电控柴油机燃油喷射系统PPT课件.pptVIP

一 柴油机电控燃油喷射系统概述二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统五 泵喷嘴电控燃油喷射系统六 单体泵电控燃油喷射系统七 共轨式电控燃油喷射系统八 柴油机电控燃油喷射系统传感器九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件十 柴油机电控燃油喷射系统主要元件的检修 2020 2 5 1 一 柴油机电控燃油喷射系统概述 1 柴油机电控技术的发展历程20世纪80年代电控技术在柴油机上的应用 形成了现代汽车柴油机电控系统 20世纪90年代 电控技术在柴油机上应用日益增多 控制精度不断提高 控制功能不断扩大 提高了柴油机的竞争力 2000年欧洲轿车的柴油化率达到27 到2005年增加到30 2003年西欧柴油轿车产量达到400万辆 一向对发展柴油轿车保持低姿态的美国 2000年也有10 的轿车装用了柴油机 2020 2 5 2 技术发展经历了三个阶段 第一代柴油机电控系统 采用 位置控制 和 时间控制 供 喷 油压力与传统柴油机相同 称为常规压力电控系统 以电控泵为代表 第二代柴油机电控系统 采用 时间 压力控制 或 压力控制 喷油压力较高 称为高压电控系统 以共轨系统为代表的 第三代柴油机电控系统 集 共轨 技术 时间控制 燃油喷射技术 涡轮增压中冷技术 多气门技术 废气再循环技术 选择性催化还原 过滤器再生技术 压电技术等于一体 以压电式高压共轨系统为代表 2020 2 5 3 一 柴油机电控燃油喷射系统概述 2 柴油机与汽油机比较对混合气浓度的控制方式不同 汽油机在理论混合气浓度附近工作 柴油机对混合气浓度没有相对固定的要求 对喷油压力的要求不同 汽油机多点系统压力0 25 0 35MPa 单点系统压力0 07 0 10MPa 而柴油机喷油压力高达100 200MPa 建立更高的喷油压力是重点和难点 对燃烧过程的控制途径不同 汽油机通过控制点火正时和点火能量来控制 柴油机通过控制喷油正时 喷油持续时间和喷油速率来控制 柴油喷射的电控执行器复杂 柴油机具有高压 高频 脉动等特点 而且对喷油正时的精度要求很高 这就导致了柴油喷射的电控执行器要复杂得多 柴油机电控燃油喷射系统形式多样 传统的柴油机具有结构完全不同的系统 形成了柴油喷射系统的多样化 2020 2 5 4 一 柴油机电控燃油喷射系统概述 3 现代柴油机先进技术 共轨 技术指利用一个 公共油轨 向各缸喷油器供油 油压可独立控制 时间控制 燃油喷射技术由ECU控制的高速电磁阀来直接控制供 喷 油的开始与结束时刻 涡轮增压中冷技术废气涡轮增压 中冷却器冷却 50 以下 多气门技术每个气缸2个以上气门 废气再循环技术降低NOx的排放量 2020 2 5 5 一 柴油机电控燃油喷射系统概述 4 柴油机电控燃油喷射系统的功能供 喷 油量控制 ECU根据转速 加速踏板位置确定基本供 喷 油量 根据水温 进气温度 起动开关 空调开关 反馈信号等对供 喷 油量进行修正 供 喷 油正时控制 ECU根据转速 负荷信号来确定基本的供 喷 油提前角 再根据反馈信号进行修正 2020 2 5 6 4 柴油机电控燃油喷射系统的功能供 喷 油速率和供 喷 油规律ECU根据转速和负荷信号作为主控信号 按预设的程序确定最佳的供 喷 油速率和规律 喷油压力的控制ECU以转速和负荷信号作为主控信号 按预设的程序确定最佳的喷油压力 并对喷油压力进行闭环控制 柴油机低油压保护ECU根据机油压力传感器信号 当机油压力低时减少供油量 降低转速并报警 当机油压力降到一定值时 切断燃油供给 强制熄火 增压器工作保护ECU根据增压压力信号适当调节供 喷 油量 并在增压压力过高或过低时报警 2020 2 5 7 一 柴油机电控燃油喷射系统概述 5 柴油机电控燃油喷射系统的类型第一代 采用 位置控制 或 时间控制 方式 供 喷 油压力与传统柴油机相同 又称常规压力控制系统 主要包括直列柱塞泵电控系统和分配泵电控系统 第二代 采用 时间 压力控制 或 压力控制 方式 喷油压力高 又称高夺喷射系统 主要包括泵喷嘴电控系统和共轨系统 2020 2 5 8 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 1 直列柱塞泵燃油供给系统的组成燃油箱输油泵燃油滤清器喷油泵喷油器 燃油箱 输油泵 滤清器 喷油泵 喷油器 2020 2 5 9 组成柱塞分泵油量调节机构驱动机构泵体 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2 直列柱塞泵结构原理 2020 2 5 10 柱塞分泵作用泵油组成柱塞偶件出油阀偶件 2 直列柱塞泵结构原理 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 11 柱塞分泵作用 泵油组成柱塞偶件出油阀偶件原理吸油泵油回油 2 直列柱塞泵结构原理 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 12 油量调节机构作用 执行驾驶员或调速器指令 调节供油量 类型 拨叉式 齿条式和球销角板式 2 直列柱塞泵结构原理 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 13 分泵驱动机构作用 驱动柱塞泵完成供油过程 组成 凸轮轴和滚轮体 泵体作用 喷油泵的基体类型 分体式 整体式 2 直列柱塞泵结构原理 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 14 3 喷油器的结构原理类型结构原理 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 15 4 直列柱塞泵电控系统供油量控制系统直列柱塞泵一般采用 位置控制 方式 