LH型电子燃油喷射系统.doc

博世LH型MPI电控燃油喷射系统 【摘要】：LH型MPI电控燃油喷射系统是全电子控制的Bosch发动机管理系统，该系统的心脏是LH型MPI径向柱塞喷油泵，它可以输送出油阀中最高为100Mpa的喷射压力。径向柱塞分配喷射泵使用凸轮环来实现高压喷油，使其适合于小型、高速的直接喷射柴油发动机。这种泵满足发动机的可靠性、多用途性、低排烟、低噪音、搞输出功率和清洁的尾气排放。【关键词】：特点；工作原理；燃油系统；控制系统；工作过程1 LH型MPI喷射系统的特点 LH型MPI顶部安装有泵控制单元，它可以通过CAN总线与发动机控制模块（ECM）交换信息。发动机控制模块（ECM）计算所需的燃油量和燃油喷射正时，然后将此信息发送到泵控制单元（PSG）。然后，此泵控制单元驱动相应的内部执行器。LH型MPI喷射系统的主要特征如下：1. 燃油雾化好。使用高压燃油喷射功能后，燃油在高压下雾化，从而使燃油更好雾化、更好地与空气混合、燃烧更充分。这样排出的尾气会更清洁。2. 系统寿命长。泵中使用的零部件具有很强的抗高压能力，可以延长使用寿命。3. 提高发动机的匹配能力。由于燃油喷射是通过气缸的选择性调配控制的，因此可以更稳定地运转。4. 燃油喷射控制精度高。控制设备可以实现喷油量和燃油喷射正时的高速控制，使燃油成本更低而输出功率更高。5. 系统可靠。使用了同时具备发动机控制模块（ECM）和泵控制单元（PSG）的控制系统后，控制系统变得非常可靠。6. 自诊断功能。系统中附带了自诊断功能。这种功能可以显示故障码，以便诊断出现的故障。7. 提高了动力性能。控制单元根据加速装置的位置控制最佳喷油量，因此当踩下油门踏板时可增加扭矩，从而提高了动力。8. 减少发动机排放。在加速时发动机的功率会提高，喷射的燃油量也会增大，通常过多的燃油会产生油烟。可以精确地将喷油量平稳地控制在某一范围内，既不会产生油烟，也不会影响加速性能。9. 喷射压力高。径向柱塞分配喷射泵可以产生100Mpa的压力，能够满足小型、高速的直接喷射柴油机的需要10. 不需要附加设备。不需要诸如增压补偿器和膜盒式补偿器之类的附加设备，因为控制设备可以根据各个传感器的信号进行补偿。这可以使喷射泵的结构更加“简洁”。二LH型MPI电控燃油喷射系统的工作原理。 BOSCH LH型MPI电子控制柴油喷射系统以BOSCH VE型高压分油式喷射泵做基础，加上各种电磁阀来操作；电磁阀依各种感知器的信号经电脑计算后的指令动作，以供应各种运转状况下最适当的喷油量及喷油时间。在LH型MPI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，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、启动、装置等）来修正。电控单元在控制喷射的同时，还控制并检查燃油压力，控制再循环阀，控低压电动燃油泵继电器，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所示。为了提高柴油引擎的动力性能、燃油经济性、减少怠速噪音、提高加速性能、降低排气污染，现代高性能柴油汽车引擎的燃油喷射系统已改用电脑来做精确地喷油量及喷油时间的控制。 图1. LH型MPI电烤炉柴油喷射系统工作原理 三LH型MPI电控燃油喷射系统的工作过程。 电子控制单元接收曲轴转速传感器、冷却液温度传感器、空气流量传感器、加速踏板位置传感器、针阀行程传感器等检测到的实时工况信息，再根据ECU内部预先设置和存储的控制程序和参数或图谱，经过数据运算和逻辑判断，确定适合柴油机当时工况的控制参数，并将这些参数转变为电信号，输送给相应的执行器，执行元件根据ECU的指令，灵活改变喷油器电磁阀开闭的时刻或开关的开或闭，使气缸的燃烧过程适应柴油机各种工况变化的需要，从而达到最大限度提高柴油机输出功率降低油耗和减少排污的目的。