索菲姆电控共轨柴油机及整车匹配新技术.doc

南京依维柯索菲姆电控共轨柴油机及整车匹配新技术2.3 电控共轨系统的架构如图4，是索菲姆8140.43S 发动机共轨燃油系统的架构，分为燃油供应系统和电子控制系统两部分，系统零部件的组成及在汽车上的布置见图5。共轨柴油喷射系统（Common Rail System）是随着世界范围内对柴油机排放要求的提高以及电子控制技术的发展而产生的新一代燃油系统，它相对于其他燃油系统，在排放、噪声、振动和经济性等要求方面，具有极大的优越性。欧美汽车发达国家已研制出成熟的共轨柴油机，并在汽车上获得应用。相比而言，我国对于共轨柴油喷射系统的研发和应用，还差距甚远。南京依维柯公司为了满足中国实施的柴油车欧排放标准要求，从依维柯公司引进了索菲姆8140.43S 发动机,它是国内首例达到欧排放标准的小型柴油机。引进之初，依维柯公司和博世公司都持谨慎态度，因为索菲姆8140.43S 共轨发动机比之前以凸轮轴驱动的索菲姆2.8L 柴油喷射系统，在共轨、电控技术以及对中国燃油品质和环境适应性要求方面,难度大很多。南京依维柯公司经过严格的二次开发,国产化索菲姆8140.43S 发动机已经正式下线，装配该发动机的都灵V 汽车也已投产并取得了很好的市场表现。 2 柴油发动机的电控共轨技术2.1 概述为了降低排放中的微粒，要求特别高的喷射压力。如图1，索菲姆8140.43S 柴油发动机采用博世EDC MS6.3 电控共轨系统（ 注: EDC 是ElectronicDiesel Control 的缩写，6.3 代表控制单元的版本） ,它能适应柴油机高度复杂的控制需要，最高喷射压力可达135MPa，最高转速可达6000r/min。其中,“ 燃油轨（ 共轨） ”是储存燃油的公共油轨，它使喷射时间能够自由地组织，完全与系统压力独立。“ 高压泵”用来生成喷射压力，它和燃油的喷射过程是独立的，生成的高压燃油被储存在共轨中等待着喷射。“ 电磁喷油器”具有预喷功能，在主喷之前百万分之一秒内，少量的燃油被喷进了气缸压燃，预加热燃烧室。预热后的气缸使主喷射后的压燃更加容易，缸内的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧，将缸内温度增加200250，降低了排气中的碳氢化合物。“ 电子控制单元ECU”是共轨系统的控制中心，它计算需要的燃油喷射量、喷射始点和喷射压力，控制喷油器中的电磁阀的动作，使得每一气缸的燃油喷射始点是完全独立控制的。2.2 发动机的基本参数索菲姆8140.43S 共轨发动机的基本参数见表1及图2、图3。由于索菲姆8140.43S共轨发动机是在索菲姆机械2.8升柴油机的基础上，通过将传统机械式燃油喷射系统改为博世共轨喷射柴油喷射系统及发动机管理系统、并对气缸盖等相关部件进行相应改进而成的，它与仍在生产的索菲姆2.8L机械柴油机有较大的继承性和通用性，所以将它应用到南京依维柯都灵V汽车上时，在安装布置方面并未遇到太多困难，汽车动力性能和环保性能也有提高，而困难之处有三个方面：一是如何使发动机共轨零件与汽车外围共轨零件按规定的控制策略进行连接，使整个共轨系统得以有效运行；二是使汽车适应中国柴油品质和气候条件；三是建立EOL（End Of Line）工作站，以满足电控单元的在线自动化编程。因此可以说，索菲姆8140.43S共轨发动机匹配整车是一个复杂的系统工程。 （一）共轨系统专用零件的布置及技术特征如图6，共轨系统专用件分为发动机件和汽车外围件，前者是固定的，后者的选择和布置则因车而异。根据都灵V汽车的结构，共轨系统专用件被合理布置，分成发动机部件、底盘部件、发动机舱部件和驾驶室部件四个部分。 1发动机共轨专用件如图7，索菲姆8140.43S发动机上，分布着8个共轨专用件，其技术特征介绍如下。 凸轮传感器它是感应型传感器，安装在凸轮盖上。皮带轮作为声轮，上面有5个齿，即4+1用于相位识别，传感器的信号使电控单元在起动的同时识别发动机的相位，清楚哪一缸喷射。飞轮传感器 它与凸轮传感器是相同的零件，安装在飞轮壳上。飞轮作为声轮，上面有58个孔，传感器感应飞轮的行程变化信号及飞轮上每两个孔之间的距离信号，使电控单元识别活塞上死点，了解发动机转速，进行喷射控制和驱动发动机转速表。 