11柴油机控制系统-情景2博士共轨控制策略

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。

博世共轨系统产品商用车共有两种：CRSN2-16和CRSN3-18。

●CRSN2-16：运用最广泛，最大压力1600巴基于博世全球化平台研发，为中国市场特别优化，是目前博世在中国运用最广泛的平台，可同时满足国三、国四以及国五等多种排放标准要求。

----- 哈尔滨工业大学车辆工程专业工学硕士，高级工程师。

威海职业学院教师，汽车专业的专业带头人。

北京现代汽车威海4s店(威海振洋汽车销售服务有限公司)兼职技术顾问。

1、2、2、商用车Bosch共轨系统输出控制燃油计量阀是柴油机共轨系统重要的执行器，它安装在高压油泵的进油位置，调节进入高压泵柱塞的进油量，从而调节共轨压力。

该种调节轨压的方式为进油调节，同在高压泵出油端或共轨处的高压端调节，降低发动机的功率消耗以及燃油的不必要压缩。

燃油计量阀的供油特性如图13所示。

燃油计量阀在控制线圈没有通电时，该阀是导通的，可以提供最大流量的燃油。

ECU通过占空比信号控制燃油计量阀。

燃油计量阀的工作原理，如图14所示。

喷油器电磁阀的结构与工作原理与乘用车共轨柴油机的完全相同。

商用车国3Bosch共轨系统，进气预热常采用下列两种方式：进气道电加热以及燃烧室内预热塞加热，中型及重型系列柴油机经常采用前者。

潍柴WP6系列柴油机进气道电加热装置，如图15所示。

1、2、3、商用车Bosch共轨系统控制器ECU商用车国3 Bosch第二代共轨柴油机一般采用了型号为EDC7的控制器ECU，其外形及接口如图16所示。

控制器ECU为了缩短与传感器及执行器的距离，经常安装在发动机上，同时防止发动机的温度传到ECU上，所以在发动机机体与Ecu之间增加了一个冷却盒，以保证ECU的正常工作温度(参考图1及图17)。

1、2、4、电子控制系统电路图潍柴国3 WP10／wPlON柴油机电子控制系统电路图如图18所示。

2、商用车国3柴油机Bosch共轨系统的控制策略分析潍柴目前所有的国3柴油机及玉柴的4G、4E、6J系列国3柴油机，由于均采用了Bosch第二代共轨系统(控制器的型号为EDC7)，因此控制策略基本相同。

2.1、控制器ECU发动机部分的控制功能简介控制器ECU发动机部分能够实现如下控制：(1)喷油方式控制。

每工作循环最多能够实现高达4次的喷射(目前国3柴油机每循环只用2次一一预喷射及主喷射)。

对电控发动机的几点说明1、国III发动机的一些零部件在外观上与欧II发动机相同或相似，如喷油器、高压油管、柴油滤清器等，严禁用其它型号的零部件替换。

2、保持国III发动机燃油系统的清洁非常重要，否则会导致燃油喷射泵柱塞及喷油器磨损。

3、对于维修来说，电控系统零件我们没办法进行拆修，只能更换。

4、丰富的国II柴油机维修知识和经验对国III柴油机的维修非常重要，国III柴油机的工作原理和国II柴油机差不多，只是国III柴油机用电控技术来控制供油，并非想象中的那么神秘。

经过适当培训后也可以来维修国III 柴油机。

5、不是所有的故障都出在电控系统上。

6、故障诊断仪只能检测到电控元件出的故障，并不能直接检测到机械故障，可通过相关参数变化来推断大致故障部位。

7、并非所有故障都要通过故障诊断仪进行判断。

一、BOSCH共轨电控发动机原理介绍：说明●电控喷油器根据ECU发出的喷油指令脉冲进行喷油喷油始点由指令脉冲起点控制喷油量由指令脉冲的宽度控制其它传感器输入各缸高压油共轨压力反馈可以实现多次喷射●喷油压力为共轨压力共轨压力可以由ECU发出的共轨压力指令由高压供油泵控制共轨压力是闭环控制2、高压共轨控制常用策略：1.起动控制策略2.怠速控制策略3.油门油量标定及其实现4.热保护控制策略5.冒烟极限6.燃油预喷3、油路走向原理图：●CP3.3油泵:适用于玉柴4E、4G、6J、6A、6G等中型系列博世共轨发动机燃油主要走向：油箱→粗滤（手油泵）→燃油分配器→输油泵（在高压油泵后端）→细滤→高压油泵→共轨管→喷油器。

