《汽车发动机电控系统检修》-《汽车发动机电控系统检修》-项目9

项目９柴油机电控燃油供给系统检修９.１柴油机电控燃油供给系统概述９.２柴油机电控共轨系统油路９.３柴油机共轨系统电控控制９.４柴油机共轨系统故障诊断返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述９.１.１柴油机基础知识１．柴油柴油是轻质石油产品，复杂烃类（碳原子数为１０～２２）混合物，分为轻柴油（沸点范围为１８０℃～３７０℃）和重柴油（沸点范围为３５０℃～４１０℃）两大类。汽车发动机燃料使用轻柴油。与汽油相比，柴油能量密度高，燃油消耗率低。由于柴油具有低能耗，所以一些小型汽车甚至高性能汽车也采用柴油。柴油的主要性能指标包括蒸发性、发火性、黏度和凝点等。柴油的各项性能对其燃烧过程有很大的影响，甚至造成故障以致无法工作。蒸发性：柴油蒸发性越好，越有利于可燃混合气的形成和燃烧。下一页返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述发火性：指燃油的自燃能力。柴油的发火性用“十六烷值”表示，十六烷值越高，发火性越好。但十六烷值高的柴油的凝点也高，因而蒸发性差。故通常汽车用柴油的十六烷值应在４０～５０范围内。黏度：决定燃油的流动性。黏度越大，流动性越差。黏度随温度而变化，温度高，黏度小。凝点：柴油冷却到开始失去流动性的温度。凝点过高，发动机将无法工作。根据ＧＢ１９１４７－２０１３规定，车用轻柴油按凝点分为５，０，－１０，－２０，－３５，－５０六个牌号，各牌号分别适用于当地风险率为１０％且最低气温在８℃，４℃，－５℃，－１４℃，－２９℃，－４４℃以上的地区。例如，若当地当月风险率１０％的最低气温为－１０℃，则应选用－２０号柴油。上一页下一页返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述２．柴油机可燃混合气形成与燃烧柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。当活塞接近压缩上止点时，柴油喷入气缸，与高温高压的空气接触、混合，经过一系列的物理、化学变化才开始燃烧。之后便是边喷射、边混合、边燃烧。其混合气的形成和燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程，其主要特点是：１）燃料的混合和燃烧是在燃烧室内（气缸内）进行的。２）混合与燃烧的时间很短，为０.００１７～０.００４ｓ。３）柴油黏度大，不易挥发，必须以雾状喷入。上一页下一页返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述４）可燃混合气的形成和燃烧是同时、连续、重叠进行的，即边喷射、边混合、边燃烧。柴油机可燃混合气的形成和燃烧可以分为四个阶段，如图９－１所示。３．柴油机的排气污染及控制柴油机排放有害物及形成机理：碳氢化合物ＨＣ：未燃燃油、润滑油及其裂解和部分氧化的产物。一氧化碳ＣＯ：不完全燃烧物。氮氧化合物ＮＯｘ：高温富氧下形成，多为ＮＯ。上一页下一页返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述颗粒物ＰＭ：干炭烟、硫酸盐及其吸附的可溶性有机物（ＳＯＦ）。硫氧化合物ＳＯｘ：燃料中的Ｓ燃烧形成。二氧化碳ＣＯ２：柴油机排放中，重点解决ＮＯｘ和ＰＭ排放过大问题，如表９－１和表９－２所示。９.１.２柴油机电控技术的发展历史和分类１．发展历史日益严格的排放法规和节约能源的要求为柴油机电控技术提供了发展的动力。从２０世纪７０年代，国外开始开发柴油机电控技术。上一页下一页返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述之后，英国卢卡斯公司、德国博世（ＢＯＳＣＨ）公司、奔驰汽车公司、西门子（ＳＩＭＥＮＳ）公司、美国通用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、德尔福公司（ＤＥＬＰＨＩ）、日本五十铃汽车公司、小松制作所、电装（ＤＥＮＳＯ）公司等都竞相开发新产品并投放市场。