下载文档原格式
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
柴油机电控燃油喷射系统技术解析
现在的柴油发动机大多使用了电控喷射系统，与传统的机械喷射系统相比，电控喷射系统可以有效的提高柴油机的动力性和经济性，同时大幅度的降低尾气的污染。
今天我们就来简单说说柴油机电控喷射系统的工作原理和组成结构。
柴油机可燃混合气形成有什幺特点
1．混合空间小、时间短：供油的持续时间只有汽油机的1/20～1/10，只占曲轴转角的15°～35°
2．混合气不均匀，α值变化范围很大：大负荷时喷油量多、α值小、混合气浓；怠速时喷油量少、α值大、混合气稀，α值可达4～6。
3.边喷边燃，成分不断变化。
柴油机燃烧过程
燃烧过程可以分为四个阶段：
备燃期Ⅰ：从燃油喷出（A点）到出现火焰中心（B点）为止。
备燃期特点：
1、首先着火的是浓度合适是地方，火源是位置和数量是不固定的；
2、此时喷入的油量占每循环供油量的30%----40%；
3、备燃期积油量越多，达到一定程度时，一旦燃烧，由于同时着火的油量多，压力升高率过大，冲击性的压力是燃烧噪音加大，工作粗暴，机件磨损加剧。
速燃期Ⅱ：从出现火焰中心（B点）到产生最大压力点（C点）为止。
速燃期特点：
1、活塞正靠近上止点，燃烧几乎在等容下进行；
专注下一代成长，为了孩子。
电控高压共轨直喷柴油机技术图文教程●Pizezo喷射器(压电式喷油器)Piezo 喷射器具有极快和精确的燃油量分配。
Piezo喷射器的响应时间是原系统的4倍，允许在预喷和主喷之间更短和更多可变距离的喷射。
图为Piezo喷射器由于通过能量恢复获得必需的触发能的可能，必需的触发能会相当地减少。
另外，通过简单的电控制，可达到忍受较大的电磁和基本减少感应错误。
Piezo喷射器安装在油轨上，将燃油喷入燃烧室。
每冲程的喷入量由预喷量和主喷量构成。
这种分层喷射使得柴油机燃烧过程变得柔和。
由于Piezo喷射器的配置，使其具有极快的响应速度（时间）。
因此，喷射的燃油量和剂量可以非常准确的控制，而且确保极好的循环。
喷射器由发动机控制单元控制（ECU）。
与以前的系统比较，Piezo喷射器需要相当小的触发能，它可通过可能的能量恢复得到。
注意：在发动机工作期间，连接线束连接器到发动机控制装置，喷射器必须连接可靠，否则有损坏发动机的危险。
在维修工作时，喷射器不应拆散。
每个件都不许被松动或没有拧紧，否则将引起喷射器的损坏。
●柴油共轨泵DCP柴油共轨泵由布置在一个单一壳体里的下列部件组成：内置传输泵ITP内置叶片泵的作用是将燃油从燃油箱经过燃油滤抽出，供给带有柴油的高压燃油泵。
除此之外，还有润滑高压油泵的目的。
柴油共轨泵DCP是需求控制中心，由凸轮盘驱动具有相差120°的三个排量装置的柱塞泵。
DCP提供体积流量以保证油轨正常的高压，同时也提供喷射器在发动机所所有工作条件下必需的燃油量和在DCP里的燃油压力。
油箱中的柴油完整的内置传输泵ITP(1)经燃油滤清器抽出。
燃油也被传送至润滑阀(6)和体积控制阀(2)。
平行位于燃油供应泵里的预压控制阀，当体积控制阀关闭时打开，使燃油再次到燃油泵的吸入端。
燃油经润滑阀(6)到泵里边，并从那到燃油回油管。
体积控制阀由发动机控制装置控制，计量输送到高压元件(3)的燃油量，同时到高压泵HPP。
电控柴油机工作原理
电控柴油机是一种利用电子控制技术来控制柴油机工作的一种发动机。
它基本原理如下：
1. 燃油喷射系统：电控柴油机采用电喷系统来控制燃油喷射过程。
电控柴油机的燃油喷射系统包括电喷油泵、喷油嘴和喷油控制器。
通过电喷油泵将燃油压力提高到所需的喷油压力，再通过喷油嘴将燃油喷入进气歧管或燃烧室。
喷油控制器控制喷油的时间、量和压力，以实现最佳的燃烧效果。
2. 进气与排气系统：电控柴油机的进气系统和传统柴油机相似，通过进气歧管将空气引入到燃烧室。
排气系统则将燃烧产生的废气排出。
3. 点火系统：电控柴油机不需要点火系统来点燃燃料，而是通过压燃的方式实现燃料的自燃。
4. 电子控制单元（ECU）：电控柴油机的关键部件是电子控制单元。
