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MTU4000 系列柴油机共轨式喷射系统工作原理与故障分析摘要：本文主要描述了MTU4000系列柴油机共轨式喷射系统的工作原理，就其在日常运行中柴油机出现的突然降速或自动熄火等故障做了分析，同时说明了这些故障的处理措施。
关键词：共轨式喷射系统分析措施MTU4000系列柴油机于1997年初推出，是全球极少数装有电子监控管理系统MDEC的柴油发动机，是世界首家应用共轨式喷射系统技术的大型柴油机。
共轨式喷射系统的运用代替了传统的波许泵系统，使发动机在极低的转速下也可得到高的喷油压力。
通过精确控制喷油定时、喷油量及喷油压力，改善了燃烧与排放，降低能耗及燃油系统零件受力。
1.MTU4000系列柴油机共轨式喷射系统工作原理MTU4000系列柴油机共轨式喷射系统主要有高压泵、共轨管、喷油器和电子控制装置（ECS-发动机控制系统），它把燃油的高压产生与喷射的定时、定量完全分开，其工作原理如图：整个系统由高压泵、蓄压器（公共油轨）、喷油嘴和电子控制装置组成。
高压泵是一个多缸径向柱塞泵，由柴油机通过齿轮机构传动，它将燃油供入各缸共同的、位于柴油机两侧的公共油轨中，油轨中压力可达120Mpa左右，这相当于在普通系统上的160Mpa-180Mpa的喷射压力。
每个气缸盖上装一个由电磁阀控制的喷油器，由高压油管将共用油管与喷油器相连通。
高压燃油在油轨中蓄势待发，一旦某一喷油嘴接通，燃油即进入喷油嘴喷入气缸。
油轨中燃油压力及喷油嘴开、闭的时刻决定了各缸的喷油量，这些都是电子装置控制。
电子装置通过装于油轨前的压力传感器感知系统中的压力。
而燃油是通过一节流阀进入高压泵的，在电子装置的控制下，通过对流量的节流实现对压力的调整。
喷油嘴则具有控制喷油开始、停止，从而控制喷油量以及调整着火延迟期喷油量等多项功能，这种喷油嘴如图所示，通过一个电磁阀使针阀上方泄压，然后由燃油压力把针阀打开。
着火延迟内的喷油量通过调节阀的开启速度加以控制，当控制阀泄流后，一个附加的液压阀开始动作，使针阀快速关闭，这种辅助（喷油嘴能分别调整开启、关闭的特性）动作极其精确。
摘要柴油机的高效、节能使得汽车的柴油机化日趋明显。
电控燃油喷射系统也成为目前柴油机领域的重要发展方向之一。
采用电控技术后，将有效改善柴油机的动力性和经济性，降低柴油机的有害排放。
柴油机的喷油系统主要是由高喷油泵、喷油器和连接喷油泵与喷油器的高压管组成。
随着国家对环境治理力度的加强，对机动车尾气排放的要求相对的提高了，特别是对柴油发动机的排放要求更加严格，所以喷油系统必须能够保证柴油机使柴油充分的燃烧，保证柴油机有足够的动力和运输的可靠性。
这样，就对喷油系统有较高的要求，改变了柴油发动机的控制模式，实现了精确的控制，使排放更加清洁，减小了柴油机做功粗暴所产生的噪音，提高了车辆的经济型和舒适性。
执行机构的控制研究是柴油机电控技术研究的关键。
本文在给出了油量执行结构及其位置传感器、供油定时控制机构及其提前角检测的设计方案，并对其控制策略进行了研究。
电控单元硬件、软件设计是电控系统设计的核心。
本文详细地讨论了电控单元硬件、软件设计过程，完成了硬件电路和软件模块化设计，并对硬件、软件提出了相应的抗干扰措施。
此外，为了完善柴油机电控系统开发，提出了柴油机标定系统。
采用以CAN 总线为基础平台的分配泵电控系统，实现下位机与PC机之间的通讯，完成对柴油机电控系统参数的监测。
本文阐述了采用单片机对柴油机喷油泵（BOSCH喷油泵）进行控制，主要实现对喷油泵内齿条位置的准确控制，从而实现对喷油量的准确控制，达到改善喷油系统和环保的目的。
本系统采用我们比较熟悉的89C51单片机作为控制核心，采用电感传感器作为反馈和信号的采集，使用光耦驱动电路使输入端与输出端相互隔离，使电路的抗干扰能力加强了，使用PID控制算法控制系统稳定，鲁棒性强。
关键词：柴油机；单片机；喷油泵；控制系统System of diesel engine fuel injection controlAbstractDiesel engines have been widely applied in the world because of their efficiency, economy and reliability．Electronically controlled fuel injection is one of important research directions in the diesel engine field．Introduction of electronic control techniques into diesel engine can not only improve the drivability and economy considerably．but reduce their exhaust emissions and contamination.Fuel injection system of diesel engine as long as it is made of high fuel injection pump，injector high-pressure tubing connected fuel injection pump and the injector.Along with the country to strengthen environmental regulation，on vehicle emissions requirements relative increase，Especially for the diesel engine emission requirements more stringent,So the injection system must be able to ensure that the diesel combustion,To ensure the reliability of diesel engine with power and transportation of enough.So,have high requirements for fuel injection system,To change the control mode of the diesel engine and precise control.The emissions of more clean,reduce the diesel engine work rude noise,improve vehicle economy and comfort.The executive mechanism is the key techniques in the diesel engine electronic control technology．In this paper detailed designs on control mechanisms and sensors are presented and control tactics are investigated also．