一旦传感器检测到某些参数或状态超出了设定的范围，电控单元会存储故障信息，并且点亮仪表盘上的指示灯（向操作人员报警），必要时通过电磁阀自动切断油路或关闭进气门，减小柴油机的输出功率（甚至停止发动机运转），以保护柴油机不受严重损坏这是电子控制系统的故障应急保护模式。（一）.燃油系统 燃油管路系统环绕在径向柱塞分配喷射泵的周，包括油箱、供给泵、滤油器、喷油器总成和连接这些部件的管路。油箱中的燃油首先经过滤油器，然后由喷油泵中的内部供给泵通过进油口供给到喷射泵中。滤油器用来过滤燃油，而底部的脱水器则用来从燃油中脱去水分。从进油口吸入的燃油由喷射泵内部的供给泵加压，然后通过控制燃油流向的高压电磁阀的阀针供给到柱塞室。输送到柱塞腔的燃油通过径向柱塞进行加压。此时，燃油压力正好与泵的转速成比例。当燃油压力超过指定的压力时，多余的燃油通过调节阀流回燃油入口。高压燃油的最佳喷油量是指按最佳喷射速度，由泵控制单元(PSG) 控制的高压电磁阀和正时控制阀(TCV) 供给到喷嘴总成时的压力。 （二）控制系统LH型MPI电控燃油喷射系统使用两个控制模块进行完全控制。这两个模块分别是发动机控制模块(ECM)和泵控制单元(PSG) 。泵控制单元(PSG) 从泵内部的传感器接收信号，然后确定凸轮环旋转角、泵速度和燃油温度等信息。然后，这些信息值与发动机控制模块(ECM) 发送的所需值（如所需的喷射正时和所需的喷油量）进行比较。发动机控制模块(ECM) 处理所有发动机数据以及从外部传感器接收到的有关周围环境的数据，以便确定如何调整发动机。发动机控制模块(ECM) 和泵控制单元(PSG) 之间通过CAN 总线系统交换数据。由于具有两个独立的控制模块。这样可以防止产生干扰信号。两个控制模块之间的信息交换通过两种方式进行，分别是通过模拟信号引线和通过CAN 总线来交换信息。 LH型MPI 控制系统1. 燃油喷射量控制燃油喷射量主要由喷射压力和喷射时间的长短来决定。喷射压力和喷射时间主要是根据加速踏板位置、进气量、发动机转速传感器和进气压力传感器的参数值来确定的。喷射次序是由凸轮轴相位传感器信号来确定的。发动机起动后，喷射顺序是保持不变的，而转速是在不断变化的。当燃油压力低于或高于时，停止喷射。2. 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。3. 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。4.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。当柴油温度超过时，喷射压力将被降低。安装在节温器壳体上的温度传感器用于控制发动机的温度。当发动机温度达到一定值时，喷射时间被缩短，喷射压力被降低，且电子冷却风扇开始工作。6 发动机最低、最高转速控制电控单元将根据发动机的温度通过调节喷射压力和喷油时间的长短来控制发动机的最低转速。当发动机转速将达到最高转速时，电控单元会逐渐缩短喷射时间来控制发动机的最高转速。当发动机转速突然超过时，喷射将被终止，以控制发动机的最高转速。7. 减速断油控制当松开加速踏板时，电控单元根据加速踏板位置传感器的减速信号停止燃油喷射，当发动机转速接近最低转速时，开始恢复正常的燃油喷射。8. 预热塞控制由发动机预热塞控制单元向预热塞提供电源。当发动机处于冷态时，预热塞开始发热，以改善柴油的自燃条件。在冷起动后，预热塞继续工作，以提高发动机冷机的转速。由仪表板上的灯来显示预热塞的工作状况。根据发动机温度的高低，确定预热和运转后加热时间的长短。9 污染物排放控制电控单元根据发动机各传感器检测的数值，精确地控制喷射压力和喷射时间，以降低有害物质的排放。通过阀，利用废气的再次循环来降低氮氧化物的排放。