ECU接收各种传感器的输入信号，包括发动机转速、
进气温度、进气压力和冷却水温度等信息。
ECU根据这些信
息计算出最佳的燃油喷射时间和量，并控制喷油控制器来实现精确的燃油喷射控制。
同时，ECU还可以监测发动机的工作
情况，并对其进行故障诊断和故障码存储。
总的来说，电控柴油机通过电子控制技术来精确控制燃油喷射过程，提高燃油喷射的精度和效率，从而实现更好的经济性和环保性能。
电喷柴油机控制原理
电喷柴油机控制原理是通过电子控制单元（ECU）对柴油喷油系统进行精确控制，实现燃油的喷射时间、喷射量以及喷油压力的调节，从而达到优化燃烧和提高发动机性能的目的。
电喷柴油机控制原理分为以下几个关键步骤：
1. 传感器采集：引入多个传感器，如气温传感器、气压传感器、曲轴传感器等，用于检测环境条件和发动机工作状态参数。
2. 数据处理：ECU接收传感器信号，并将其转换成数字信号
进行处理。
通过对各种传感器信号的综合分析和计算，ECU
可以判断当前发动机工况。
3. 控制策略：ECU根据当前发动机工况和预设的控制策略，
计算出需要调节的喷油时间、喷油量和喷油压力等参数。
4. 喷油控制：根据计算结果，ECU通过驱动喷油器的电磁阀
来控制喷油量和喷油时间。
电磁阀会周期性地开关来控制喷油器的喷油时间，从而实现精确的喷油控制。
5. 反馈调节：ECU通过返回的实际工作参数，如转速、燃油
压力等，与设定值进行比较并进行修正，以保持发动机的稳定运行。
整个控制过程是一个不断循环的闭环控制系统，通过不断的反馈和修正，ECU可以实现对发动机喷油系统的精确控制。
电喷柴油机控制原理的优点是可以实现高精度的喷油控制，提高燃烧效率和发动机性能。
同时，通过电子控制的方式，还可以更好地适应不同工况下的喷油需求，提供更多的动力输出和更少的尾气排放。
柴油机的电控技术柴油机是现代交通工具和机械设备中常用的动力设备之一。
由于柴油机本身的结构和性能特点，电控技术在柴油机的应用中日益重要。
一、柴油机的结构柴油机主要由进气系统、燃油系统、动力机构和排气系统等部分组成。
其中进气系统和排气系统主要用于将气体输送到燃烧室和排出废气，燃油系统主要用于控制燃油的喷射量和喷射时间，动力机构则负责把燃烧过程的能量转化为机械能，从而驱动车辆或机械设备。
二、电控技术的应用由于柴油机的燃烧和动力转化过程十分复杂，传统的机械控制方式无法满足现代机械设备对高效、低排放、高可靠性的要求。
因此，电控技术的应用对柴油机的性能提升和污染减少等方面产生了重要的作用。
1. 传感器和执行器电控技术的核心是传感器和执行器的使用。
传感器能够实时感测柴油机运行状态和环境参数，例如气压、油温、气温等；执行器则能够根据传感器的信号控制喷油、进气和排气等运行参数。
这些电子设备的应用能够提高柴油机的燃烧效率、降低废气排放、提高动力输出和减少机械故障。
2. 发动机管理系统发动机管理系统（EMS）是柴油机电控技术的一种重要形式。
EMS能够通过内置的控制算法和智能化传感器来实现对柴油机的精细化管理。
同时，它还可以把柴油机与其他相关设备和系统进行联动，例如环保装置、行驶控制系统等。
EMS的核心功能包括调节燃油喷射和空气进气量、监测发动机故障、管理排气和废气后处理设备等。
3. 燃油系统的电控设计燃油系统是柴油机电控的重要组成部分。
燃油系统的电控设计能够实现对柴油机燃油喷射量和喷射时间的精确控制。
与传统的机械喷油系统相比，这种电子喷油系统具有响应速度快、工作效率高、控制精度高等优点。
同时，电子喷油系统还能够通过反馈机制对柴油机的工作状态进行实时监测，从而做出相应的调整和优化。
三、电控技术的优点电控技术的应用在柴油机上具有以下几个优点：1. 提高燃油利用率和动力输出电控技术的应用能够实现调整燃油喷射时间和喷射量，从而提高燃油利用率和动力输出。
潍柴柴油机电控燃油喷射技术一、技术概述排气净化与节能是汽车产品急需解决的两大难题，现代车用柴油机工作压力高，燃烧充分，油耗比汽油机约低两成，排放物中除微粒物外均低于汽油机，因此在世界范围内应用不断扩大，除中重型商用车外，轻型车和轿车也越来越多地应用。