ECU通过控制电子调速器来实现喷油量控制 常用电子调速器有直流电动机型和 螺线管型 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 16 4 直列柱塞泵电控系统供油量控制系统直流电机型电子调速器 1 滑套2 杠杆3 拉杆位置传感器4 线束连接器5 油量调节拉杆6 杠杆轴7 上壳8 铁心9 可移动线圈10 永久磁铁 线圈通电时产生的磁场与永久磁铁磁场相互作用 使线圈和滑套向上或向下移动 滑套则通过杠杆机构驱动直列柱塞泵油量调节拉杆左右移动 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 17 4 直列柱塞泵电控系统供油量控制系统螺线管型电子调速器 1 回位弹簧2 螺线管3 转速传感器 电流通过螺线管时 产生一个与通电占空比成正比的电磁力 该电磁力使电枢和油量调节拉杆或齿条移动 电磁力与油量调节拉杆 或齿条 回位弹簧力平衡 改变螺线管的通电占空比即可调节油量调节拉杆 或齿条 的位置 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 18 4 直列柱塞泵电控系统供油正时控制系统组成 正时控制器 电磁阀 柴油机转速传感器 正时传感器和ECU等 3 供油齿条位置传感器4 柴油机5 喷油泵 6 正时传感器7 正时控制器8 转速传感器 1 转速表2 故障指示灯 9 电磁阀 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 19 4 直列柱塞泵电控系统供油正时控制系统ECU主要根据柴油机转速和负荷信号确定基本供油提前角 再根据其它信号进行修正 ECU根据正时传感器信号判断实际的供油正时 并对供油正时进行闭环控制 正时控制器为电控液压式 可改变泵驱动轴与凸轮轴的相对位置 控制正时控制器的液压油路的电控元件 电磁阀型 步进电机型 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 20 4 直列柱塞泵电控系统供油正时控制系统 电磁阀控制型正时控制器 1 凸轮轴2 液压腔3 液压活塞4 大偏心轮5 小偏心轮6 驱动轴 7 驱动盘8 滑块销9 滑块10 电磁阀 驱动轴通过驱动盘 滑块 滑块销 大小偏心轮驱动凸轮轴转动正时推迟 进油通道关 回油通道 液压腔内油压下降 回位弹簧使活塞右移 滑块和滑块销内移 安装在滑块销上的大小偏心轮转动 使凸轮轴相对驱动盘沿转动相反的方向转过一定角度 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 21 4 直列柱塞泵电控系统供油正时控制系统 步进电机型正时控制器 a 供油推迟 b 供油提前 c 控制框图1 分泵驱动凸轮 2 弹簧 3 滑套 4 滚轮体 5 机油腔 二 直列柱塞泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 22 1 分配泵燃油供给系统的组成 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 高压油管2 VE型转子泵3 膜片式输油泵4 10 13 低压油管5 双级柴油滤清器6 积水传感器7 油箱8 11 回油管12 三通接头 2020 2 5 23 燃油箱 膜片式输油泵 柴油滤清器 叶片式输油泵 供油提前角自动调节器 泵腔 分配泵 喷油器 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 2 轴向压缩式分配泵工作原理主要由叶片式输油泵 分配泵驱动机构 分配泵 供油提前角自动调节器 调速器等组成 2020 2 5 24 2 轴向压缩式分配泵工作原理 1 叶片式输油泵 叶片式输油泵组成 叶片式输油泵工作原理 1 喷油泵轴2 弹性连接块3 调速器驱动齿轮4 垫片5 端盖6 转子7 偏心环 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 2020 2 5 25 2 轴向压缩式分配泵工作原理 2 分配泵驱动机构 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 喷油泵轴 2 滚轮架 3 联轴器 4 端面凸轮 5 分配泵柱塞 使柱塞转动的同时产生轴向移动 2020 2 5 26 2 轴向压缩式分配泵工作原理 3 分配泵结构 柱塞上设有4个 四缸机 均布的进油轴向槽12 1个分配孔7 1个中心油道3和1个泄油孔5 柱塞套上均布4个与出油道8对应的出油孔 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 进油道 2 油量控制杠杆 3 柱塞中心油道 4 柱塞 5 泄油孔 6 油量控制滑套 7 分配孔 8 出油道 9 出油阀 10 喷油器 11 泵腔 12 轴向进油槽 13 断油阀体 14 断油电磁阀 2020 2 5 27 2 轴向压缩式分配泵工作原理 3 分配泵原理 吸油 泵油 回油三过程 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 吸油过程 泄油孔5 分配孔7关闭 柱塞4在回位弹簧作用下左移 柴油经进油道1 轴向进油槽进入泵腔 2020 2 5 28 2 轴向压缩式分配泵工作原理 3 分配泵原理 吸油 泵油 回油三过程 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 泵油过程 泄油孔5 进油孔关闭 柱塞4在端面凸轮作用下右移 泵腔内高压柴油经分配孔7供往喷油器 油压平衡槽15的功用 在柱塞旋转过程中分别与各出油道接通 以平衡各出油道内的压力 保证各缸分油均匀 2020 2 5 29 2 轴向压缩式分配泵工作原理 3 分配泵原理 吸油 泵油 回油三过程 