冷却液温度传感器它是NTC型传感器，装在节温器上，测量发动机冷却液的温度，给电控单元提供发动机热态信号。 空气流量计它集成了温度传感器和压力传感器，装在发动机的进气歧管上。向电控单元提供空气压力和温度信号，电控单元根据每一个循环喷射燃油量，计算需要的空气流量。 “共轨”组件：它用来输送高压燃油进入喷射器，由以下部分组成：“共轨”：它能在起动、转速较低及流量增大时快速建立燃油压力。抑制流量的装置：当发生外部泄漏时，它能保护发动机或汽车的完整性。高压油管：一次性使用的钢制管。燃油压力传感器：测量“共轨”中的压力，电控单元根据其信号控制喷油压力。过压阀：在最高压力时保护发动机零部件，如果高压油管破裂，则发动机立即停机。 高压泵组件为博世CP1，用来提供供油系统最高为135MPa的压力。高压油泵由正时齿形带驱动，无需调整相位。它由以下部分组成：径向柱塞泵体：为具有三个柱塞的径向柱塞泵，它通过正时齿形带驱动，无需调整，总容积为0.7cc。压力调节器：是常开电磁阀，调节输送的燃油压力从25MPa到135MPa。第三柱塞关闭阀：当发动机转速超过4200r/min时它被激活，关闭第三柱塞，使汽车进入经济程序。 电磁喷油器为博世CR12、电磁控制喷射式，关键部件为喷嘴和电磁阀。电控单元根据各个传感器、信号生成器提供的信息，并根据储存的脉谱图（MAP），计算出最佳的喷射点和喷油量，通过控制喷油器高速电磁阀线圈的励磁时间来控制喷射时间，喷油量取决于喷油持续期（即取决于ECU发来的脉冲宽度）和喷油压力。 回油单元来自电动输油泵、高压泵和溢流管的过剩燃油通过回油单元流回油箱，一路燃油被输送到预热电磁阀，供柴油机低温起动之用，残余的返回油箱。校准孔保证系统在0.07MPa的背压之下。 2底盘共轨专用件如图16，包括电动燃油泵以及与柴油清洁和柴油冷却相关的零部件，技术特征如下。 电动燃油泵是一种带旁通管路、旋转式、容积可测量的电动泵，为供油系统提供低压燃油（将燃油从燃油箱输送到高压油泵，供油压力为2.5bar），装在燃油箱外。 油水分离器是供油管路的第一级过滤器，将燃油中存在的大的杂质和水进行过滤。当储水舱到达极限水位时，积水传感器发出报警信号，点亮仪表上对应的报警灯。 柴油滤清器总成由滤桶（-8）和水分离器（-9）组成，为滤纸式，滤芯过滤能力为5。旋下积水传感器可以将积水全部放出，它附带以下组件：燃油温度传感器：与冷却水温度传感器同件，向电控单元提供燃油温度信号，用于精确计算喷射到各个气缸的喷油量；积水传感器：积水容量大约为100Cm3，如超过限值，通过仪表报警灯指示积水。堵塞传感器：是一个微分压力传感器，当压力0.6bar时，点亮仪表指示灯（与积水报警灯共用）。加热电阻：当柴油温度低于6时，电子加热元件将柴油加热到大约15以后，再输送到电动输油泵；当柴油温度低于6时，电阻将柴油加热到最高15以后，再输送到高压泵，这样可以辅助冷起动。过压阀：用于回油，打开压力为1.8bar。 3发动机舱共轨专用件如图20，包括电控单元和油门位置传感器，技术特征如下。 油门位置传感器是一个电位计，带内置常开怠速开关。向电控单元提供油门控制信号。 电控单元（ECU）（附带大气压力传感器）分三个模块电路：传感器和信号生成器电路、微处理器电路和执行器电路。来自传感器和信号生成器的电信号传到ECU中，ECU通过对型号的评价和计算，生成触发执行器的相应电信号。ECU采用闭环控制，主要控制：喷射、预热、巡航、风扇、空调和报警灯，可兼容电子防盗装置。其“A”插座与发动机部件相连，“B”插座与其他部件相连。4驾驶室共轨专用件如图23，包括踏板开关、组合仪表、驾驶室电器组件，技术特征如下。 离合器踏板和制动踏板传感器是相同的零件，1个装在离合器踏板上，2个装在制动踏板上，同为常开开关，向ECU提供踏板控制信号。 中央配电盒在中央配电盒上设计布置了共轨电控系统专用继电器和保险丝。主要的继电器有主电源、预热塞、预热电磁阀、柴油滤清器加热、风扇离合器、制动信号、EOL工作站等。 组合仪表组合仪表参与到共轨系统中包括2个仪表和3只指示器。 EDC指示灯：指示共轨系统的运行状况。预热指示灯：当ECU执行预热起动程序时，进行过程指示；柴油滤清器指示灯：对油水分离器、柴油滤清器的积水、堵塞进行报警指示；车速表：将车速表传感器的信号转化成为ECU可以识别的