低压管路典型技术参数燃油主要走向：油箱→粗滤（手油泵）→燃油分配器→输油泵（在高压油泵后端）→细滤→高压油泵→共轨管→喷油器。

低压管路典型技术参数二、电控发动机电控元件及油路部分部件功能介绍：2．1齿轮传动系统齿轮间隙及记号对正：1．齿轮驱动系统相对于原国2机型:增加了喷油泵惰齿轮组件及凸轮轴信号盘 2．安装时应保证各齿轮间的齿侧间隙0.07 ～0.25mm; 3．应保证各齿轮的轴向间隙为0.08～0.2mm;4．曲轴正时齿轮,正时惰齿轮,凸轮轴正时齿轮有严格的正时对准记号,请注意对正; 5．燃油喷射泵齿轮无正时记号,无正时要求。

柴油机BOSCH高压共轨喷射系统的维修摘要：针对国内普遍采用的柴油机BOSCH高压共轨喷射系统，从轨压建立、喷油正时和喷油量三方面，采用过程分析方法，重点论述了BOSCH共轨系统与维修密切相关的控制策略，依据其控制过程和策略，整理提出BOSCH共轨系统故障的维修思路和检测方法。

关键词：柴油机、BOSCH、高压共轨、维修、检测Abstract：Commonly used for domestic BOSCH Common Rail Diesel injection system, the establishment from the rail pressure, injection timing and fuel injection quantity in three areas, the use of analysis methods, with emphasis on maintenance of BOSCH Common Rail system and is closely related to the control strategy, based on The control process and strategy, finishing BOSCH Common Rail proposed ideas and the maintenance of system failure detection method.Key Words:diesel engine; BOSCH; common rail; repair; maintenance自国Ⅲ柴油机电控化以来，BOSCH高压共轨喷射系统（以下简称BOSCH共轨系统）得到了广泛应用。

装用BOSCH共轨系统的柴油机，较其他电控单体泵，泵喷嘴系统，结构简单，零件数目少，喷射压力高，工作稳定，且具备再次技术升级的可能，是未来柴油机技术发展的主要方向。

课题的研究意义车用发动机是能源消耗的大户，是环境污染的罪魁祸首之一，内燃机对环境的污染问题已不容忽视。

石油能源危机及严重的环境污染，对柴油机这一主要移动式动力装置的燃油经济性和排放指标提出了近乎苛刻的要求，国际内燃机界不停的在寻找实现汽车工业可持续发展的途径。

由于排放控制技术的发展，柴油机在车用动力中占据着越来越重要的地位。

人们也逐渐认识到柴油机是当今保持汽车大批量、低成本生产中，解决环保与节能双重压力的最有效、最经济的手段之一。

大量的实验研究及实践表明，柴油机采用电子控制技术后，由于其控制精度高、控制自由度大、控制功能齐全，故能实现整个运行范围内参数优化，不仅能改善排放，改善经济性，还可有效地改善低速性能，改善低温启动和怠速性能，以及改善操作性能，从而也改善了汽车的舒适性。

因此，无论是欧洲排放更清洁的经济型轿车的开发，还是美国的“新一代汽车合作计划(PNGV)”，都无一例外的将柴油机作为最佳的选择方案，L3轿车(百公里油耗3L)的开发成功，则标志着柴油机技术的又一次飞跃。

现在，国外在柴油机方面已普遍采用电子控制技术，直喷式高压喷射技术，以及增压，特别是增压中冷、废气再循环技术和四气门技术。

电子控制共轨喷射技术也已进入实用阶段，并且正在迅速的推广应用。

而在国内，我们的柴油机产品的质量一般不高，车用柴油机的水平还相当落后。

为使我国的内燃机工业实现可持续发展，就必须在新技术方面加大人、财、物的投入，在这中间，柴油机采用电子控制技术，特别是电控共轨式燃油喷射技术已势在必行。

国内电控柴油机喷射技术的发展随着国外柴油机电控技术的飞速发展，国内电控喷油系统也日益得到重视，虽然起步较晚，但目前己取得可喜的成果。

初期的工作主要集中在电控调速器和电控提前器上，目前己涉及到电控泵一管一阀一嘴系统、电控泵一喷嘴系统和Sevrojct电控喷油系统。

20世纪90年代初，清华大学的欧阳明高对时间控制式的泵一管一嘴系统进行研究，并开发出泵一管一阀一嘴电控系统。

ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ汽车诊所ＢＯＳＣＨ共轨柴油电控喷射系统原理及测试□河北／贾志新张全逾吕云飞ＢＯＳＣＨ共轨柴油电控喷射系统是一个由微机控制的汽车柴油机燃油高压喷射系统，应用于阿尔法・罗密欧１５６车型上，是目前较为先进的电控柴油喷射系统之一。