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 回油过程 进油孔关闭 柱塞4在端面凸轮作用下右移 泵腔内高压柴油经泄孔5流回低压腔 滑套6的位置决定供油量 2020 2 5 30 2 轴向压缩式分配泵工作原理 3 分配泵原理 吸油 泵油 回油三过程 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 熄火断油 断油电磁阀关闭进油道 2020 2 5 31 2 轴向压缩式分配泵工作原理 4 供油提前角自动调节器正时活塞左侧承受弹簧力和来自滤清器的油压 膜片式输油泵的油压基本不变 正时活塞右侧承受叶片式输油泵输出的油压 随转速而变化 随转速变化 正时活塞移动 并通过连接销和传动销拨动滚轮架 改变供油提前角 5 调速器传统燃油供给系统中 利用机械调速器根据转速变化自动调节供油量 以稳定和限制柴油机转速 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 滚轮2 弹簧3 传动销4 连接销5 正时活塞6 滚轮轴7 滚轮架 2020 2 5 32 3 轴向压缩式分配泵位置控制系统 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 蓄电池 2 车辆开关 3 车速传感器 4 加速踏板位置传感器 5 泵角传感器 6 电子调速器 7 滑套位置传感器 8 燃油温度传感器 9 正时控制电磁阀 10 正时活塞位置传感器 2020 2 5 33 3 轴向压缩式分配泵位置控制系统供油量控制利用电子调速器调节油量控制滑套位置 电子调速器有转子螺线管型和螺线管型两种 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 转子螺线管型电子调速器a 结构图 b 原理图 1 滑套位置传感器 2 定子 3 转子轴 4 偏心钢球 5 滑套 6 线圈 7 回位弹簧 2020 2 5 34 3 轴向压缩式分配泵位置控制系统供油量控制利用电子调速器调节油量控制滑套位置 电子调速器有转子螺线管型和螺线管型两种 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 螺线管2 回位弹簧3 电枢4 滑套位置传感器5 控制臂6 滑套 螺线管型电子调速器 2020 2 5 35 3 轴向压缩式分配泵位置控制系统供油正时控制利用电磁阀控制正时活塞两侧油压 利用正时活塞位置传感器实现闭环控制 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 ECU2 滚轮3 滚轮架4 电磁阀5 正时活塞6 正时活塞位置传感器 正时控制系统 2020 2 5 36 4 轴向压缩式分配泵时间控制系统控制器 ECU与分配泵之间的信息中转 驱动器 对控制器输出的控制信号进行放大 高速电磁阀 控制分配泵供油开始与结束 类型 进油控制方式 回油控制方式 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 控制器2 驱动器3 泵角传感器4 燃油温度传感器5 高速电磁阀6 电磁阀关闭时间传感器7 喷油始点传感器 2020 2 5 37 4 轴向压缩式分配泵时间控制系统回油控制方式进 回油通道相互独立 用电磁阀取代传统滑套控制回油过程 以实现供油量的时间控制 分配泵柱塞仍保留进油槽 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 高速电磁阀2 回油口3 进油口4 泵角传感器5 正时控制电磁阀6 至喷油器 2020 2 5 38 4 轴向压缩式分配泵时间控制系统进油控制方式进 回油通道合二为一 用电磁阀控制进 回油过程 以实现供油量的时间控制 分配泵柱塞取消了进油槽 三 轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 分配泵柱塞2 进回油口3 高速电磁阀4 喷油器 2020 2 5 39 1 径向分配泵结构原理 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 1 联轴器 2 调速器飞块 3 内凸轮 4 滚柱 5 滚柱座 6 泵油柱塞 7 供油提前角自动调节器 8 分配转子 9 分配套筒 10 叶片式输油泵 11 喷油器 12 调压阀 13 油量控制阀 组成 叶片式输油泵 驱动机构 分配泵 正时调节器 分配泵的供油量通过油量控制阀13控制进油量来实现 2020 2 5 40 1 径向分配泵结构原理 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 径向泵驱动机构a 结构图 b 原理图1 泵油柱塞 2 分配转子 3 滚柱座 4 滚柱 5 内凸轮 a 基圆段b 压油段c 缷压段d 吸油段 2020 2 5 41 1 径向分配泵结构原理 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 径向分配泵工作原理a 压油过程 b 吸油过程1 内凸轮 2 进油口 3 径向油道 4 中心油道 5 分配口 6 出油道 2020 2 5 42 滚柱座的两个凸耳嵌装在前 后支架的偏心圆弧槽内 前支架上有两个弧形螺栓孔并通过螺栓与分配转子连接 松开前支架与分配转子的连接螺栓 转动前控制板 即可改变滚柱座在前 后支架偏心圆弧槽内的位置 使滚柱与泵油柱塞一起径向移动 随泵油柱塞径向移动 其泵油最大行程改变 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 最大供油量调节机构1 滚柱 2 滚柱座 3 滚柱座凸耳 4 压油柱塞 5 前支架 6 弧形螺栓孔 7 后支架 8 螺栓 偏心圆弧槽 偏心圆弧槽 凸耳 1 径向分配泵结构原理 2020 2 5 43 转动阀体 改变控制阀直槽与分配泵壳体油道的相对位置 