传统的柴油机存在着供油不精确的问题，解决的办法是采用电子控制燃油喷射的技术。
与汽油机相比,柴油机的电子控制燃油喷射系统有很多相同之处，在整机电脑管理方面两者基本相同，但因柴油机的喷射系统形式多样，电控系统的硬件也呈多样形式，同时柴油机需要对油量、定时、喷油压力、喷油路等多参数进行综合控制，其软件的难度也大于汽油机。
第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统，它用电子伺服机构代替调速器控制供油滑套位置以实现供油量的调整，这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的TICS 系统。
第二代系统也称时间控制系统，其特点是供油仍维持传统的脉动式柱塞泵油方式，但油量和定时的调节则由电脑控制的强力快速响应电磁阀的开闭时刻所决定。
第三代也称为直接数控系统，它完全脱开了传统的油泵分缸燃油供应方式，通过共轨压力和喷油压力／时间的综合控制，实现各种复杂的供油规路和特性。
强力快速线形响应电磁阀是各种系统共同的技术难点。
二、现状及国内外发展趋势因柴油机的喷射系统形式多样，国外柴油机的电控系统也形式多样，有直列泵和分配泵的可变预行程TICS 系统，有基于时间控制泵喷嘴系统，有蓄压共轨系统和高压共轨系统等。
各种技术方案都在原有的基础上发展，但高压共轨系统是总的发展方向。
根据国内到2007 年实行欧洲III号法规的进度要求，对主要国产喷油泵进行电控系统的开发，包括硬件和软件的开发，并尽快实现产业化，同时要专门组织力量，对主要在中、重型车上使用的高压共轨系统和在轻、轿车上使用的时间控制式VE 分配泵系统进行联合开发、攻关，到2008 年前后实现产业化。
三、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。
第八节电控共轨柴油机一例一、慨述五十铃FORWARD型中型系列卡车从1994年全面改型以后，一直受到市场的好评。
其中的6HK1-TC型发动机(图3—239)采用日本电装公司的ECD-U2型电控共轨燃油系统，是比较具有代表性的电控共轨柴油卡车之一。
以此为实例，简要介绍中型柴油机卡车用电控高压共轨式燃油系统的全貌。
关于ECD-U2系统的部分零部件已在专项内容中介绍，此处从略。
未作具体介绍的内容尽可能列出，给出一个关于电控共轨燃油系统的整体概念。
6HK1-TC型发动机满足1998年日本国内的排放法规。
当时的法规值为：NOx(氮氧化物) 4.5g/(k W.h)PM(微粒，Particulate Matter) 0.25g/(k W·h)黑烟25%CO（一氧化碳）7.4g/(k W·h)HC（碳氢化合物） 2.9g/(k W·h)二、结构和参数6HK1-TC型发动机采用的ECD-U2电控共轨燃油系统的主要参数如表3—35，重要特性曲线如图3—240所示。
三、电控共轨柴油机的特点与采用普通机械式燃油系统的柴油机相比，电控共轨柴油机有如下重要的不同之处图3-239 6HK1-TC型发动机的结构变更(1)用供油泵代替了原来的喷油泵。
利用发动机的转动，通过供油泵将燃油加压，并送入共轨中。
在供油泵上配置了供油泵控制阀(PCV———Pump Control Valve)．在ECU指令的控制下，调节供人共轨中的燃油量。
此外，供油泵带有输油泵。
输油泵的作用是从油箱中抽油，并将燃有油供人供油泵的往塞腔中。
(2)取消了调速器和提前器；新增加了储存高压燃油的共轨组件；由于采用共轨式电控燃油系统，原来安装喷油泵的托架变更了。
(3)机械式喷油器变更为电控式喷油器。
可以最佳地控制喷油量、喷油时间和喷油率(4)高压配管(即高压油管)的形状变更了(图3—241)。
高压配管外径由∮6.35变更为∮8，内径由∮2．0变更为∮4．0。
图3-240 6HK1-TC型发动机特性曲线电控共轨式燃油系统请参看第六节图3-241 6HK1-TC型发动机高压配管日本五十铃公司6HK1-TC型发动机的燃油喷射系统的概念图如图3-242所示。
