1、2-1第二章 电喷柴油发动机系统概述系统概述共轨电喷系统是通过微机控制发动机使它工作在最佳条件下，共轨电喷系统通过各种传感器获得发动机的各种工作参数（包括发动机转速、加速踏板操作情况、冷却水温度等） ，全面控制循环喷油量、喷油正时、喷油压力等。微机控制系统具有诊断功能、失效保险功能和报警功能，它能提供主要发动机电器部件的自诊断，发现异常及时向驾驶员发出警报，保护功能在微机检测到严重故障时能自动停机，失效保险功能在微机出现故障时能保证切换到备用系统保证发动机继续工作。系统组成按照功能来分，柴油共轨电喷系统可以分为燃油系统和控制系统两部分。燃油系统从供油泵出来的高压燃油通过共轨分配到各个缸和控制系
2、统。喷油器喷油的开始和停止是通过喷油器内的电磁阀的开启和关闭来实现的。油箱供油泵燃油系统电子控制共轨 喷油器输油电磁阀控制针阀升程2-2控制系统为保证喷射适量的燃油和按照设定的控制程序执行喷油动作，ECU 会根据安装在发动机和底盘上的各种传感器计算出喷油周期和喷油脉冲宽度。按照电器元件的功能不同，控制系统可以分为传感器、微机（电子控制单元 ECU）和执行器。2-3系统组成图2-42-5系统组成和工作原理共轨系统由供油泵、共同油轨（共轨） 、喷油器、ECU 控制的部件和各种传感器组成。通过供油泵的曲轴驱动的输油泵，将油箱内的油吸上来，送往滤清器，将杂质过滤掉，再送往供油泵。柴油过滤器内设有溢流阀
3、，当过滤器的自身压力超过 319KPa（3.25kgf/cm 2）时，阀门打开，经溢流阀返回油箱。供油泵将送往供油泵的油变为高压，通过压力管输送到共同油轨上。供油泵采用立式（2 缸） ，用发动机机油进行强制润滑，维修方便。此外，该系统还设有三通进油阀，当泵体内的压力达到 255KPa（2.8 kgf/cm2）时，阀门打开，通过三通管返回油箱。供油泵向共轨压送高压燃油，燃油压力的大小是通过控制每次压送燃油的数量来实现的，ECU 通过发送控制信号控制控制PCV 阀（泵控制阀）的开和关实现压送燃油数量的控制。共轨接收供油泵产生的高压燃油并分发到各个汽缸，安装在共轨上的共轨压力传感器检测到油轨的压力，
4、控制系统实施反馈控制，因此实际的油轨压力会随着发动机的转速和载荷与系统设计的压力值保持一致。共轨的油压通过喷油器进油管作用在喷油嘴上和控制室内。通过喷油器上的两位两通阀（TWV）的接通和断开，喷油器实现了喷油量和喷油正时的精确控制。当 TWV（两位两通阀）处于加电时（ON 接通） ，燃油油回路打开，控制室的高压燃油通过量控流出，针阀被喷油嘴一侧的高压燃油向上顶起，喷油开始。当两位两通阀（TWV ）断开时（OFF） ，燃油回路关闭，高压燃油流向控制室，针阀下落，喷油结束。因此，喷油正时是受两位两通阀的电路接通时间的控制，喷油量是受两位两通阀的电路接通时间长短控制的。2-62-7与常规直列泵的对比
5、直 列 泵 共轨系统系统喷油量调整 喷油泵（调速器） ECU、喷油器（两位两通阀）喷油正时调整 喷油泵 ECU、喷油器（两位两通阀）升压 喷油泵 供油泵分配 喷油泵 共轨喷油压力调整 （根据转速、喷油量） 供油泵3-1第三章 电喷发动机部件构造和工作原理供油泵概述供油泵通过控制泵入共燃油油数量实现共轨输油和调节燃油压力的功能。构造供油泵和常规直列泵一样带有压力供给系统，同时在每一缸还带有一个泵控制阀（PCV）实现泵油数量的控制。使用三角凸轮轴，供油泵的缸数可以减少到发动机汽缸数的 1/3。由于共轨中加压后的燃油压力与喷油器保持一致，因此共轨可以获得平滑和稳定的压力。3-2工作原理A 柱塞下移过