电控单元在控制喷射的同时，还控制并检查燃油压力，控制ＥＧＲ再循环阀，控制低压电动燃油泵继电３．喷射提前角控制喷射提前角是由燃油喷射量（喷射时间和压力）决定的，然后再根据发动机转速和温度等工作参数来修正。

器，控制预热塞电控单元，控制仪表板上的故障指示灯。

共轨柴油电控喷射系统示意图如图１所示。

４．喷射压力控制对于相同的喷射时间，喷油压力将会影响喷油量、燃油的雾化度和喷射形状等，这些参数将影响发动机的动力、噪声、尾气排放和油耗。

电子控制单元会根据发动机和燃油的温度等工作参数，通过高压油泵上的油压控制电磁阀来调节喷射压力。

一、基本工作原理在共轨柴油电控喷射系统中，电控单元根据加速踏板位置、进气量、发动机转速和大气压力等参数，确定柴油喷射量（控制燃油压力和喷射时间）和喷射时刻（喷油提前角）。

加速踏板位置是由安装在加速踏板上的电位计测量得到的（注意：该系统中没有节流阀体），空气流量是由安装在空气滤清器和涡轮增压器之间的进气管上的热线式空气流量计测得的，发动机转速则是由安装在飞轮壳上的转速传感器测得的。

此外，在凸轮轴齿轮的后面安装有霍尔式发动机相位传感器，通过该传感器的信号可以设置喷射顺序。

喷射时间的长短和喷射时刻还会根据其它信号（如发动机温度、燃油温度、增压压力、Ａ／Ｃ启动、ＥＧＲ装置等）来修正。

高压燃油压力传感器（Ｋ８３）二、电控喷射系统的控制１．低压电动燃油泵控制在燃油供给系统中，有一个浸在油箱中的低压电动燃油泵。

这个油泵会启动整个油路，并向高压燃油泵输送低压燃油。

电控单元通过一个继电器来控制这个油泵。

５．发动机温度和柴油温度控制安装在定时导管上的温度传感器用于测量柴油的温度。

高压共轨柴油系统BOSCH –CRDi陆风X8陆风X8陆风X8预热塞预热塞燃油滤清沉淀水开关燃油滤清器加热燃油滤清温度开关预热塞预热塞EK280.5YRAG20e 3BYAG043LREK720.5OGMB01a 3LWEK012.5VEKBT2.5R MB02a 1.5WREK052.5R EK032.5RMB02e 0.75WRMB02f 0.75WRMB020.75WRMB02a 0.75WR MB02a/b 2*0.75WRMB02d 0.75WRAG02c 1WL FG05 0.5VAG043LRFG502GYFG042LGGD752BGD760.5BEK400.35BGyGD760.5B EK930.75OY EK520.5LWGL015WGGD760.75BA600.75VBEA370.5GLEA420.5YVEA440.5WR HFM+0.5WLA19 1.5W A491.5RA16 1.5RB A47 1.5RV A17 1.5VL A33 1.5VO A01 1.5V A46 1.5VB A02 1.5RWA311.5RYA410.5YL A580.5GBA280.5WBA430.5GWA080.5WYA110.5WGA500.75GYA200.75WV A07A120.5RA270.5GEK680.75YBEK920.5BL EK540.5BG EK700.75OWEK910.75YBrEK080.5VO EK310.5L EK460.5LY EK300.5BrR EK090.5VW EK450.5LREK270.35WEK480.35BrVEK260.5VLEK750.35P EK580.35GyVEK580.35GyVEKGD 2.5BEK02 2.5BEK04 2.5BEK06 2.5BEK800.35GyWSL01 0.5RBSL01 0.5RBEK25 0.35GyEK49 0.35Y MBOSCH高压共轨柴油发动机本教材重点介绍陆风欧III VM共轨发动机R425DOHC 的高压共轨柴油机控制系统,其匹配在陆风X6和陆风X8系统车型上,满足国III排放标准。

电控原理电控与预热系统主要包括ECU、预热控制器、电热塞、水温传感器、转速传感器、相位传感器、空气流量计、线束等。

高压共轨电控柴油机与传统柴油机有很大区别，高压共轨电控柴油机的工作完全由ECU控制。

ECU根据当前发动机的转速、水温、进气量及油门位置（即加驾驶员的要求）等情况来确定发动机工作时的喷油时刻、喷油频率、喷油压力、喷油量等，使得供油系统具有一个理想的喷油特性，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，获得理想的燃油经济性。

