2016汽车运用与维修专业_电控发动机维修（高教第二版解福泉编）课件第三篇电控柴油发动机的维修

第一篇 电控柴油发动机的维修,第十章 电控柴油发动机概述 第十一章 柴油发动机喷射系统的控制 第十二章 电控柴油发动机的故障诊断,第十章 电控柴油发动机概述,知识目标： 正确描述柴油发动机电子控制技术的发展及应用；电控柴油发动机的组成、特点 。 能力目标： 能正确分析柴油发动机电子控制系统的控制内容、控制方式及基本工作原理。,第一节 电控柴油发动机的发展概况,一、柴油发动机电子控制技术的发展与应用概况,柴油发动机电子控制技术经历了三代变化：,1凸轮压油+位置控制,将传统的机械式调速器和提前机构换成电子控制的机构。燃油的输送机构和机械式燃油系统相同。特征： 喷油量的控制：根据ECU的指令由齿杆或溢油环的位置进行控制。 喷油时间的控制：根据ECU的指令由喷油泵驱动轴和凸轮轴的相位差进行控制。 ECU根据各传感器检出的发动机状态及环境条件等，计算出适合于发动机状态的最佳控制量，并向执行机构发出相应的指令。,采用高速电磁阀对喷油量和喷油时间进行时间控制。其特征：,2凸轮压油+电磁阀时间控制,燃油升压是通过喷油泵或发动机的凸轮来实现的。喷油量和喷油时间是由电磁阀直接控制的。,将喷油量和喷油时间控制融为一体。使燃油的升压机构独立，亦即燃油压力与发动机转速、负荷无关，具有可以独立控制压力的蓄压器共轨。喷油量、喷油时间等参数直接由装在各个气缸上的喷油器控制。,3燃油蓄压电磁阀时间控制,二、我国电控柴油喷射技术的发展概况,清华大学的PPVI系统（泵管阀嘴系统）。,对于时间控制系统，关键在于高速电磁阀的研制，高速电磁阀不仅要求响应速度高，而且要求密封100 MPa以上的高压柴油，体积又要小，还要能承受较高的工作温度。,电控柴油喷射技术在我国柴油发动机上逐步应用已成必然趋势。,三、柴油发动机电子控制系统的控制内容及功能,柴油发动机电控系统的控制内容,1喷油量控制,该系统由发动机转速信号和加速踏板位置传感器信号计算出基本喷油量，并由进气温度、进气压力、冷却液温度等修正信号对喷油量进行修正，计算出喷油装置需要的供油时间，通过电磁溢流阀的快速响应，对喷油量进行精确控制。,2喷油正时控制,由发动机转速和加速踏板位置决定，由冷却液温度、进气温度、进气压力等修正信号进行修正，并通过点火正时传感器检测实际燃烧开始时刻，实现对喷油正时的闭环控制，从而排除了因燃油十六烷值和大气条件的变化引起的喷油正时的差异，实现对喷油正时的最佳控制。,3怠速控制,怠速运转时，由于发电机、空调压缩机、动力转向液压油泵等装置工作状态的变化将引起柴油发动机负荷的变化，从而导致发动机转速的变化，柴油发动机控制系统将通过反馈控制系统控制喷油量，把怠速控制在所设定的目标转速值上。,4各缸喷油量不均匀的修正（怠速颤振控制）,由于各缸喷油泵的性能差异将导致各缸的喷油量的差异，从而引起发动机转速的波动，即怠速颤振。柴油发动机电控系统通过各缸在做功冲程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的差异，利用电磁溢流阀的快速响应性，及时修正各缸的喷油量，以降低发动机转速的波动，即按各缸间转速无波动偏差来控制各缸的喷油量。,5排气再循环控制（EGR）,系统通过控制参与再循环的排气量以减少排气中的NOX排放量，与汽油机电控系统相同。,6进气节流控制,在怠速时，系统通过控制节气门的开度，控制进气量，以降低怠速时的振动和噪声。停车时，系统关闭节气门，中断进气，以减轻发动机的振动。,7进气涡流强度控制,系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速及负荷下更好地组织进气涡流，改善燃烧质量，提高动力性、经济性，降低排放。,8增压控制,通过柴油发动机电控系统控制增压压力和进气量、空燃比。,9起动预热控制,在不同的起动条件下，系统通过控制起动预热塞的通电时间，以改善柴油发动机的低温起动性能和稳定低温怠速运转。,10故障自诊断功能及故障保护功能,与汽油机电控系统的故障自诊断及失效保护功能基本相同。,四、柴油发动机电子控制系统的控制方式喷油提前角,柴油发动机电子控制系统的控制方式可分为三大类：开环控制、闭环控制和开环一闭环综合（复合式）控制。,1开环控制,流出活塞的通路，使活塞到达所要求的位置，即调整点，该调整点由ECU根据发动机的转速、总供油量和冷却液温度来确定。最佳喷油提前角在研制开发系统时确定，并存入ECU，即凸轮滚环位置与喷油提前角的关系是预先设定好的。,用电子控制装置取代喷油提前角调节装置。在分配泵凸轮滚环上设置一个液压活塞，液压活塞由一电磁阀控制，凸轮滚环的实际位置由活塞位置传感器检测。电磁阀控制流入活塞或,2闭环控制,把闭环控制系统与凸轮滚环位置的定位控制结合起来，可克服传统闭环系统响应速度慢的缺点。当调整点与实际喷油正时出现误差时，控制系统就会知道活塞移动的距离，补偿误差。通常在相邻两次喷油间就能达到调整点。,反馈回来的信息发现实际喷油正时在调整点之外时，它就通过电磁阀控制正时活塞使之回到调整点。一般采用喷油传感器或点火正时传感器反馈实际喷油正时。