的电流来调整进入共轨的燃油量和轨道压力,形成独立的共轨压力闭环子系统。
5. 共轨沿发动机纵向布置,高压泵、共轨和喷油器各自的位置相互独立,便于在发动机安装和布置。
6. 从技术总体实现难度上看,共轨系统组成较复杂,机械、液力和电子、电磁阀耦合程度高,加工制造、控制匹配要求的水平高,与第二代时间控制式相比,具有性能好的同时,开发难度也加大。
柴油机电控燃油喷射系统实例SDI柴油发动机电子控制轴向压缩式分配泵系统1. 电子控制轴向压缩式分配泵系统的组成SDI柴油发动机电子控制轴向压缩式分配泵系统1 –加速踏板位置传感器2 –制动灯开关3 –离合器开关4 –车速信号5 –转速信号6 –电子节气门7 –针阀升程传感器8 –冷却液温度传感器9 –进气温度传感器10 –燃油温度传感器11 –喷油泵12 – EGR阀13 –故障指示灯2. 电子控制单元电控单元实物2. 轴向压缩分配泵SDI轴向分配泵零件图1 –燃油分配泵驱动轮固定螺栓2 –燃油分配泵驱动轮3 –轮毂螺母4 –进油管5 –密封环6 –燃油切断控制阀7 –连接管8–回油管9 –压紧螺母10 –高压油管11 –连接管12、22 –螺栓13 –喷油器14 、18 –紧固螺栓15 –支架16 –底座17 –隔热密封环19 –喷油正时控制阀20 – O型环21 –滤网23 –轴套24–分配泵支架25 –固定螺栓3. 油量调节机构4. 供油提前角自动调节机构。