10 电子冷却风扇控制电控单元根据安装在节温器壳体上的温控开关信号控制电子冷却风扇继电器的开闭，从而控制电子冷却风扇的运转。当温度传感器线路断路时，电子冷却风扇以最高转速运转，发动机温度只能由节温器控制。11. 空调压缩机控制电控单元通过控制压缩机继电器来控制压缩机电磁离合器的接合与分离。如果发动机运转正常，在收到系统的请求信号后，压缩机开始启动。压缩机启动后，喷油时间延长，以满足动力要求。12. 紧急工况和故障自诊断电控单元能够检测和存储系统中发生的故障，然后通过标准诊断接口将故障信息发送给故障诊断仪。当电控系统发生故障时，仪表板上的故障指示灯被点亮。13 发动机密码防盗系统共轨柴油电控喷射系统与密码防盗系统相连。在点火钥匙内安装有微型密码发射器，当系统检测到的信号与存储的信息不相符时，防盗控制单元将锁止发动机，使发动机不能被起动。（3） 工作过程喷射开始时刻的设定：发动机控制模块(ECM) 存贮有对应于发动机工作情形（发动机负载、发动机速度和发动机冷却液温度）的喷射开始时刻特征图。泵控制单元(PSG) 持续地将设定的喷射正时和实际的喷射正时进行比较。如果设定的喷射正时和实际的喷射正时存在差异，则正时控制阀(TCV) 按负荷比来控制。（实际的喷射正时开始由泵凸轮轴速度传感器确定。）泵控制单元从泵内部的传感器接受信号，然后确定凸轮环旋转角、泵速度和燃油温度。然后这些值与发动机控制模块发送的所需值进行比较。发动机控制模块处理所有发动机数据以及有关从外部传感器接受到的周围环境的数据，以便确定如何调整发动机。这两个数据的映射同时在两个控制设备中编码。控制设备输入电路处理传感器数据。然后，微处理器确定工作情形，并计算最佳工作情形的给定值。发动机控制模块和泵控制单元之间通过CAN总线系统交换数据。CAN缩写表示控制器网络。由于具有两个单独的控制模块，高压电磁阀。这样可以防止产生干扰信号。（1）高压油泵不断的产生共轨所需的系统压力。这就意味着燃油并不是在每个单一的喷射过程都必须被压缩（相对于传统的系统燃油）。高压油泵安装在与传统柴油机分配泵相同的位置上。它是通过带轮发兰、带轮、齿带由发动机驱动。高压泵借以低压油路过来的燃油润滑。高压油泵上安装有用来进行压力控制的电磁阀 。燃油被三个成辐射状安装互隔 120的泵油柱塞压缩，高压泵每转一圈，有三次供油，峰值驱动扭矩较低，油泵驱动系统 保持较稳定的负荷。共轨系统比传统的喷射系统在泵的驱动方面具有较少的负荷 。所需的动力是随着共 轨压力和泵的速度（供油量）成比例上升的。 对于一个 2 升发动机，在标定转速共轨压力 为 145Mpa 时，高压油泵仅需要 3.8kw 功率消耗（保证油泵效率接近 90）。（2）输油泵将燃油从 油箱泵吸,经过带有油水分离装置的燃油滤 清器到达高压泵的进 油口。输油泵使燃油经安全阀的节流孔，进入高压泵的润滑和冷却 回路。凸轮轴使三个泵的柱塞按照凸轮的外 形上下运动。当 供油油压超过 安 全 阀 的 开 启 压 力 （0.51.5bar），高 压泵的柱塞正向下运动时（吸油行程） ， 输油泵能使燃油经高压泵进油阀进入柱塞腔。在高压泵柱塞越过下止点后，进油阀关闭。这样 ，柱塞腔内的燃油被密封，它将以高于供油压力的油压被压缩，油压的升高一旦达到共轨的油压，出油阀被打开，被压缩的燃油就进入了高压循环。柱塞继续供给燃油，直至到达上止点（供油行程） ，压力减小，导致出油阀关闭，仍然在柱塞腔内的燃油压力也下降，柱塞又向下运动。只要柱塞腔内的压力降至低于输油泵的供油压力时，进油阀又开启，吸油过程又开始。（3）高压泵是为大供油量而设计的，在怠速和部分载荷的工况下，过量高压燃油经压力控制阀流回油箱。由于回油箱的燃油是被压缩过的，这部分压缩功不仅对燃油不必要的加热，而且降低油泵的效率。 这个问题通过关闭一个油缸的办法得到补偿。（4）当一个油缸被关闭时，将导致进入共轨的