,3开环一闭环综合（复合式）控制,通过测定实际喷油提前角和调节流入正时活塞的压力在发动机工况及工作条件变化时对喷油提前角进行调整。当ECU根据,第二节 电控柴油发动机的特点,一、对柴油发动机电控系统的要求,1提高柴油发动机的经济性和降低排放,应能在不同的工况及工作条件下精确地控制喷油提前角，并始终保持在最佳值，以降低燃油消耗和减少排放污染。还必须对喷油量进行精确的控制，并能在不同工况及工作条件下对喷油量进行校正补偿，对喷射压力进行精确的控制。,2提高发动机工作的可靠性,应能随时检测影响发动机工作可靠性的主要参数，并能控制相应的执行器进行相应的调整、报警；对于一些影响发动机可靠性的重要参数，系统还必须提供双重或多重保护；必须具备诊断和支撑功能。,3对柴油发动机运行工况进行实时高精度控制,柴油发动机电子控制系统是由微机对各种运行参数和控制信息进行监测和处理，微机对信息的处理速度远高于机械控制装置，因此一旦柴油发动机及其系统的运行参数或状态偏离目标值，电控系统就能立即进行调节和控制，从而实现对柴油发动机运行工况的实时高精度控制。,4较强的适应性,对于不同用途、不同机型的柴油发动机，柴油发动机电子控制系统应有较强的适应性。对于各种不同的柴油发动机，只要通过改变电子控制单元中EPROM的软件程序，就能实现改型匹配。,二、现代车用电控柴油发动机的特点,1高的喷射压力,喷射压力、喷孔数和气门结构对柴油发动机的NOX和微粒（PM）排放的影响很大，高的喷射压力可明显改善燃油和空气的混合质量，从而降低烟度（微粒）排放。同时高喷射压力又可大大缩短点火延迟期。如果我们采用减少先期点火时喷入的燃油量，并适当推迟喷射正时，能显著降低NOX排放。,2独立的喷射压力控制,系统具有不依赖于转速和负荷的喷射压力控制能力，就可用选择最合适的喷射压力的办法来使喷射持续期、点火延迟期最佳化，使柴油发动机在各种工况下，NOX和烟度最低而经济性最好。,3改善柴油发动机燃油经济性,高喷射压力、独立于转速和负荷的喷射压力控制、小喷孔、平均喷油压力与峰值压力之比值尽可能大，以及尽可能地把产生于喷射持续期结束时的燃油系统内部压力能部分转化为驱动链的能量等，都是实现柴油发动机燃油经济性要求的各种措施。,4独立的喷油正时控制,喷油正时直接影响到在柴油发动机上止点前喷入气缸的燃油量，因而就决定着气缸的峰值压力和最高温度。一般而言，高的气缸压力和温度，可以改善柴油发动机的经济性，但导致NOX增加。因此不依赖于转速和负荷的喷油正时控制能力，是在燃油消耗率和排放之间实现最佳组合的关键措施。,5可变的预喷射控制能力,预喷射可降低微粒排放，而又不增加NOX排放，也可改善柴油发动机冷起动性能，降低柴油发动机在冷态工况下白烟的排放。预喷射还可降低噪声，改善低速扭矩。但是预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔在不同工况下的要求是不同的。因此具有可变的预喷射控制能力对于改善柴油发动机的性能和排放是十分有利。,6最小油量的控制能力,燃油喷射系统具有高喷射压力的能力往往与柴油发动机怠速所需要的小油量控制能力发生矛盾。燃油喷射系统具有预喷射能力后将会使控制小油量能力进一步降低。但是燃油喷射系统又必须具备能控制最小怠速稳定油量一半的要求。,7快速断油能力,喷射结束时，断油必须干脆。要求在结束喷射时仍处于较高喷射压力条件下，使燃油和空气的混合始终很好，直至燃烧结束。如果不能快速断油，那么在低压力下喷射的燃油就会燃烧不充分而冒烟，增加HC排放。,8降低驱动扭矩冲击载荷,燃油喷射系统在很高的喷射压力下工作，既增加了驱动系统所需的平均扭矩，也增加了扭矩的冲击载荷。尤其是采用凸轮-滚轮系统，当突然卸载时，滚轮与凸轮的某种脱开，会使凸轮轴所储存的弹性能量产生一个反扭矩与滚轮冲击，也会造成传动齿轮冲击，大大增加了机械噪音。因此燃油喷射系统对驱动系统平稳的加载和卸载的能力，是一种衡量喷射系统的标准。,三、柴油发动机电子控制系统的组成,1信号输入装置与输入信号,柴油发动机电子控制系统是由信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成。,其作用是检测发动机、车辆运行状态以及驾驶员的操作指令（动作），并转换成电信号及时输送给电子控制单元（ECU）。,其装置主要有：,（1）加速踏板位置传感器 检测加速踏板的位置，即发动机的负荷信号，此信号输入ECU后，与转速信号共同决定柴油发动机的喷油量及喷油提前角，是柴油发动机电子控制系统的主控制信号。,（3）泵角传感器 检测喷油泵轴转角，与曲轴位置传感器配合共同控制喷油量，并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。,（2）转速传感器、曲轴位置传感器 检测发动机转速与曲轴位置，与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油发动机电控系统的主控制信号。,（4）点火正时传感器 检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。,（5）冷却液温度传感器 检测发动机冷却液温度，修正喷油量及喷油正时。