即可调节进油量 供油量 柴油机小负荷时 经三角形缺口进油 缺口可在一定范围内保证进油流通截面不发生急剧变化 有利于柴油机小负荷时的运转稳定 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 油量控制阀1 阀体 2 拉杆销 3 连接臂 4 分配泵壳体油道 5 阀体直槽 1 径向分配泵结构原理 2020 2 5 44 1 径向分配泵结构原理 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 供油提前角自动调节机构1 内凸轮 2 传动销 3 调节器壳体 调节器的结构原理与轴向压缩式分配泵基本相同 调节器内的正时活塞在液压作用下移动时 通过传动销使内凸轮相对泵油柱塞转过一定角度 2020 2 5 45 为实现供油量位置控制 装有泵油柱塞座架 座架弯臂与柱塞斜面有相同配合角度 柱塞与座架相对运动时 柱塞沿其轴向移动 改变其泵油行程 利用电控液压装置控制座架或柱塞 装在分配转子内 的位置 即可实现供油量位置控制 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 泵油柱塞座架1 泵油柱塞 2 柱塞斜面 3 座架弯臂槽 4 座架 2 径向分配泵位置控制系统 2020 2 5 46 端面凸轮2与导向管10以曲面配合 端面凸轮2与导向管10相对转动时 使端面凸轮轴向移动 端面凸轮可通过推力圈3 十字轴9 推杆8推动座架向右移动 座架弹簧7则可使座架向左移动 端面凸轮2与导向管10相对位置由电控液压系统控制 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 座架轴向位置控制机构1 驱动轴 2 端面凸轮 3 推力圈 4 驱动轴 5 泵油柱塞 6 座架 7 座架弹簧 8 推杆 9 十字轴 10 导向管 2 径向分配泵位置控制系统 2020 2 5 47 步进电机6通过伺服阀5控制液压油缸的油路 液压油使活塞3上 下移动 液压活塞驱动齿杆和端面凸轮外齿圈使端面凸轮转动 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 端面凸轮转动位置控制机构1 端面凸轮位置传感器 2 端面凸轮 3 液压活塞 4 液压油路 5 伺服阀 6 步进电动机 2 径向分配泵位置控制系统 2020 2 5 48 滚柱座10斜面与驱动轴1爪形槽斜面配合 使二者轴向相对移动时 滚柱座径向移动 ECU通过回油电磁阀5和进油电磁阀6控制油腔8内油压 油腔8内油压使分配转子左移时 滚柱座向内径向移动 使柱塞最大行程 即泵油量 减小 油腔内泄压时 弹簧2推动分配转子右移 使柱塞泵油行程增大 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 分配转子轴向位置控制1 驱动轴 2 分配转子回位弹簧 3 驱动轴爪形槽斜面 4 内凸轮 5 回油电磁阀 6 进油电磁阀 7 转子位置传感器 8 油腔 9 分配转子 10 滚柱座 2 径向分配泵位置控制系统 2020 2 5 49 电磁阀或步进电动机控制供油提前角自动调节器的油道 通过控制正时活塞的位置来控制供油提前角 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 径向泵供油正时位置控制1 步进电动机 2 伺服活塞 3 液压油路 4 弹簧 5 传动销 6 正时活塞 7 分配泵内凸轮 2 径向分配泵位置控制系统 2020 2 5 50 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 3 径向分配泵时间控制系统 1 燃油箱 2 输油泵 3 电控径向泵 4 分配泵控制器 5 喷油器 6 柴油滤清器 奥迪A6轿车2 5LTDI柴油机电控燃油喷射系统 分配泵控制器功用 ECU与分配泵信息中转 2020 2 5 51 四 径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统 3 径向分配泵时间控制系统 1 驱动轴 2 内凸轮 3 供油提前角调节器 4 正时控制电磁阀 5 供油量控制电磁阀 6 分配泵控制器 7 分配套筒 8 分配转子 9 泵角传感器 10 叶片式输油泵 奥迪A6轿车柴油机电控径向柱塞式分配泵 与轴向压缩式分配泵 进油控制 方式类似 2020 2 5 52 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 1 P T燃油系统主要特点 是利用燃油泵的供油压力 P 和喷油器的计量时间 T 相互配合 来控制循环供油量 组成 主油箱 柴油滤清器 P T燃油泵 P T喷油器 进油管 回油管等组成 1 油箱 2 柴油滤清器 3 P T燃油泵 4 P T喷油器 5 进油管 6 回油管 2020 2 5 53 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 2 P T喷油器 P T喷油器及其驱动机构1 进油口 2 进油量孔 3 喷油器体 4 柱塞 5 O形密封圈 6 调整垫片 7 喷油器锥体 8 计量量孔 9 回油量孔 10 回油道 11 柱塞回位弹簧 12 柱塞杆头 13 调整螺钉 14 摇臂 15 推杆 16 挺杆调整垫片 17 滚轮 18 驱动凸轮 2020 2 5 54 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 2 P T喷油器 1 上进油道 2 柱塞环槽 3 下进油道 4 环形油腔 5 计量量孔 6 回油量孔 7 回油道 a 驱动凸轮b 柴油进入环形油腔c 柴油进入计量室d 喷油e 喷油结束 2020 2 5 55 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴组成 驱动部分压力产生部分控制部分喷嘴 