6、程中，泵控制阀 PCV 打开，低压燃油通过泵控制阀泵入柱塞腔。B B：当柱塞恰好进入上升行程时，泵控制阀未加电，泵控制阀处于打开状态，吸入柱塞腔的通过泵控制阀流回，且压力没有增加。C C：系统根据所需喷油量计算出合适的喷油时间，在给定喷油时间后，泵控制阀加电，泵控制阀关闭，回油停止，柱塞腔内的压力上升，燃油通过分配阀（检查阀）泵向共轨。换句话说，柱塞在泵控制阀关闭后的升程大小改变了供油数量，改变泵控制关闭的时刻，每循环供油数量可以被改变，共轨压力可以得到控制。A A:当凸轮轴越过最大行程位置时，柱塞开始进入向下行程，柱塞腔压力降低。同时，分配阀关闭，泵油停止。当泵控制阀线圈停止加电，泵控制阀打
7、开，低压燃油被吸入柱塞腔。换句话说，系统到达 A 状态。泵控制阀（PCV）泵控制阀调整每循环从供油泵压入的燃油，从而实现共轨油压的调节，从供油泵压送到共轨的每循环供油量是通过控制泵控制阀的通电时间长短实现的。输油泵供油泵内置输油泵，输油泵从油箱中吸上燃油，并经过燃油滤清器的过滤后，输送到供油泵室内。输油泵的转子由凸轮轴驱动，当内外转子开始旋转时，根据内外转子之间容积的变化，燃油在进油口侧被吸入，在放油口侧被排出。3-3连轴器连轴器的作用是将发动机侧的驱动力矩传递到供油泵一侧。共轨构造共轨维持高压并将供油泵产生的高压燃油分发到各个汽缸的喷油器上。由于共同油轨是在共轨本体上开的穿透孔，因此，两端要
8、用密封塞（球密封方式）进行密封。液流缓冲器液流缓冲器的作用是降低高压油管内的压力波动，向喷油器提供稳定压力的燃油。假如燃油流出量过多，它能自动切断燃油通路，避免流出过多燃油。液流缓冲器油活塞、溢流孔和弹簧座、弹簧构成。通常在运转时，随着油的流动，活塞、球、弹簧座会向右方向移动，球与本体阀座接触，起到阻断油通道的作用。当燃油流出量过多时，高压燃油压力作用在活塞上，活塞和球如图向右移动到达基座，关闭燃油通道。3-43-53-6压力限制器如果异常高压产生，压力限制器打开，燃油排出。它在共轨压力达到约 140MPa 时打开（阀门打开） ，压力下降到 30MPa 时，维持此压力继续进行。注意：不要私自拆
9、除或安装液流缓速器、压力限制器、共轨压力传感器等。共轨压力传感器共轨压力传感器安装在共轨上，用来检测燃油压力。这是一种压阻式半导体传感器，它利用硅膜片的加压后引起电阻变化的原理制成。在和共轨本体的连接部，为了对高压油进行密封，采用了空心垫片（防锈） 。喷油器概述喷油器的作用是根据 ECU 指令，在最佳喷油正时，提供最佳循环喷油量、最佳喷油速率和最佳雾化状态，将高压燃油从共轨喷入燃烧室。通过控制控制室的燃油压力，两位两通阀（TWV）实现了燃油喷射的开始和截止。量孔则提供了限制阀门打开的速度和喷油速率。液压活塞将控制室的压力传递到针阀上。针阀将燃油喷到燃烧室并保证雾化质量。喷嘴的喷孔为多孔式，喷射
10、初始压力（开阀压力）为 5.9MPa。3-7构造电子控制喷油器的组成原理与常规的喷油泵原理相同，主要包含控制喷油速率的量孔，液压活塞部分和两通电磁阀。3-8工作原理喷嘴内的两通电磁阀由两部分组成：内阀（固定）和外阀（可移动） ，他们同轴装配在一起。电磁阀内布置有内阀基座和外阀基座，它们其中任何一个的开启是通过两位两通阀的有选择的开关实现的。当电磁线圈没有加电时，外阀被阀门弹簧和燃油压力往下推，外阀基座关闭。当共轨内的高压燃油被压入控制没有喷油时3-9室内时，针阀关闭，喷油不在发生。当两通阀开始加电时，外阀被往上拉起，外阀基座打开，结果，燃油通过量孔流出控制室，针阀上升，喷油开始。量孔保证了喷油