,（6）进气温度传感器 检测进气温度，以修正喷油量及喷油正时。,（7）进气压力传感器 检测进气压力，以修正喷油量及喷油正时。,（9）正时活塞位置传感器 检测电子控制定时器正时活塞的位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。用于ECD-I控制系统。,（8）溢流环位置传感器 检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢流环的位置。用于ECD-I控制系统。,（10）控制杆位置传感器 检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。,（11）控制套筒位置传感器 检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。,（12）EG开关 发动机工作开关，向ECU输入发动机工作状态信号。,（13）AC开关 空调开关，向ECU输入空调工作状态信号，是怠速控制信号之一。,（14）动力转向油压开关 检测动力转向管路油压的变化，所获信号是怠速控制信号之一。,（15）空挡起动开关 向ECU输入自动变速器是否处于空挡位置的信号，是怠速控制信号之一。,2电子控制单元ECU,柴油发动机ECU是由两个模块组成：逻辑模块和驱动模块。逻辑模块主要部分为单片机及其辅助电路。这个模块是整个电控柴油发动机的核心。它接受信号，经过运算处理，向驱动模块发出指令。驱动模块具有电流或电压放大器，把逻辑模块送来的指令放大后变成可直接驱动执行器的电流或电压信号。,根据ECU的指令驱动调节喷油量及喷油正时的相应机构，从而调节发动机的运行状态。主要有调速器执行器（调节喷油泵的齿杆位移）和提前机构执行器（调节发动机曲轴和喷油泵凸轮轴的相位差）。,3执行器,四、柴油发动机电子控制系统基本工作原理,传感器检测到的发动机的某一参数输入微机后，首先与存储器中的相应参数和最优运行结果比较，如果两者相同，则电控系统保持原状态，发动机继续按当前状态运行。实际参数偏离目标参数时，微机将根据偏离值的大小和方向按一定的控制对策进行有关信息的处理。经运算处理后微机通过IO接口输出控制指令信号，经输出回路放大后控制各有关执行器动作，使发动机相应参数或状态向目标逼近，接近程度也可由相应传感器来检测，并将检测结果反馈给ECU，实现闭环控制，使柴油发动机按最佳状态运行。,第三节 电控柴油发动机的分类,根据喷油量控制方式可分为位置控制和时间控制。,位置控制系统 不仅保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油器系统，而且还保留了喷油泵中齿条齿圈、滑套、柱塞上控油螺旋槽等油量控制机械传动机构，只是对齿条或滑套的运动位置由原来的机械调速器控制改为微机控制。,时间控制系统 可以是保留原来的喷油泵-高压油管-喷油器系统，也可以采用新型的产生高压的燃油系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的喷射。一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，停止喷油。喷油始点取决于电磁阀关闭的时刻，喷油量取决于电磁阀关闭时间的长短。,柴油发动机电子控系统根据其产生高压燃油的机构，也可分为直列泵电控喷射系统、分配泵电控喷射系统、喷油泵喷油器式电控喷射系统、共轨式电控喷射系统。,位置控制式电控喷油泵的调速器和喷油提前角调节器（喷油正时控制器）由电子控制系统控制。影响喷油量及喷油提前角的有关因素通过相应的传感器将信号输入ECU，经分析处理后输出控制指令，通过电动调速器和喷油提前角调节器来控制燃油喷射量和喷油正时。,位置控制式电控喷油泵分为直列柱塞式和分配式两种。,一、位置控制式电控喷油泵,电子控制系统的输入信号由加速踏板位置传感器、转速传感器、燃油温度传感器、水温传感器、起动开关等输入电子控制单元ECU（图中红线），检测实际动作值的反馈信号由控制套,1位置控制直列柱塞式电控喷油泵,筒位置传感器反馈给ECU（图中虚线），ECU对输入的控制信号和反馈信号进行分析处理，计算出相应的喷油量及喷油提前角控制参数值，分别送往电动调速器和时间控制器（图中蓝线），使调速器和时间控制器动作，从而对喷油量和喷油提前角进行精确控制。,电子控制系统的输入信号由加速踏板位置传感器、转速传感器、燃油温度传感器、水温传感器、起动开关等输入ECU（图中红线），检测实际动作值的反馈信号由控制套筒位置传感器,2位置控制分配式电控喷油泵,反馈给ECU（图中虚线），ECU对输入的控制信号和反馈信号进行分析处理，计算出相应的喷油量及喷油提前角控制参数值，分别送往电动调速器和时间控制器（图中蓝线），使调速器和时间控制器动作，从而对喷油量和喷油提前角进行精确控制。,时间控制式电控喷油泵对喷油量的控制是通过ECU控制装在泄油通路上的电磁溢流阀（高速电磁阀），定时开关泄油通路来实现对喷油量的控制。,1时间控制直列泵喷射系统,二、时间控制式电控喷油泵,保留了喷油泵-高压油管-喷油器系统，在高压油管上加一个高速电磁阀，变成了泵-管-阀-嘴（PPVI）系统。