2020 2 5 56 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统 电控泵喷嘴基本工作原理a 进油过程 b 压油过程 C 喷油过程 停油过程1 压油柱塞 2 高速电磁阀 3 喷油嘴 2020 2 5 57 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴进油过程 泵油柱塞在弹簧作用下上移 高压腔容积增大 高速电磁阀处于初始开启状态 柴油进人高压腔 2020 2 5 58 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴喷油过程 利用收缩活塞将喷射过程分为预喷射和主喷射两个阶段 利用缓冲活塞控制针阀上升时的升程变化 实现 先缓后急 的理想喷油规律 喷油规律对柴油机性能的影响 喷油速率 指喷油器在单位曲轴转角 或时间 内的平均喷油量 喷油规律 指喷油器的喷油速率随曲轴转角 或时间 的变化规律 开始喷油速率大 易工作粗暴 噪声大 后期喷油速率小 补燃增加 经济性差 平均喷油速率小 喷油时间长 燃烧速度慢 动力性和经济性差 理想喷油规律 先缓后急 并尽量缩短喷油时间 2020 2 5 59 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴预喷射过程 预喷射开始 喷射凸轮驱动泵油柱塞下移 初期电磁阀仍未关闭 高压腔内的部分柴油被压回到进油管 ECU控制电磁阀通电 关闭高压腔到进油管的通道时 高压腔内开始产生压力 当压力达到18MPa时 针阀承压锥面上承受的上升力高于喷嘴弹簧力 针阀上升开启喷油孔 预喷射开始 2020 2 5 60 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴预喷射过程 在预喷射过程中 缓冲活塞起到限制针阀上升速度的功用 借以实现理想喷油规律的 先缓 针阀上升 针阀室内的柴油被压回弹簧室过程中 缓冲活塞使泄油间隙逐渐减小 节流增大 针阀上升速度变缓 缓冲活塞作用原理a 针阀上升初期 b 针阀上升后期 2020 2 5 61 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴预喷射过程 收缩活塞的功用 将喷射过程分成预喷射和主喷射两阶段 预喷射开始后 高压腔油压随着柱塞压油继续提高 达到一定压力时 收缩活塞瞬间下移 使高压腔油压瞬间下降 针阀关闭喷油孔 预喷射结束 预喷射后 由于收缩活塞的下移增加了喷嘴弹簧的预紧力 使主喷射阶段时 针阀开启所需的油压比预喷射过程高 收缩活塞作用原理 a 预喷射开始 b 预喷射结束 2020 2 5 62 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴预喷射过程 预喷射结束后 电磁阀仍然关闭 随着泵油柱塞继续压油 高压腔内油压立即重新上升 当油压上升到约30MPa时 针阀再次上升开启喷油孔 主喷射阶段开始 在主喷射阶段中 最高喷油压力可达205MPa ECU控制电磁阀开启时 高压腔柴油回流到进油管 压力迅速下降 喷嘴弹簧迅速使针阀关闭喷油孔 同时收缩活塞和缓冲活塞也回到初始位置 主喷射阶段结束 主喷射阶段 2020 2 5 63 五 泵喷嘴电控燃油喷射系统 3 泵喷嘴电控系统泵喷嘴预回油过程 进油阶段高压腔充满油后 或高速电磁阀关闭进油通道后 来自进油管的柴油全部经回油管流回燃油箱 除使多余的柴油经回油管流回燃油箱外 还可以冷却泵喷嘴 排除泵油柱塞处泄出的柴油 通过回油管节流孔分离来自进油管内的气泡 回油线路 2020 2 5 64 六 单体泵电控燃油喷射系统 1 单体泵电控系统的优势单体泵电控系统是在泵喷嘴的基础上衍生出来 除了压力较泵喷嘴稍低一点外 其它功能基本和泵喷嘴相近 在货车 客车等大功率的中 低速柴油机上应用较普遍 与泵喷嘴电控系统和共轨系统相比 单体泵电控系统具有成本低 性能可靠 寿命长 故障率低 维修方便等优点 2020 2 5 65 六 单体泵电控燃油喷射系统 2 单体泵电控系统每个缸均配装一个电控单体泵 经过一个低压输油泵将柴油加压 再经过单体泵加压 最高能够达到200 250MPa的高压 电磁阀控制其回油通道 电磁阀的关闭时刻即为单体泵供油的开始时刻 每次关闭的持续时间决定供油量 1 高速电磁阀 2 柴油机 3 泵油柱塞 4 柱塞弹簧 5 滚轮体 6 滚轮 传统电控单体泵 2020 2 5 66 2020 2 5 67 六 单体泵电控燃油喷射系统 2 单体泵电控系统采用电控变量柱塞单体泵 使供油规律符合工作需要 泵油行程开始阶段 由柱塞压缩较小泵油腔A中的柴油 供油量较少 后期柱塞带动增压套筒压缩较大泵油腔B中的柴油 供油量也较多 利用高速电磁阀控制变量柱塞泵的回油通道 以控制其供油的开始与结束时刻 1 高速电磁阀 2 增压套筒 3 泵油柱塞 4 柱塞套筒 2020 2 5 68 七 共轨式电控燃油喷射系统 1 共轨式电控系统类型高压共轨系统 由高压输油泵 压力在120MPa以上 直接产生高压燃油输送至共轨中 一般采用 时间 压力控制 方式 又称第一代共轨式电控燃油喷射系统 中压共轨系统 由中压输油泵 10 13MPa 将中压燃油输送到共轨中 采用带有增压作用的喷油器使喷油压力达到120 150MPa 一般采用 压力控制 方式 也是第二代共轨式电控燃油喷射系统 压电式共轨系统 上述均属电磁阀式共轨系统 压电式共轨系统利用压电晶体作为执行元件 通过控制喷油器针阀的升程 或喷油开始与结束 来实现燃油喷射控制 压电式共轨系统也被称为第三代共轨式电控燃油喷射系统 2020 2 5 69 七 共轨式电控燃油喷射系统 2 高压共轨系统由油箱 高压输油泵 共轨 喷油器和各种电子元件组成 1 ECU2 三通电磁阀3 油箱4 节流孔5 控制室6 控制活塞7 喷油器针阀偶件 8 喷油器9 共轨10 高压输油泵11 曲轴位置传感器12 