As the core of diesel engine electronic control system．The whole process of ECU hardware and software designs is specified，moreover requisite software and hardware measures are taken in the system anti-disturbance performance．Besides，in order to calibrate the parameters of diesel engines，the electronically controlled unit of VE distributor pump is presented based on the CAN field bus．It adopts the simple and practical design of the electronically Controlled unit by CAN field bus communication and make the bottom processor and the top computer communicate and the parameters of the electronically controlled unit can be monitored．This paper expounds the application of single-chip microcomputer in diesel fuel injection pump (BOSCH pump) control,mainly to achieve precise control of fuel injection pump rack position,so as to realize the accurate control of injection quantity,Improve the fuel injection system and the purpose of environmentalprotection.The system uses the more familiar 89C51 microcontroller as control core,The inductive sensor as the feedback and signal acquisition,use optocoupler driving circuit to make the input and the output are isolated from each other,so that the anti-interference ability of the circuit to strengthen.The use of PID control algorithm of the control system stability,robustness.Keywords：Diesel enging；Microcontroller；Fuel injection pump；Control system目录第一章绪论 (1)1.1 论文选题背景及研究 (1)1.2 柴油机电控喷油系统的发展动态 (1)1.3 国内外电控燃油系统的发展现状 (3)1.4 论文研究的主要内容 (6)第二章方案论证 (7)2.1 系统设计要求 (7)2.2 系统方案论证 (7)2.2.1 单片机的选择论证 (7)2.2.2 传感器选择论证 (9)第三章硬件电路设计 (12)3.1 控制系统的硬件总体结构 (12)3.2 单片机最小系统 (13)3.2.1 复位电路 (14)3.2.2 振荡电路 (15)3.3 位置式传感器的工作特点 (16)3.4 传感器检测电路设计 (17)3.5 传感器激励电路设计 (19)3.6 AD转换电路设计 (19)3.7 位移执行器驱动电路设计 (20)3.8 CAN总线模块设计 (21)3.9 电源模块设计 (22)第四章系统流程图及软件设计 (23)4.1 系统流程图 (23)4.2 CAN总线控制流程图 (25)4.3 PID控制系统 (25)4.3.1 PID控制框图设计 (26)4.3.2 齿条位移闭环增量式PID控制 (26)4.3.3 PID流程图 (28)4.3.4 PID控制参数整定 (28)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第一章绪论1.1 论文选题背景及研究柴油机自问世以来，就以其高效、节能等优点而在车用动力中占有非常重要的地位，特别是近些年来，柴油机的应用有逐渐扩大的趋势。
柴油机高压共轨电控喷射系统一、柴油机基本知识柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。
但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个"压燃"一个"点燃"，就是两者的根本区别点。
汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸，然后被火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸，在压缩空气中被压燃作功。
这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。
柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。
柴油机燃料输送的简单过程是：输油泵将柴油送到滤清器，过滤后进入喷油泵（为了保证充足的燃料并保持一定的压力，要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多，多余的柴油就经低压管回到油箱，其它部分柴油被喷油泵压缩至高压）经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。
（示意图是柴油机燃料供给系统，4是高压输油管、1、2、3是低压输油管、5、6、7、8是回油管）。
二、高压共轨电控柴油喷射系统现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平，而且相比汽油机更环保。
目前国外轻型汽车用柴油机日益普遍，奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。
在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比，柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小，而柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置（油门拉杆位置）来决定的。
因此，基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正，确定最佳喷油量的。
电控柴油喷射系统由传感器、ECU（计算机）和执行机构三部分组成。