用高速电磁溢流阀控制喷油量和喷油正时，柱塞只承担供油加压功能，使喷油泵简化和强化，高压供油能力提高。通过凸轮和柱塞强化设计，使主供油速率进一步提高。当高速电磁阀快速打开，高压燃油高速泄流，喷射就结束。它能形成初期喷油速率低、主喷射速率高、快速溢流切断而又不致产生穴蚀的理想喷油速率图形。,日本Zexel公司Model-1系统采用时间控制分配泵喷射系统，如图示。,2时间控制分配泵喷射系统,在分配泵的泄油通路上装置一个高速电磁阀（溢流阀）。采用高速电磁阀直接控制喷油，取消了原分配泵上的溢流环。电磁阀的关闭时刻决定了喷油始点，电磁阀关闭持续时间决定喷油量。为提高电磁阀的响应速度，采用多圈线圈和大面积的电枢。电磁阀响应速度受电源电压的波动、环境温度和机械部件磨损等因素的影响，因此必须用电磁阀关闭持续期传感器（DVC传感器）来精确测定电磁阀的关闭始点和终点作反馈修正。,电磁阀关闭持续期传感器（DVC传感器）就用电磁阀本身。在阀的滑动表面用离子喷镀技术涂上一层很耐磨的ZrO2绝缘层。而阀座则成为阀与阀体间的接触点。这样就能直接精确测定电磁阀关闭始点与终点。同时系统还设置了喷射始点传感器（SOI传感器），其作用原理与DVC传感器相似，也是将喷油器偶件直接用,作SOI传感器，在喷油器针阀滑动表面涂上ZrO2绝缘体。针阀一升起，针阀阀面一离开阀体上的阀座，就可立刻被检测。由于用一个电磁阀控制4个缸的供油量，因此在ECU控制下可方便地实施对各缸油量的分别控制，使起动运行更加平稳。,三、喷油泵-喷油器式电控系统,该系统通过高速电磁阀的开闭控制高压燃油的回油通路的开闭时刻，从而控制喷油开始及停止的时刻来实现对喷油提前角及喷油量的控制，属时间控制方式。高速电磁阀受ECU控制，ECU根据发动机转速传感器、加速踏板位置传感器、水温传感器、进气温度及压力传感器的输入信号，经分析处理，计算出相应的最佳控制参数值，控制高速电磁阀电磁线圈电流导通与关断的时刻及通断时间的长短，从而实现对喷油提前角及喷油量的实时控制。,四、共轨式电控喷射系统,共轨式电控燃油喷射系统是指该系统中有一条共用油管，用高压（或中压）输油泵向共轨（共用油道）中泵油，用电磁阀进行压力调节并由压力传感器反馈控制。有一定压力的柴油经由共轨分别通向各缸喷油器，喷油器上的电磁阀控制喷油量和喷油正时。喷射压力或直接取决于共轨中的高压压力，或由喷油器中增压活塞对由共轨来的油压予以增压。共轨式电控喷射系统的喷射压力高且可控制，又可实现喷油速率的柔性控制，以满足排放法规的要求。与电控泵-喷油器系统相比，采用共轨式电控柴油喷射系统对柴油发动机结构的改造工作量不大，改造方便，并能达到120160MPa的高压喷射，某些系统今后也能达到200MPa的喷射压力。因此，共轨式电控柴油喷射系统被认为是近年来世界上正在积极发展的一种喷射系统。,第十一章 柴油发动机喷射系统的控制,知识目标： 正确描述直列柱塞式、分配式、喷油泵-喷油器式和共轨式电控喷射系统的工作原理。 能力目标： 能正确分析直列柱塞式、分配式、喷油泵-喷油器式和共轨式电控喷射系统的工作过程。,第一节 保留机械式喷油泵的电子控制,保留机械式喷油泵系统保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油器系统，而将原有的机械式调速器改为微机控制。,分为直列柱塞式和分配式两种。,（1）控制自由度较大。 （2）直接检控制对象，并可进行反馈控制。 （3）具有故障诊断和故障应急等功能，提高了服务性和安全性。 （4）通过数据信息传输功能，提高了系统的功能，使机构简单。 （5）只要改变ECU中的程序，就可以改变工作过程。,电控保留机械式喷油泵系统有如下特点：,直列柱塞式电控喷油泵系统的组成如图：,调速器执行机构（电子调速器）控制调节齿杆的位置，从而控制供油量；由喷油提前执行机构控制发动机驱动轴和喷油泵凸轮轴间的相位差，从而控制喷油时间。调速器执行机构和喷油提前执行机构是电控直列泵系统中的两个特殊机构。,一、直列柱塞式电控喷油泵的电子控制,1喷油量的控制,喷油量的控制是由ECU控制调速器执行机构（电子调速器）进行动作来实现的。电子调速器由电磁线圈、滑动铁心、调节齿杆、齿杆位置传感器、转速传感器等组成。,ECU根据油门开度信号、发动机转速信号以及相关传感器的输入信号，控制电磁线圈内电流的大小，从而控制滑动铁心向左或向右移动，滑动铁心则控制调节齿杆向左（增加喷油量）或向右（减小喷油量）移动，进而实现喷油量的增减控制。,2喷油提前角的控制,喷油提前角的控制由喷油提前执行机构完成。,喷油提前执行机构位于喷油泵驱动轴和凸轮轴之间，调节两轴之间的相位，而且由它传递喷油泵的驱动转矩。因此，相位调节需要很大的作用力，大多采用液压进行调节。,相位差的检出方法如图：,ECU控制电磁阀，电磁阀控制作用在油压活塞上的油压。四个沿轴向布置的油压活塞在油压作用下推动拨叉克服弹簧弹力向外运动。拨叉的移动，通过拨叉销而传递到偏心凸轮。偏心凸轮机构可以使驱动轴和喷油泵凸轮轴之间的相位发生改变。,发动机驱动轴和凸轮轴上分别装有转速脉冲发生器和转角脉冲发生器，如图示。对应两个脉冲发生器分别装置了传感器。