11、速率逐渐增加。如果电磁阀继续加电，喷油就可以达到嘴最大喷油率。当两通阀停止加电，外阀在阀门弹簧和燃油压力的作用下向下移动，阀座关闭，此时，共轨中的高压燃油突然作用在液压活塞上，喷油嘴快速关闭，实现了喷油的快速截止。电路原理图喷油开始没有喷油时3-10警告：连接带到 ECU 上的共轨 1 和共轨 2 的线束，以及 1#到 6#两通阀的线束，带有高压电，维修过程中应注意，以免受到高压电击。3-11传感器和继电器主转速传感器（曲轴传感器、NE）当飞轮上的信号孔经过主转速传感器时，通过传感器线圈的磁力线发生变化，线圈中就产生了交流电压。飞轮上的孔之间间隔 7.5，由于有三处没有开孔，因此飞轮上总共有
12、45 个孔。因此，在发动机转两周过程中产生 90 个脉冲。这些信号用来判断发动机转速和曲轴角度（以 7.5 为单位） 。副传感器（汽缸识别传感器）和主转速传感器的信号产生发放类似，在副转速传感器上同样采用了电磁线圈，改变通过线圈的磁力线，线圈中就会产生交流电压。在供油泵凸轮轴中部的盘型齿加工有多个齿（凹口） ，每 120 切掉一个凹口，同时又在上面再加工了一个齿，所以在发动机转两周过程中，副转速传感器上会产生七个脉冲信号。通过联合主转速传感器信号和副转速传感器信号就可以判定第一缸的位置。水温传感器水温传感器的作用是检测发动机冷却液的温度，并发送给 ECU。水温传感器采用热敏电阻材料做成，电阻值
13、随温度的变化而变化，如图采用的是负温度系数的热敏电阻。在 ECU 电源和热敏电阻之间接有一个电阻，因此电压被 ECU 内的电阻和热敏电阻分压，ECU 通过检测水温传感器端的电压就可以计算出水温。水温传感器安3-12装在节温器的外壳上。3-13燃油温度传感器燃油温度传感器的作用是检测燃油温度，并发送给 ECU。燃油温度传感器采用热敏电阻材料做成，电阻值随温度的变化而变化，如图采用的是负温度系数的热敏电阻。在 ECU 电源和热敏电阻之间接有一个电阻，因此电压被 ECU 内电阻和热敏电阻分压，ECU 通过检测燃油温度传感器端的电压就可以计算出燃油温度。燃油温度安装在设油喷油器回油回路的外壳上。3-1
14、4油门位置传感器油门位置传感器的作用是将油门踏板下压的角度转化成电信号，并发送到 ECU。油门位置传感器采用了霍尔元件做成，一对磁铁安装在与油门踏板连接在一起的轴上，当轴转动时，磁场方向发生改变。这种磁场方向的改变产生了电压。油门传感器的位置在驾驶室里的油门踏板的下部，与油门踏板用连杆连接。一个油门传感器总成里各有 2 个传感器和回位弹簧。3-15Q 调整电阻（最大喷射量调整用电阻器）由于此系统没有符合控制杆，在机械上不能进行全负荷喷射量的微调整，取而代之的是根据电子信号，向电脑传递全负荷喷射量要增加或减少的信息。Q 调整电阻作用是修正发动机在全负荷时的喷油量，它改变最大喷油量使它与标准值相匹
15、配。Q 调整电阻安装在 ECU 电器盒内，与机械调速器的全负荷止动器的密封一样，Q 电阻也密封，以达到不可以进行不正确改造的目的。Q 调整电阻总共有 15 种规格。怠速设置按钮车内有一个控制旋钮安装在空调控制面板旁。它可以用来调整发动机怠速转速。主继电器主继电器用来向 ECU 供电，当电流流过线圈时，触点接合，电路接通。如继电器工作正常，则会有适当温升，否则为异常。泵控制阀继电器泵控制阀继电器用来向泵控制阀供电。4-1第四章 各种控制功能和常规装机械调速器和提前器的喷油泵相比，电控共轨喷射系统对每循环燃油喷射量和喷油正时提供了更加精确的控制。在电喷控制系统上，ECU 采集安装在发动机和车辆上各