注意：未经BOSCH公司培训与授权，电喷系统零部件不得自行修理。

在发动机维修过程中发现电喷系统零部件故障，只能做换件处理。

预热系统保障柴油机的低温起动性能。

预热系统在发动机冷态起动前，通过电热塞加热压缩空气，提高了发动机的起动性。

当钥匙打到“ON”时，预热过程开始，此时预热灯点亮。

当预热灯熄灭时，电热塞已达到足够的温度，此时，应在15s的时间内将钥匙迅速打到“start”，发动机起动。

注意：（1）当预热灯熄灭时，15s内如果没有将钥匙打到“start”,则需将钥匙打到“off”，重新预热。

（2）当钥匙打到“ON”时，ECU报错，应将钥匙打到“off”，检查各传感器插件连接是否正常。

1、ECU控制单元发动机电控单元ECU的功用是：按规定的顺序采样所有传感器的信号，根据ECU内部的控制程序和存储的实验数据，通过数学计算和逻辑判断确定输出数据。

ECU将计算或确定的结果转换成执行器可以接收的信号，这些信号被分别送到对应的执行器。

ECU还有自动诊断系统故障的功能。

ECU 内部及ECU外部的部件一旦发现故障，仪表板的故障指示灯亮，进行报警。

ECU根据传感器收集到的驾驶员的需求（电子油门踏板的位置），以及发动机和车辆当前的工况，在ECU内计算出驾驶员需要的喷油量、喷油时刻、喷油频率和喷油压力，并发出指令使轨压控制在需要值的范围内，让喷油器按计算结果喷油。

ECU典型功能介绍：（1）轨压控制功能：轨压的控制是闭环控制。

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）05－0009－05Working Principle and Key Characteristics of Bosch Diesel Common Rail SystemTANG 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得最佳的性能。

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为满足欧Ⅳ及以上的步严格，轿车柴油机排放法规的要求，和N0越来越多地装用吸附式X这又对喷油系统颗粒捕集器，为在柴油提出了另一个要求：机运转期间实现这两种装置以持续地保持它们的的再生，净化功能，须在主喷射主后再以便为吸附补充一部分燃油，，NO式NO催化器还原净化XX）、HCCO提供所需的还原剂（发动机不同转速和扭矩工况所学的喷射次数示意图图1并提高催化器和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，否则就不能确保它们颗粒捕集器中的温度，这在中低转速区域更显得特别重要，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。

Bosch共轨式柴油喷射系统的构造与作用国外典型的高压共轨电控系统主要有：日本电装公司ECD-U2高压共轨燃油喷射系统，德国Bosch公司高压共轨燃油喷射系统，美国德尔福公司Multec DCR 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水平和发展趋势。

下面将以Bosch高压共轨燃油喷射系统作为一个实例，介绍其构造和作用。

一、Bosch共轨式燃油系统的组成如图1，是由低压油路零件、高压油路零件及ECU等所构成。

二、低压油路各零件的构造与作用（1）燃油泵（Presupply Pump）有滚柱式和齿轮式（2）滚柱式燃油泵滚柱式燃油泵为电动式，仅用于小客车或轻型商用车，可装在油箱内或油箱外低压油管上；并有如汽油喷射发动机般的安全电路，当发动机停止运转，而起动开关在ON位置时，电动燃油泵停止运转。

在其内部，还设有限压阀。

当出油端压力过高时，将压力限制阀推开，使过多的柴油回到进油端。

（3）齿轮式燃油泵齿轮式燃油泵为机械式，用在小客车、商用车辆及越野车辆。

可与高压泵组合在一起，或由发动机直接驱动。

齿轮式燃油泵的送油量与发动机转速成正比，因此在压力端设有溢流阀。

为了排除低压管路内的空气，还在齿轮燃油泵上或低压管路上设有手动泵。

（4）柴油滤清器柴油中的杂质可能导致泵零件、出油阀及喷嘴等的磨损。

另外柴油中含有水，可能变成乳状物或因温度变化而凝结，若水进入系统，则可能导致零件锈蚀。

与其他喷射系统相同，共轨式喷射系统也需要附有水分存储室的柴油滤清器，并定期打开放水螺钉放水。

现在越来越多的小客车用柴油发动机设有自动警告装置，当必须泄放柴油滤清器内的水分时，警告灯会点亮。

三、高压油路各零件的构造与作用（1）组成高压油路的各零件，包括高压油泵（High—Pressure Pump）、油压控制阀（Pressure—Control Valve）、高压储油器（High—Pressure Accumulator，即共轨Rail）、共轨油压传感器（Rail—Pressure Sensor）、压力限制器（Pressure Limiter Valve）、流量限制器（Flow Limiter）及喷油器（Injectors）。