从这两个传感器的信号ne和np可检出两者的相位差。,分配式电控喷油泵系统的组成如图：,二、分配式电控喷油泵的电子控制,电控分配泵如图：,1.喷油量的控制,由ECU控制电子调速器中的控制套筒的位置来实现。电子调速器的构造如图示，由转子式电磁执行器和油量控制机构组成。,转子式电磁执行器工作原理如图。非对称磁极铁心上绕有线圈，ECU根据有关输入信号可通过改变占空比的方法控制流入线圈电流的大小，就能使转子在060范围内旋转。通过转子轴端偏心安装的滚珠改变控制套筒的位置来实现喷油量的增减控制。当转子旋转时，轴端偏心安装的滚珠拨动控制套筒沿柱塞做轴向移动，从而增减喷油量。在转子上端装有控制套筒位置传感器，用以向ECU反馈喷油量的变化情况。控制套筒位置传感器属电涡流式角度传感器。,2.喷油提前角的控制,电子控制分配式喷油泵喷油提前角的控制由时间控制器（定时器）来实现的。时间控制器由正时控制阀（TCV）和正时活塞组成。正时控制阀受ECU控制，其作用是控制连接正时活塞高压室和低压室的中间通路，用以控制通往正时活塞高压室的油压实现对喷油提前角的控制。当正时控制阀线圈通电时，高压室与低压室连通，使得正时活塞两端的油压差消失，在回位弹簧的作用下，正时活塞回位，使喷油时间推迟。当正时控制阀线圈断电时，高压室与低压室隔断，正时活塞在高压油压力的作用下压缩回位弹簧向下移动，使凸轮盘相对于滚柱的位置,产生偏转，则使喷油时间提前。由ECU控制正时控制阀线圈通电时的长短即可控制喷油提前角。通电时间长，喷油提前角减小；通电时间短，喷油提前角增大。,第二节 新型柴油喷射的电子控制,1英国Lucas公司EUI喷油泵-喷油器系统,英国Lucas公司开发的重型卡车用的电子控制系统EUI喷油泵-喷油器的构造以及该系统的组成如图：,一、喷油泵喷油器式电控系统,ECU根据柴油发动机的转速传感器、加速踏板位置传感器、水温传感器、增压压力传感器等信号控制喷油泵喷油器上的电磁阀，实现对喷油提前角及喷油量的控制。 EUI系统的柱塞套是压入到壳体中的，电磁阀的响应速度快，达到200MPams，喷射压力更高，可达200MPa，而且可以实现针阀两级升程和预喷射。由于实施时间控制方式，因此喷油量和喷油正时控制更加灵活和符合使用要求，也可进行各缸向喷油量分别控制和每缸各次问喷油量控制以及为实现低怠速而进行部分气缸切断供油控制等。,2美国Detroit公司DDEC系统,美国Detroit公司DDEC系统的喷油泵-喷油器系统组成及工作原理如图：,当装在泵-喷油器旁边的电磁阀开启时，柱塞虽已开始泵油，但由于旁通阀打开，不能建立高压。当电磁阀关闭，柱塞即向喷油器泵油且喷油器开始喷油。电磁阀再打开，高压油立即卸压，停止供油，喷油管道器迅速停止喷油。电磁阀的关闭和打开由ECU控制。由于电控泵-喷油器将柱塞和喷油器、电磁阀都装于一个壳体内，又没有高压油管，高压死容积很小，因此允许产生更高的喷射压力。DDEC系统喷射压力为100MPa。同时减少了密封表面和密封接头，因此喷油泵喷油器系统有很好的工作可靠性。 为提高电磁阀的响应速度，因此选择了短行程、小质量、压力平衡式阀和平面形电枢。在整个系统中把检测电磁阀控制的关闭点作为反馈信号来实现闭环控制。我们可以用电磁阀线圈电压或电流波形的检测来确定控制阀的关闭点，这样就不需另外附加传感器。,1共轨式电控喷射系统的特点,共轨式电控喷射系统的特点：,二、共轨式电控喷射系统,（1）自由调节喷油压力（共轨压力） （2）自由调节喷油量 （3）自由调节喷油率形状 （4）自由调节喷油时间 在共轨式电控喷射系统中，由各种传感器（发动机转速传感器、油门开度传感器、温度传感器等）实时检测出发动机的实际运行状态，由计算机进行计算后，确定适合于该运行状态的喷油量、喷油时间、喷油率等，使发动机始终都能在最佳状态下工作。,2日本电器公司ECDU2系统,ECDU2系统的组成如图,有一个二缸直列式喷油泵作为高压输油泵。该泵的凸轮是一个近似三角形的多凸起凸轮，凸轮轴旋转一周每缸供油三次。,高压输油泵把燃油输入到共轨中。共轨上的高压压力传感器，将油压信号输送给ECU，由ECU对高压输油泵上的控制阀（PCV阀）实施反馈控制，确保共轨中压力稳定。共轨中压力可根据柴油发动机工况要求确定其所需的目标值（如120MPa）。当共轨中压力低于目标值要求时，ECU控制高压输油泵上的PCV阀提早关闭，柱塞提早供油，由于供油终点为凸轮升程最高点是始终不变的，因此提早供油使高压输油泵供油量增加，共轨中油压就会升高。当共轨中压力高于目标值时，PCV阀延迟关闭，供油量减少，共轨中压力降低。,喷油器上方有一个电控三通阀。三通阀由内阀、外阀和阀体组成。内阀是一个自由活塞，外阀和电磁线圈的铁心做成一体，由线圈通电来使外阀上下运动，阀体则用来支承外阀。,三通阀的内阀、外阀和阀体相互配合精度很高，分别形成密封锥座A和B。随着外阀的运动，A、B锥座交替关闭，三个油道两两交替连通。电磁阀不通电时，外阀处在下面位置，座B关闭。从共轨中来的高压燃油进入喷油器座面处，也通过三通阀进入液力活塞上方。液力活塞在共轨高压燃油作用下企图下行，喷油器针阀升不起来，喷油器不喷油。