燃油从油箱经输油泵供人供油泵中，在供油泵中提升压力之后，送入共轨。
共轨内的燃油压力始终保持在25~120MPa。
由ECU发出的指令，通过PCV(供油泵控制阀)控制送入共轨中的燃油量。
共轨内的高压燃油供给各个气缸所对应的喷油器，设置在电控喷油器上的电磁阀严格按照ECU发来的指令动作，控制各个气缸的喷油时间和喷油量，向各个气缸内喷射最适量的燃油。
将发动机转速、发动机负荷等各种传感器信息、各种开关的信号送入电控单元ECU，ECU根据这些信息，经过预先编制好的计算处理程序、经计算处理以后向供油泵、喷油器等执行器图3—242 6HK1-TC型发动机电控共轨燃油系统概念图发出控制指令，从而实现对燃油喷射过程进行最佳控制。
因此，电控共轨系统和传统的机械式燃油喷射系统的最大不同之处是：·自由控制喷油压力；·自由控制每循环的喷油量；·自由控制喷油时间；·自由控制喷油率。
1．喷油量控制方法为了控制最佳喷油量，主要以发动机转速、加速踏板开度等信息为基础，控制二通阀（TWV）的开启与关闭，从而控制最佳喷油量。
2．喷油压力控制方法通过控制共轨内的燃油压力，从而控制喷油压力。
共轨内的燃油压力是根据发动机的转速和喷油量等参数计算出来的，通过控制供油泵，使之供出适量的燃油，并压送到共轨内。
3．喷油时间控制方法电控共轨系统的部分功能取代了机械式燃油系统中的提前器。
共轨系统根据发动机转速和喷油量等参数，计算出适当的喷油时间，通过控制喷油器，从而实现最佳喷油时间的控制。
4．喷油率控制方法为了提高发动机气缸内的燃烧质量，在喷射初始阶段以很少量的燃油进行“引导(Pilot)喷射”、着火；在着火完成的时候，再进行第二段喷射——主喷射，为了控制主喷射段的喷射时间和喷油量，ECU通过TWV直接控制喷油器进行喷油。
四、燃油系统组件、传感器及各类开关本节以采用高压共轨燃油系统的6HK1-TC型柴油机为例，将与共轨系统有关的主要组成部分、各种传感器和开关等一并列出，给读者一个整体概念和具体的数量概念。
(一)供油泵6HK1-TC型发动机采用两缸柱塞式供油泵，供油泵的参数如下：供油泵型号：SPl20—6MD最大供油量：380mm／行程溢流阀开启压力：255kPa供油泵转向：从驱动端看，左旋编号：8—93492—714—1(二)喷油器机械式喷油器变更为电控式喷油器。
相对于传统的机械式喷油器来说，新增加了油压活塞、TWV(二通电磁阀)等零件。
TWV接受ECU的指令，实时调节指令活塞上部的燃油压力，从而控制针阀开启或关闭，最佳控制喷油量、喷油时间和喷油率。
喷油器的结构图如图3—243所示。
图3-243 6HK1-TC型自控共轨系统的喷油6HK1-TC型发动机的电控喷油器的脉冲谱如图3—244所示。
每循环喷油过程分成两段进行——预喷射和主喷射。
喷油器的剖而图如图3—245所示c6HK1-TC型发动机中采用的喷油器的主要参数如下：·喷油嘴型号；DLLA149P703·喷油孔直径—喷油孔数：∮0.21—6·线圈阻抗：0.5—0.70(三)共轨组件共轨组件(图3—246)的作用是接受从供油泵供来的高压燃油，并按照ECU的指令向各个气缸分配燃油。
共轨组件中还有压力限制器、流动缓冲器和压力传感器等——关于这些部件的结构和工作原理，请参看特种传感器部分——随时监测有无过剩燃油流出、喷射、监测压力是否正常并进行控制。
图3-244 6HK1-TC型发动机的脉冲谱图3-245 喷油器剖面图图3-246 6HK1-TC柴油机的共轨组件(四)发动机转速传感器和供油泵转速传感器发动机转速传感器(图3—247)安装在飞轮壳上，以脉冲形式检测发动机转速；供油泵传感器布置在供油泵上，具有传感器功能，对气缸进行判别。
图3-247 发动机转速传感器(五)油门传感器油门传感器(图3—248)在加速踏板上。
可以检测出脚踩加速踏板的力量（加速踏板转过的角度)。
输出电路有两套，以确保可靠性。
(六)增压压力传感器增压压力传感器(图3—249)安装在进气管上，为了对燃油喷射进行最佳化控制，随时都在监视着增压器提供的进气压力的变化。
(七)水温传感器水温传感器安装在气缸体左前方的上部。