16、种传感器信号，来完成计算，并控制喷油器开始通电时刻和通电时间长短，实现在最佳时刻喷射最合适量的燃油的功能。燃油喷射速率控制功能燃油喷射速率控制功能是指控制燃油在固定周期内通过喷油嘴喷射时的速率。每循环燃油喷射量控制功能每循环燃油喷射量控制功能代替了常规调速器的调速功能，它采用发动机转速信号和油门开度信号来控制最合适的燃油喷射量。燃油喷射正时控制功能燃油喷射正时控制功能代替了常规的提前器功能，它根据发动机转速来控制最合适的喷油正时和喷油数量。燃油喷射压力控制功能（共轨压力控制功能）燃油喷射压力控制功能（共轨压力控制）通过共轨压力传感器测量燃油压力，并反馈给 ECU，ECU 根据反馈信号控制泵到共
17、轨的燃油。通过实施电压反馈控制，最合适的共轨压力（设定压力）是与根据发动机转速和循环供油量计算出来的值一致的。FCCB 控制（各缸燃油不均匀量控制）各缸燃油不均匀量控制功能：根据转速传感器和各缸之间燃油喷射调整量，辨别由喷油数量不一致和燃烧不一致引起的速度波动，并调整各缸之间的喷油数量。通过该功能可以减少转速波动。4-24-3燃油喷射速率控制主喷主喷与常规的燃油喷射方法是一致的。预喷预喷是指在常规燃油喷射（主喷）之前先向汽缸内喷入一小部分燃油。随着燃油喷射压力的提高，燃油喷射速率也相应提高，但在具有固定喷油阀的喷油器中，从开始喷油到爆炸燃烧开始的延迟（着火延迟）不能被缩短。结果，直到着火燃烧时
18、，燃油一直喷入燃烧室，突发的爆炸燃烧伴随着着火燃烧发生，NOx 和噪音相应增加。由于这个原因，预喷射的方法被提出来，以实现限制初始喷油速率，第一阶段的爆炸燃烧得到缓和，NOx 和噪音减少。分段喷射多段喷射是为了提高发动机冷机时的起动性能，少量的燃油在常规喷射之前（主喷）至少喷射两次。理想喷油特性曲线4-44-5每循环燃油喷射量控制起动开始时的喷油量当油门踏板开始踩下 50%或更多时，此时的喷油量取决于发动机转速和水温。车速变化时燃油喷射量的修正当油门踏板传感器的开度大于车辆加速度时，燃油的增加量被延迟，以抑制黑烟的产生。基本喷油量基本喷油量是由发动机的转速和油门踏板传感器的开度决定的。当发动机
19、转速保持不变而油门踏板传感器开度增加时，喷油量增加。最大转速设置下的喷油量该值是根据发动机转速确定的。4-6最大喷油量该值是在基本最大喷油量（由发动机转速决定）的基础上，加上 Q 调整电阻修正量和燃油温度修正量得到的喷油量。Q 调整电阻喷油修正量该值根据 Q 调整电阻计算得到。吸气压力喷油修正量为了减少在较低吸气压力下产生的黑烟，根据吸气压力修正后得到受限制的最大喷油量。怠速控制系统（ISC）发动机怠速转速受 ECU 控制，目标转速由 ECU 计算得到，并与实际转速保持一致。概括的讲，怠速控制系统有以下两种情况。自动怠速控制发动机怠速转速根据发动机冷却水温度计算得到。手动怠速控制发动机怠速转速
20、可以通过调整在驾驶员座椅左侧空调控制面板旁的调整旋钮进行设置。（IMC：怠速设置旋钮）4-7喷油正时控制主喷和预喷的喷油正时特性是不一样的，主转速传感器和副转速传感器都可以做为基本喷油正时的依据，但一般是以主转速传感器为参考。主喷正时基本的喷油正时是根据最终喷油量、发动机转速和水温传感器计算得到。在发动机起动时，该值是根据水温和发动机转速计算得到。预喷正时（预喷间隔时间）预喷正时是在主喷时间之后，加上预喷间隔时间后得到的。预喷间隔时间是根据最终喷油量、发动机转速和水温（MAP 脉谱修正图） 。在发动机起动时，该值是根据水温和发动机转速计算得到的。燃油喷射压力控制燃油喷射压力燃油喷射压力（共轨压力）是根据最终喷油量和发动机转速计算得到的。在发动机起动时，该值根据水温和发动机转速计算得到。FCCB 控制（各缸燃油不均匀量控制 Fuel Control Cylinder Balance）FCCB 控制功能是通过辨识由各汽缸喷油量不均匀和燃烧不均匀引起的发动机转速波动（发动机的转速是通过转速传感器获得的） ，并调整各个汽缸的喷油量。该功能可以减少发动机转速的波动。4-8