当电控三通阀通电时，三通阀的外阀向上运动，座A关闭，挡住了共轨高压燃油进油口，阻止燃油进入液力活塞上方，同时外阀上行，座B打开，泄油道打开，使液力活塞上方的油压通过泄油道泄压，喷油器针阀在共轨高压燃油作用下升起，开始喷油。 三通阀通电时刻决定了喷油始点，通电持续时间决定喷油量大小。喷射压力可以根据柴油发动机工况要求进行调节。,ECDU2系统除可以实现初期喷油速率低、快速停止喷油的三角形喷油速率图外，还可以实现预喷和靴形喷油速率图。在主喷射前给三通电磁阀一个小宽度的电脉冲信号即可实现，预喷射和主喷射之间的时间间隔最小为0.1ms。,作为可调的预行程。当三通阀通电时，靴形阀中的高压燃油被释放到泄油道，喷油器打开到相当于预行程的高度。针阀在该处停留一直维持到靴形阀末端残余压力通过靴形阀节流孔下降一定程度后，针阀才继续升高到最大升程，达到最大喷油速率。依靠预行程量和靴形阀节流孔直径的合理组合，可得到各种型式靴型喷油率。靴形喷油率由于初期喷油率低，可获得较低的NOX排放。,要实现靴形喷油速率图形则需要针阀有一个小的预行程停留才能获得。为此喷油器结构略有变动，在三通阀与液压活塞之间的节流孔处改为一个靴形阀。靴形阀和液压活塞间的间隙,ECDU2系统在喷油量、喷油正时、高压喷射压力、喷油速率等方面均具有柔性控制功能，喷油正时的控制范围可达30曲轴转角，故整个系统适应性很好。,3美国Caterpillar公司的HEUI系统,HEUI系统是一种中压共轨电控液压感式喷射系统。该系统的共轨中不是柴油而是用柴油发动机润滑油，系统中有润滑油和燃油两套油路。,在HEUI系统中，机油通过机油泵从柴油发动机油底完经机油滤清器和冷却器送到高压机油泵以及柴油发动机润滑系统，此处低压机油管路油压为300kPa。高压机油泵是一个由柴油发动机齿轮驱动的斜盘式轴向柱塞泵。共轨中机油压力由压力传感器将信号反馈给ECM（电子控制单元），ECM控制共轨压力控制阀进行压力调节。共轨中油压按柴油发动机最佳性能所确定的目标值控制在423MPa之间。机油从液压式喷油器直接回到柴油发动机气门罩框下边，再流回油底完，不再需要机油回油管道。燃油输油泵把燃油经燃油滤清器输送到液压式喷油器。燃油系统输油压力为200kPa，由普通调压阀调节。,电控液压式喷油器由三部分组成：电磁控制阀、增压柱塞和柱塞套、喷油嘴。,控制阀控制喷油开始和喷油结束，由提升阀、电枢和电磁线圈组成。中压机油进入提升阀下方。当电磁线圈通电时喷油开始，电枢带动提升阀向上运动，打开下座，关闭上座，切断了机油回油孔，中压机油进入增压活塞上方，增压柱塞下行，增压柱塞压缩燃油。燃油加压后可实现高压喷射，喷射持续到电磁阀线圈断电，在提升阀弹簧力作用下，提升阀从上座移到下座。压力迅速下降，在弹簧力的作用下，增压活塞迅速上行，在喷油嘴弹簧作用下，针阀关闭，喷油停止。同,时燃油以输油泵压力通过球形单向阀进入增压柱塞下方，为下次喷射做好准备。电磁阀通电时刻决定了喷油始点，通电持续时间决定了喷油量。增压活塞和增压柱塞面积比为7，考虑到液压损失，喷射压力可达150MPa。,HEUI系统的响应特性波形如图。峰值电流使提升阀上升响应速度加快。在峰值电流后降为维持电流，以降低系统能量消耗。,HEUI系统可实现预喷射，但要在增压柱塞和柱塞套上增加精密的溢油孔道，通过回油控制来实现，其结构如图示。在增压柱塞上的小回油孔与柱塞套上回油孔尚未打开前，有一段预喷射行程。当柱塞上小回油孔越过柱塞套上回油孔后开始主喷射。,HEUI系统采用机油作共轨工作油解决了热工况下工作油黏度降低，易泄漏和气化所引起的热起动困难。同时考虑到机油和柴油发动机气缸盖等金属热膨胀量不同，在机油管道中增加一个贮油槽，以减少这种热膨胀量不同而引起的机油管路中可能出现的气泡或真空，保证在低温度黏度下机油能顺利地流到高压输油泵中去。该贮油槽可以和泵组合在一起，也可装在主机上。目前HEUI系统能在-40条件下起动，起动时间只有30ms（12转），喷射压力可迅速提高到30120MPa。,第十二章 电控柴油发动机的故障诊断,知识目标： 正确描述电控柴油发动机故障诊断的基本方法及注意事项；电控柴油发动机故障诊断的基本流程。 能力目标： 能对电控柴油发动机进行正确的故障诊断。,第一节 电控柴油发动机故障诊断的基本方法和注意事项,一、电控柴油发动机故障诊断的基本方法,二、电控柴油发动机故障诊断的注意事项,1.为防止人员受到伤害或对喷油及预热系统造成损坏，应注意：,在连接或断开喷油和预热系统的连接导线，或检测仪器电缆之前，必须断开点火开关。 在不起动发动机，而需要将发动机调到起动转速时(例如检查气缸压力时)，必须断开喷油泵和喷油嘴插头。 在断开蓄电池之前，应先获取收音机防盗码(如果收音机有防盗码)。 蓄电池的断开与连接工作必须在点火开关断开状态下进行，否则可能引起柴油喷射系统的损坏。,2.在路试过程中需要进行检测时，检测仪必须固定在后排座椅，并由另一人操作。,3.在维修供油喷射系统时，应遵守以下规则：,在拆卸前彻底清洗所有接头及其邻近区域。 拆下的部件应放在干净的表面上，并使用不起毛的布盖好。 如果不能立即进行维修，应将打开的所有部件盖好。 只有清洁的部件才能用于安装，只有在安装前，才可以打开更换件的外包装，不能使用散放部件。 