为了确保燃油喷射最佳化，随时都在监视着冷却水温的变化。
该发动机中实际使用的水温传感器的形状和特性曲线如图3—250所示。
(八)燃油温度传感器燃油温度传感器安装在气缸上．靠近燃油滤清器的位置。
为了确保燃油喷射最佳化，随时都在监视着燃油温度的变化。
该发动机中实际使用的燃油温度传感器的形状和特性曲线如图3—25l所示。
图3-248 油门传感器图3-249 增压压力传感器图3—250 水温传感器(九)大气温度传感器大气温度传感器安装在前部，为了确保燃油喷射最佳化，随时都在监视着大气温度的变化。
该发动机中实际使用的大气温度传感器如图3—252所示。
图3-251 燃油温度传感器(十)全速油门传感器全速油门传感器作为PTO而使用，使用PTO时，用来控制发动机的转速。
该发动机中实际使用的燃油温度传感器的形状和待性曲线如图3—253所示。
(十一)速度传感器速度传感器安装在变速器上，监视车速的变化。
从脉冲整合器中得到相应的信息。
该发动机中实际使用的车速传感器如图3—254所示图3-252 大气温度传感器(十二)油门开关油门开关(图3—255)安装在加速踏板上，随时都在监视着加速踏板的怠速位置。
(十三)大气压力传感器大气压力传感器布置在ECU内部，为了确保燃油喷射最佳化，随时都在监视着大气压力的变化。
(十四)诊断开关诊断开关(插座颜色；白色)布置在检查盒内。
在进行故障诊断时使用(故障指示灯的闪烁)图3-253 全速油门传感器(十五)内存清除开关内存清除开关(插座颜色：蓝色)布置在检查盒内。
在消除故障代码时使用。
(十六)其他开关类排气制动开关、延迟开关、制动开关、离合器开关、中间开关、PTO开关等所提供的信息都可用于各种辅助控制操作，PYO时控制发动机。
(十七)指示面板当系统中产生了故障时，指示面板(图3—256)上的故障指示灯点亮，通知驾驶员已经图3—254 速度传感器图3-255 油门开关发生了故障。
故障的种类通过灯光的闪烁形式说明。
没有任何故障时，灯光不亮。
控制开关接通／断开可以对系统进行检查，指示灯点亮5s。
(十八)怠速控制开关／怠速控制切换开关这是用来切换怠速转速的开关。
怠速开关置于手动的位置时，怠速开关上升/下降(UP/DOWN)可以调节怠速的转速。
当切换开关置于自动位置时，如果冷却水温低，则自动地提高怠速转速，进行暖机运转。
如果冷却水温高丁(暖机结束)，则回到标准怠速转速。
图3-256 诊断指示灯面扳五故障诊断(一)检测方法在进行故障诊断的时候，应注意下列事项：(1)在诊断系统进行检测时，务必将诊断代码记入存储器中。
特别是当产生了多个诊断代码时更是必要。
(2)如果不能从存储器中消除已经产生的故障诊断代码时，则必须检查故障代码产生的位置——因为已经有故障诊断代码显示，则必须检查产生异常的原因。
故障诊断程序如图3—257所示。
注意：在故障诊断代码中有这样的项目：发动机不暖机时不显示代码，加负荷而不行驶时不显示代码的情况。
图3-257 故障诊断流程目(二)自诊断诊断代码可以用下述两种方法确认，当然也可以消除o 1．确队(1)根据诊断指示灯闪烁，可以确认诊断代码。
(2)利用专用的诊断仪确认诊断代码。
2．消除(1)将内存清除开关接到插座里消除诊断代码。
(2)利用专用的诊断仪消除诊断代码。
注意：利用专用的诊断仪确认诊断代码时，与发动机的运行状态无关，可以同时确认当时发生的诊断代码和以前发生的、记忆了的代码。
但是，通过诊断指示灯确认诊断代码的时候，在发动机运行状态下显示的内容和停机状态下显示的内容会有所不同，务请注意。
(1)发动机停止状态当时产生的诊断代码和以前产生的、记忆了的代码同时显示。
(2)发动机运行状态只显示当时产生的诊断代码。
诊断指示灯的闪烁时间有如下四种：①t1——约0．3s：②t2——约0．6s；③t3——约1．2s; ④t4——约2．4s例如：当诊断代码为23和413的时候．指示灯的闪烁的方式如图3—258所示。
图3-258 怠速控制开关六、信息流日本五十铃公司的6HK1-TC型发动机的信息控制流如图3。
259所示。
图3-259 6HK1-TC型发动机的信息流。