凸轮轴位置传感器13 加速踏板位置传感器14 调压阀15 燃油压力传感器 2020 2 5 70 2 高压共轨系统 二位三通电磁阀式高压共轨喷油器a 电磁阀断电不喷油 b 电磁阀通电喷油1 共轨 2 内阀 3 外阀 4 电磁线圈 5 回油管 6 阀体 7 控制室 8 控制活塞 9 针阀 10 量孔 二位二通电磁阀式高压共轨喷油器1 控制信号线 2 进油通道 3 控制室 4 针阀 5 控制活塞 6 节流孔 7 回油通道 8 电磁阀 七 共轨式电控燃油喷射系统 2020 2 5 71 七 共轨式电控燃油喷射系统 3 中压共轨系统 2020 2 5 72 3 中压共轨系统 1 增压活塞2 增压柱塞3 单向阀4 蓄压室5 针阀密封锥面6 喷油器针阀7 公共油轨8 电磁阀 蓄压式电 液控制喷油器工作原理 七 共轨式电控燃油喷射系统 2020 2 5 73 七 共轨式电控燃油喷射系统 4 压电式共轨系统对现代柴油机电控燃油喷射系统的要求 实现预喷射 后喷射甚至多次喷射功能 关键就是要求电控系统的执行元件必须有很好的灵敏性 预喷射是指主喷射前百万分之一秒内向缸内喷射少量柴油 通过对预喷射量的控制来实现对着火延迟期内混合气形成数量的控制 从而达到防止柴油机工作粗暴 减小噪声的目的 后喷射是指在膨胀过程中进行的喷射 后喷射的柴油燃烧放出的热量 可提高柴油机在缓燃期和补燃期的温度 从而降低HC和CO的排放量 多次喷射是指在柴油机的1个工作循环内进行若干次 一般多于3次 喷射 可以根据柴油机工况对喷油速率和喷油规律进行精确控制 2020 2 5 74 七 共轨式电控燃油喷射系统 4 压电式共轨系统压电共轨系统的特点压电式共轨系统是指采用了压电技术的共轨系统 主要是控制喷油器的执行元件用压电元件取代了电磁阀 称为压电式喷油器 喷射压力高 20 200MPa弹性调节 最高喷射压力达到180MPa 控制精度高 切换频率高 压电式喷油器每个工作循环喷射次数可达5次 电磁阀式喷油器为3次 最小喷射间隔时间可达0 1ms 最小喷射量可控制在0 5mm3以下 响应速度快 压电元件施加电压以后的0 1ms内就会发生形变 节能 寿命长 可使喷油速率 喷射规律以及精确度达到最优 2020 2 5 75 4 压电式共轨系统 奥迪V6轿车装用的3 0LTDI柴油机压电式共轨系统 七 共轨式电控燃油喷射系统 2020 2 5 76 4 压电式共轨系统压电式喷油器 分两类 用压电元件控制油道的喷油器 此类喷油器的结构原理与前述采用电磁阀控制的喷油器基本相同 只是用压电元件取代了电磁阀 用压电元件控制针阀升程的喷油器 喷油器针阀中部无承压锥面和相应的压力室 称之为无压力室喷油器 VCO喷油器 VCO喷油器无增压功能 只适用高压柴油共轨系统 此类喷油器在直喷式的汽油机和柴油机上均已得到应用 七 共轨式电控燃油喷射系统 2020 2 5 77 4 压电式共轨系统 1 石英测量垫片2 压电执行器3 外壳4 密封垫5 紧固螺套6 针阀体 7 压杆8 压帽9 高压油管10 差动螺纹 VCO喷油器 利用压电元件直接控制针阀升程来改变喷油孔流通截面 从而实现对喷油量的控制 针阀升程与施加在压电元件两端的反向电压成正比 七 共轨式电控燃油喷射系统 2020 2 5 78 4 压电式共轨系统 VCO喷油器下部结构 1 高压油管2 压电元件3 压帽4 碟形弹簧5 膜片6 磁铁 7 针阀位置传感器8 压杆9 针阀10 针阀体11 外壳 给压电元件施加正向电压时 压电元件膨胀使针阀关闭 施加反向电压时 压电元件收缩使针阀开启 不喷油时 若依靠给压电元件施加正向电压将导致电能损耗 所以设有差动螺纹来调整压电元件的预压力 石英测量垫片则用来精确测量差动螺纹的调整量 七 共轨式电控燃油喷射系统 2020 2 5 79 1 加速踏板位置传感器功用 又称负荷传感器 用来检测加速踏板被驾驶员踩下的位置及位置变化 类型 电位计式 差动电感式和霍尔式 电位计式加速踏板位置传感器 传感器外形 内部电路 八 柴油机电控燃油喷射系统传感器 2020 2 5 80 差动电感式加速踏板位置传感器 推杆与加速踏板联动 衔铁与推杆做成一体 当加速踏板的位置发生变化时 在两个线圈中移动 使两个线圈内的自感电动势发生一增一减的变化 根据输出端线圈的电压信号即可确定加速踏板的位置 差动电感式加速踏板位置传感器a 传感器外形 b 内部结构1 加速踏板 2 推杆 3 加速踏板位置传感器 4 线束连接器 5 线圈 6 衔铁 2020 2 5 81 霍尔式加速踏板位置传感器 利用霍尔效应原理来检测加速踏板的位置及其位置变化传感器永久磁铁安装在与加速踏板联动的轴上 霍尔元件则是固定的 见图 当加速踏板位置变化时 与加速踏板联动的轴就会带动永久磁铁转动 从而改变永久磁铁与霍尔元件之间的相对位置 使作用在霍尔元件上的磁场强度发生变化 结果导致霍尔元件输出的电压发生变化 霍尔式式加速踏板位置传感器 2020 2 5 82 2 凸轮轴 曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器 检测曲轴转角基准 G信号 曲轴位置传感器 检测曲轴转角 Ne信号 功用 产生的信号用于供 喷 油正时控制 安装位置 曲轴 凸轮轴或飞轮处 安装在直列柱塞泵中的正时传感器 安装在分配泵内的泵角传感器 均是用来检测泵轴转角及其转角基准位置的传感器 与凸轮轴 曲轴位置传感器结构原理相同 类型 电磁感应式 霍尔式两种 八 柴油机电控燃油喷射系统传感器 与汽油机完全相同 2020 2 5 83 3 供 喷 油量传感器功用 用来检测柴油机的实际供 喷 油量 产生的信号用来实现供 喷 油量的闭环控制 类型 直列柱塞泵供油齿条 或拉杆 位置传感器分配泵油量控制滑套位置传感器无压力室喷油器针阀升程传感器 供油齿条 或拉杆 和滑套位置传感器通常采用差动电感式 分差动自感式和差动变压器式 针阀升程传感器通常采用霍尔式 八 柴油机电控燃油喷射系统传感器 2020 2 5 84 差动自感式位置传感器 差动自感传感器1 线圈 2 