系统打开时，不要使用压缩空气进行工作；除非绝对必要，否则不要移动车辆。 应确保无柴油流入冷却液软管。一旦发现软管上有柴油，应立即清洗，必须更换已损坏的软管。,三、电控柴油发动机故障诊断流程,第二节 电控柴油发动机的故障诊断与维修,一、捷达电控柴油发动机自诊断系统,1.故障码的读取,连接V.A.G1551或V.A.G1552，通过“地址码01”选择发动机ECU。 接通点火开关但不起动发动机，按Print键打开V.A.G1551打印器。 根据显示屏的信息操作V.A.G1551，按0和2键选择“查询故障记忆”功能，按Q键确认。 若有故障码被储存，则故障码会被显示出来并可打印。 按0与6键，选择“结束打印”功能，按Q键确认，关闭点火开关。,2.清除故障码,连接V.A.G1551或V.A.G1552，通过“地址码01”选择发动机ECU。 接通点火开关但不起动发动机，根据显示屏的信息操作，按0和2键选择“查询故障记忆”功能，按Q键确认。 按0与5键，选择“清除故障记忆”功能，按Q键确认。 按O与6键，选择“结束诊断”功能，按Q键确认，关闭点火开关。,进行执行元件诊断时，下列部件将依次被启动：喷油阀、废气再循环阀、空调压缩机、进气歧管翻板电动机或燃油切断阀N109、预热塞继电器、预热报警灯、低热输出继电器 (装有辅助加热装置的车辆)，高热输出继电器。在诊断过程中，每个部件会启动大约30s或直到下一部件被按键启动。,3.执行元件诊断,连接V.A.G1551或V.A.G1552，通过“地址码01”选择发动机ECU。 接通点火开关但不起动发动机，根据显示屏的信息操作，按O和3键选择“执行元件诊断”功能，按Q键确认。 依次对上述执行元件进行测试，自动控制各元件工作及退出工作。按键进行元件间切换。 按0与6键，选择“结束诊断”功能，按Q键确认，关闭点火开关。,发动机冷却液温度不低于80，所有耗电部件应关闭，关闭空调，蓄电池电压不低于11.5V，无故障码。,4.数据流分析,连接V.A.G1551或V.A.G1552，通过“地址码Ol”选择发动机ECU。 接通点火开关但不起动发动机，根据显示屏的信息操作，按0和8键选择“阅读测量数据块”功能，按Q键确认。 按0、0与1键，选择“显示组1”，按Q键确认。按照下表切换到另一组显示。,按键，退出。 按0与6键，选择“结束输出”功能，按Q键确认，关闭点火开关。,读取数据流时仪表的功能键含义,二、捷达电控柴油发动机检查与维修,1.喷油泵的检修,喷油泵结构如图：,1-喷油泵齿轮固定螺栓；2-喷油泵齿轮；3-螺母；4-密封圈；5-管连接部分（25Nm）；6-喷油泵体；7-燃油切断阀N109（40 Nm）；8-管连接部分；9-回油管；10-管接头；11-喷油管；12-管连接部分（40Nm）；13-喷嘴；14-螺栓（20Nm）；15-支架；16-底座；17-隔热密封环；18-螺栓（10Nm）；19-喷油始点阀；20-O形圈；21-滤网；22-正时装置护盖；23-衬套；24-组合支架,（1）拆卸,松开同步带张紧器，拆下同步带。 松开与喷油泵相连的燃油管，拆下喷油管组件。同时注意不要改变油管弯曲形状。 用干净抹布盖好打开口。,从支架上拆下固定螺栓。 拆下喷油泵。,拔下油量调节器插头并将其从支架上拆下。 拆下喷油泵齿轮固定螺栓，同时特别注意不要松开轮毂上的螺母，否则喷油泵基本设定将会改变。,（2）安装,将喷油泵安到支架上，然后先拧紧后支架上带锥形螺母的螺栓。 插入前固定螺栓，拧紧力矩为25 Nm。用固定螺栓将喷油泵齿轮固定到轴毂上，但不要拧紧。 用心轴3359固定喷油泵齿轮,取下凸轮轴齿轮。 检查飞轮上TDC标记是否与相关标定对齐，并重新安装凸轮轴齿轮。 将同步带安到喷油泵齿轮上。 拧紧喷油泵齿轮固定螺栓，但要保持凸轮轴依然可以转动。,使用反向固定工具3036松开凸轮轴固定螺栓一圈。 将带有单爪的T400012-A和两爪的T400013-B的拉力器安装到凸轮轴齿轮上，将其拔下。,张紧同步带，重新接上喷油管、供油管和电器件线束。按图所示将柴油注入喷油泵。将接头131810拧入喷油泵回路供油开口处。用1 m长的塑料软管将手动真空泵接到接头上。操作真空泵，直到有燃油从供油口流出。不要将燃油吸入真空泵。拆下接头，连接好供油回路管路。若有必要，进行动态检查和调整喷射始点。,（3）动态检查和调整喷油始点的方法,工作状态下对喷油阀始点信号的检查与更正，只有在功能04“发动机基本设定”中才可能实现。喷油阀的喷油始点信号在更换同步带之后或是拆下喷油泵螺栓或齿轮之后需进行检查并进行必要的调试。,检查与调试条件：发动机基本设定状态正常，同步带张力正确。 工作顺序：连接故障诊断仪V.A.Gl552并通过01地址码选择发动机ECU，当进行此项操作时，发动机必须在怠速状态下运行。 按0与4键选择“基本设定”功能，并按Q键确认。 按三次0键选择“显示组号0”功能，按Q键确认。,喷油阀喷油始点信号标定范围：其标定范围如图。测试过程中，如果喷油阀喷油始点位于标定范围中，则不需要新的调整。在完成诸如拆装喷油泵或调整喷油泵正时的维修后，应将喷油阀喷油始点信号设置在标定范围中的平均值上。,完成以上操作后，按0与6键选择“结束输出”功能，并按Q键确认。关闭发动机。 如果喷油始点信号(正时)在标定数字值范围之外，按下述方法调整喷油阀喷油始点信号。该方法适用于捷达所有柴油发动机。 拆下同步带的上部，松开两个喷油泵齿轮固定螺栓。在螺母上安放好套筒扳手，反抓住喷油泵轴。松开个喷油泵齿轮固定螺栓，并轻轻地转动喷油泵轴。往左转动是延迟喷油泵喷油始点信号，往右转动是提前喷油泵喷油始点信号。,2.喷油嘴的检修,（1）拆卸和安装喷油嘴,喷油嘴失效可能导致下述故障：失火、一缸或多缸敲缸、发动机过热、动力损失、尾气冒黑烟、燃油消耗高、冷起动时尾气冒蓝烟。,拆卸 用专用开口环形扳手3035拆下喷油管，喷油管只能成组更换，不要改变油管形状，拧下固定螺母，拆下支架，取出喷油嘴。 喷油嘴安装 气缸盖与喷油嘴之间隔热垫必须更换。 插入喷油嘴，检查底座并正确地安装到缸盖上，装上支架(拧紧力矩：喷油管25 Nm，支架螺栓20 Nm)。,（2）喷油嘴的检查,压力检查 检测条件：压力计应打开。 连接喷油嘴与喷油压力测试仪。慢慢按压泵杆，当开始喷射时，读出开口处压力，如果与标定值比较有偏差，则更换喷油嘴。 正常值：新喷油嘴190200bar，磨损极限：170bar。,渗漏检查 慢慢压下泵杆，保持约150bar压力10s，应该没有燃油从喷油嘴尖处渗漏。若喷油嘴渗漏，需更换。,（3）更换喷射正时装置护盖O形环,喷射正时装置分解图如图示。在喷油泵下垫上一块干净抹布，用通用工具拆下护盖上内六角螺栓，拆下护盖并清洗，更换O形环，重新装好护盖和垫片4。,3.喷油及相关部件功能的检查,蓄电池供电正常，电压不低于11.5 V。线束连接正常。,（1）检查发动机转速传感器 发动机转速传感器是转速和参考标定传感器若失效，发动机会熄火。 断开点火开关，拔下发动机转速传感器插头，如图：,测量端子1和端子2间的电阻，其正常值为1.11.6k。若达不到规定值，则更换发动机转速传感器G28。,若达到规定值，将接线盒V.A.G159831接到ECU和线束上，检测接线盒和3端子插座间线束是否断路。导线电阻不得超过1.5。 检测3端子插座间触点是否短路，如图：,（2）检查冷却液温度传感器 连接故障诊断仪V.A.l552并选择发动机ECU“地址码”01，此时发动机必须怠速运转。 按Q键确认，按0、8键选择“阅读数据块”功能，按Q键确认。按0、0、7键选择“数据组7”，按Q键确认。,观察显示区4的冷却液温度，温度值应均匀上升并无间断。若出现故障，该值由燃油温度值替代或显示-45。此时，应,检查冷却液温度传感器和传感器线束。按0、0、6键，选择“线束输出”并按Q键确认。关闭点火开关，拔下传感器插头，按图示测量触点C、D间电阻值。,30对应15002000范围的电阻，80对应275375范围的电阻。若电阻值不符合要求，应更换进气歧管温度传感器G62；若电阻值符合要求，则检查线束间的连接情况。,（3）检查进气歧管温度传感器 连接专用故障诊断仪V.A.l552并选择发动机ECU“地址码”01，此时发动机必须怠速运转。 按O、8键选择功能“阅读数据块”并按Q键确认。 按O、O、7键，选择“显示组7”并按Q键确认。 若显示区3显示的不是实际值，或为替代值136.8，则检查进气歧管温度传感器及线束。按0、6键选择“结束输出”功能并按Q键确认。断开点火开关，拔下进气歧管温度传感器电插，测量传感器插头端子间的电阻值。,30对应15002000范围的电阻，80对应275375范围的电阻。若电阻值不符合要求，应更换进气歧管温度传感器G72；若电阻值符合要求，则检查线束间的连接情况。,（4）检查燃油温度传感器,30对应15002000范围的电阻，80对应275375范围的电阻。若电阻值不符合要求，应更换燃油温度传感器；若电阻值符合要求，则检查线束间的连接情况。,连接故障阅读仪V.A.Gl551并选择发动机ECU“地址码”01。此时发动机必须怠速运行。 按O、8键选择功能“阅读测量数据块”并按Q键确认。 按0、0、7键选择“显示组7”并按Q键确认。 若显示区1显示的不是实际值或为替代值-5.4，检查燃油温度传感器及线束。按O、6键选择“结束输出”并按Q键确认。断开点火开关，拔下燃油温度传感器电插，测量传感器插头端子间的电阻值。,（5）检查调节活塞位移传感器与油量调节器,油量调节器是一个电磁转动电位计，由ECU通过占空比信号进行控制。油量调节器上的偏心轴在高压活塞上移动调节活塞，起到调节喷油量的作用。 连接故障阅读仪V.A.l551并选择发动机ECU“地址码”01。此时发动机必须怠速运行。 按O、8键选择功能“阅读测量数据块”并按Q键确认。 按O、1键选择“显示组号1”并按Q键确认。 检查显示区4的冷却液温度。标定值为：不低于85。,达到要求温度后继续下面检测。检查显示区3显示值(来自于调节活塞位移传感器电压值)，标定值为：1.602.10V。若达不到标定值，按如下描述检测调节活塞位移传感器和油量调节器。,检查油量调节器(N146) 测量喷油泵监控插头端子5，6间电阻值。正常范围为：0.52.5。 若阻值不符合要求，应更换喷油泵；若阻值符合要求，则检查线束间的连接情况。,检查调节活塞位移传感器(G149) 按0、6键选择“结束输出”功能，按Q键确认。拔下喷油泵监控插头