铁心 3 衔铁 4 连接杆 两个完全相同的线圈反向串接 并与两个标准电阻器接成测量 电桥 电路 随衔铁移动 两个线圈产生的自感电动势一增一减 使测量电路输出的电压也随之变化 此电压信号大小与衔铁位移量成正比 2020 2 5 85 差动变压器式位置传感器 由1个初级线圈和2个次级线圈组成 初级线圈通电时 在2个次级线圈内产生互感电动势 2个次级线圈反向串接 输出的差动电感随衔铁位移量而变化 差动变压器传感器1 3 次级线圈 2 初级线圈 4 衔铁 差动变压器传感器输出特性横坐标 衔铁位移纵坐标 互感电动势 2020 2 5 86 霍尔式针阀升程传感器 霍尔元件通电后 当与针阀弹簧座制成一体的永久磁铁移动时 使通过霍尔元件的磁场强度发生变化 霍尔元件即输出一个与针阀升程成正比的霍尔电压 ECU根据此霍尔电压即可确定针阀升程 进而确定实际喷油量 以便对喷油量进行闭环控制 2020 2 5 87 4 供 喷 油正时传感器功用 用来检测柴油机的实际供 喷 油正时 产生的信号用来实现供 喷 油正时的闭环控制 类型 检测供 喷 油正时的方法不同 所采用的传感器也不同 直列柱塞泵位置控制方式中的正时传感器分配泵位置控制方式中的正时活塞位置传感器分配泵时间控制方式和共轨系统中的喷油器针阀开启始点传感器高速电磁阀关闭始点传感器燃烧室着火始点传感器 八 柴油机电控燃油喷射系统传感器 2020 2 5 88 4 供 喷 油正时传感器喷油器针阀开启始点传感器 电磁感应式针阀升程传感器 2020 2 5 89 4 供 喷 油正时传感器喷油器针阀开启始点传感器 喷油器针阀经弹簧座 弹簧 垫片 导电支座 接线片与线束连接器上的导线连接 并利用塑料绝缘套 绝缘环 绝缘套筒和针阀滑动面上的绝缘镀层与喷油器壳体和针阀体保持绝缘 喷油器体则直接搭铁 喷油器工作时 针阀落座即触点闭合 电路接通 针阀离座即触点断开 电路切断 2020 2 5 90 4 供 喷 油正时传感器喷油器针阀开启始点传感器 触点式针阀升程传感器的工作原理 喷油器不喷油时 喷油器喷油时 2020 2 5 91 4 供 喷 油正时传感器高速电磁阀关闭始点传感器 高速电磁阀关闭始点传感1 回位弹簧 2 铁心 3 线圈 4 电枢 5 垫片 6 限位块 7 阀杆 8 密封圈 在利用高速电磁阀关闭回油通道的方法控制分配泵供油始点或喷油器喷油始点时 可通过检测高速电磁阀关闭始点即可确定供 喷 油始点 高速电磁阀关闭始点传感器通常采用触点式 其结构原理与触点式针阀传感器基本相同 它将高速电磁阀的阀门与阀座作为触点开关 阀杆上镀有绝缘层与阀体保持绝缘 阀关闭时 传感器输出信号电压为0 阀开启时 传感器输出信号电压不为0 2020 2 5 92 4 供 喷 油正时传感器燃烧室着火始点传感器 光电式着火正时传感器1 壳体 2 石英晶体棒 3 光敏晶体管 4 线束连接器 光电式着火正时传感器安装在气缸盖上并伸入燃烧室 用来检测燃烧室内混合气着火的开始时刻 2020 2 5 93 5 压力传感器柴油机电控系统中的压力传感器包括 进气管绝对压力传感器 增压压力传感器 大气压力传感器 排气压力传感器 压差传感器 燃油压力传感器 常用类型 压敏电阻式 压电式和电容式三种 八 柴油机电控燃油喷射系统传感器 2020 2 5 94 5 压力传感器压电式压力传感器 压电式压力传感器主要由压电元件和电极引线等组成 当压电零件受压变形时 会在压电零件的两端产生电压 此电压与压电元件承受的压力成正比 ECU根据这一电压信号确定被测压力 压电式压力传感器1 压电元件组合 2 单片压电元件 3 接线板 4 电极引线 2020 2 5 95 5 压力传感器压差传感器 压差传感器的结构原理与压力传感器基本相同 只是压差传感器的硅片两侧均为压力气室 一侧为低压气室 另一侧为高压气室 信号用以判断滤清器或过滤器堵塞情况 压差传感器1 压差传感器 2 线束连接器 3 低压侧接管 4 高压侧接管 2020 2 5 96 6 温度传感器功用 检测进气温度传感器 冷却液温度传感器 燃油温度传感器 排气温度 类型 检测进气温度 冷却液温度 燃油温度通常用热敏电阻式 检测排气温度传感器有热敏电阻式 热电偶式 熔丝式 进气温度传感器安装在进气管中 其功用是检测进气温度 冷却液温度传感器一般安装在气缸体水道上或冷却水出口处 其功用是检测发动机冷却液温度信号 燃油温度传感器通常安装在燃油箱中 其功用是检测燃油温度 排气温度传感器安装在排气管中 其功用是检测排气温度 主要用于排放控制 八 柴油机电控燃油喷射系统传感器 2020 2 5 97 6 温度传感器热电偶式温度传感器是利用热电效应制成的温度传感器 热电偶亦称温差电偶 由端点彼此紧密接触的两种不同材料金属丝组成 当两种不同材料金属丝的两个接点处于不同温度时 在回路中就有直流电动势产生 该电动势称温差电动势或热电动势 当组成热电偶的材料一定时 温差电动势仅与两接点处的温度有关 主要缺点是灵敏度比较低 抗干扰能力差 不适合测量微小的温度变化 2020 2 5 98 6 温度传感器熔丝式温度传感器是利用金属材料受热为熔解特性制成的温度传感器 主要用来控制高温报警装置 主要缺点是一旦熔丝熔断 传感器不能继续使用 2020 2 5 99 7 空气流量传感器功用 测量进气量 用于进气控制和废气再循环控制类型 叶片式 热式和卡门旋涡式三种 八 柴油机电控燃油喷射系统传感器 与汽油机完全相同 2020 2 5 100 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 1 低压输油泵低压输油泵的输出油压一般在1MPa以下 常用类型 活塞式输油泵膜片式输油泵齿轮式输油泵封闭叶片式输油泵电动输油泵 2020 2 5 101 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 1 低压输油泵 活塞式输油泵 1 进油管接头螺栓 2 滤网 3 进油阀 4 进油阀弹簧 5 手泵体 6 手泵活塞 7 手泵杆 8 手泵盖 9 手泵销 10 手泵柄 11 出油管接头螺套 12 保护套 13 油管接头 14 出油阀弹簧 15 出油阀 16 滚轮 17 滚轮架 18 滚轮弹簧 19 活塞 20 活塞弹簧 21 螺塞 22 进油管接头 23 泵体 24 推杆 25 滚轮销 常用于直列柱塞泵电控系统 2020 2 5 102 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 1 低压输油泵 膜片式输油泵 1 膜片 2 输油泵下体 3 摇臂轴 4 摇臂 5 偏心轮 6 摇臂回位弹簧 7 膜片拉杆 8 膜片弹簧 9 泵腔 10 进油阀 11 进油室 12 出油阀 13 出油室 常用于转子分配泵电控系统 2020 2 5 103 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 1 低压输油泵 齿轮式输油泵 1 进油腔2 出油腔3 泄压槽 常用于共轨系统 2020 2 5 104 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 1 低压输油泵 封闭叶片式输油泵 宝来泵喷嘴电控系统 2020 2 5 105 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 1 低压输油泵 封闭叶片式输油泵 宝来柴油机低压输油泵 在宝来柴油机轿车上 封闭叶片式输油泵与制动系统的助力器真空泵组合成一体 安装在气缸盖上 由发动机凸轮轴驱动 2020 2 5 106 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 1 低压输油泵 电动输油泵与汽油机电控燃油喷射系统相同 2020 2 5 107 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 2 高压输油泵常用由凸轮轴驱动的带有多个分泵的直列柱塞式油泵 一般用于大型柴油机 或径向柱塞式油泵 一般用于小型柴油机 驱动高压输油泵的凸轮轴上可布置一个或几个凸轮 按每个凸轮上的凸起数可分为单作用型 双作用型 三作用型和四作用型等多种型式 分泵的数量 凸轮的凸起数量应与发动机的气缸数量相匹配 为保证共轨中的压力稳定 一般要求高压油泵的供油频率与喷油频率一致 2020 2 5 108 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 2 高压输油泵 直列柱塞式高压输油泵 三作用型 1 进油控制电磁阀2 出油阀3 调压阀4 凸轮轴5 滚轮体 6 柱塞回位弹簧7 柱塞8 柱塞套筒 2020 2 5 109 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 2 高压输油泵 径向柱塞式高压输油泵 三作用型 1 调压阀 2 凸轮轴 3 进油控制电磁阀 4 出油阀 5 输油泵 6 泵油腔 7 柱塞 8 柱塞回位弹簧 2020 2 5 110 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 3 柴油滤清器功用 滤除柴油中的杂质和水分 轿车常用的柴油滤清器为整体不可拆式 它旋装在泚清器座上 1 出油口 2 进油口 3 滤芯 4 放水螺塞 5 集水腔 6 滤芯支管 7 滤清器壳体 8 滤清器盖 2020 2 5 111 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 4 共轨功用 贮存高压输油泵提供的高压燃油 并根据需要分配给各喷油器 即起蓄压器的作用 此外 共轨应能抑制高压油泵供油和喷油器喷油时引起的压力波动 以保持共轨中压力的稳定 1 共轨 2 进油管口 3 燃油压力传感器 4 限压阀 5 回油管口 6 流量限制器 7 喷油器供油口 2020 2 5 112 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 4 共轨 流量限制器功用 在非常情况下防止喷油器常开并持续喷油 即 一旦某喷油器常开并持续喷油 导致共轨输出的油量超过一定限值 流量限制器则会关闭该喷油器的供油通道上 原理 由于弹簧和节流孔的作用 使限制阀向下移动的量随喷油速率增加而增大 喷油器异常泄漏使 喷油 速率和喷油量超过正常喷油最大值 限制阀完全关闭停止给喷油器供油 1 进油孔 2 堵头 3 限制阀 4 弹簧 5 壳体 6 出油孔 7 阀座 8 节流孔 2020 2 5 113 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 4 共轨 限压阀位置 一般安装在输油泵内或共轨上 功用 限制共轨中的最高压力 原理 弹簧的预紧力根据规定的共轨最高压力调定 阀左侧承受的共轨压力超过右侧的弹簧力时 阀右移离开阀座 共轨中的燃油经限压阀流回油箱或输油泵进油侧 使共轨压力下降 1 共轨侧进油口 2 阀头 3 油孔 4 阀 5 弹簧 6 空心螺塞 7 阀体 8 回油口 2020 2 5 114 九 柴油机电控燃油喷射系统主要附件 5 调压阀位置 一般安装在输油泵出口或共轨上 功用 根据ECU的指令实现对共轨压力的闭环控制 原理 占空比控制型电磁阀 与限压阀的主要区别 限压阀限制的最高压力取决于弹簧力 只能在其限制的最高压力附近调节压力且响应速度慢 调压阀则可在宽广的范围内按ECU指令调节油压 且响应速度快 1 球阀 2 电枢 3 电磁线圈 4 弹簧 5 线束连接器 2020 2 5 115 十 柴油机电控燃油喷射系统主要元件的检修 1 主要传感器的检测燃油温度传感器的检测 宝莱柴油机燃油温度传感器电路a 电路图b 线束连接器 2020 2 5 116 燃油温度传感器的检测方法 从发动机上拆下传感器 用万用表分别测量传感器两端子与传感器壳体之间的电阻 其电阻应为无穷大 将燃油温度传感器和温度计放到盛水的烧杯