早期的柴油机电控是在原来的机械式供油系统的基础上，对喷油控制部件进行改造，加上电控系统的传感器、ＥＣＵ和执行器等，以获得精确的喷油量。因此其控制比较单一，精度也不是很高。随着电控技术的发展，柴油机电控技术日趋成熟，由过去的单一喷油控制逐步发展到全方位控制，控制项目越来越多，控制精度也越来越高。上一页下一页返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述目前，柴油机普遍采用了高压共轨供油系统，同时还采用了进气控制、怠速控制、增压控制、废气再循环控制、选择性催化还原技术、配气正时控制和起动预热控制等电控系统。这些电控技术的应用，保证了柴油发动机能够满足更加严格的排放法规的要求，同时，发动机的功率增大、油耗降低、噪声减少、怠速更稳定、冷车起动性能更好。而且，电控发动机的故障自诊断及故障保护功能能够及时发现故障并保护发动机不会出现更大损坏。２．分类按照供油系统结构分：１）电控直列泵；上一页下一页返回９.１柴油机电控燃油供给系统概述２）电控分配泵；３）电控泵喷嘴；４）电控单体泵；５）电控共轨。前４种电控供油系统是在原机械供油基础上进行改造，加上相应传感器、执行器和ＥＣＵ而形成的。由于受结构限制，无法满足日益严格的排放法规的要求，因此，在汽车上使用越来越少。而电控共轨技术越来越成熟，能够满足更加严格的排放法规的要求，在汽车用柴油机上的应用越来越广。上一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路９.２.１柴油机电控共轨系统的组成和基本原理１．组成柴油机电控共轨系统一般由两大部分组成：油路部分和电路部分，如图９－２和图９－３所示。１）燃油供给部分：包括低压油路、高压油路和回油油路。①低压油路：油箱、燃油泵、滤清器、低压油管等；②高压油路：高压泵、油轨组件、喷油器、高压油管等；③回油油路：回油管。２）电控部分：包括传感器、执行器和控制器。下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路①传感器：轨压传感器、机油压力传感器、增压压力传感器、水温传感器、加速踏板位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴转速传感器等。②执行器：流量计量单元（油压调节器）、喷油器等。③控制器：ＥＣＵ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ或ＥＣＭ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＭｏｄｕｌｅ或ＥＤＣ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｉｅｓｅｌＣｏｎｔｒｏｌ。２．基本工作原理如图９－４所示，低压油泵将燃油从油箱泵出，经滤清器过滤送入高压油泵，高压油泵将燃油加压到最高２５０ＭＰａ，经共轨管蓄压再送到喷油器，ＥＣＵ根据各传感器的信号，精确控制喷油压力和喷油器的开始喷油时间及喷油量。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路安装在共轨管上的油轨压力传感器随时将压力信号传递到ＥＣＵ，ＥＣＵ再根据运行需要，控制油压调节器对喷油压力进行实时调节，实现了喷油压力的闭环控制。９.２.２喷油器１．作用高压共轨柴油机喷油器的作用主要是将柴油雾化喷入燃烧室，并且均匀分布。发动机电脑通过喷油器精确控制其喷油量、喷油正时和喷油规律。２．类型按照执行器驱动原理，可分为电磁阀式和压电式。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路按照喷油嘴针阀的控制方式，可分为液压伺服式和直接控制式。按照控制针阀的结构，可分为锥面阀式、球阀式和平面阀式。按照喷油器回油方式，可分为低压式、高压式和无回油式。３．电磁阀式喷油器１）结构组成电磁式喷油器外形如图９－５所示。一般由三部分组成：孔式喷油嘴、液压伺服系统和二位二通高速电磁阀，如图９－６所示。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路２）工作过程当电磁阀不通电时，电磁阀关闭，不喷油。当线圈不通电时，不产生电磁吸力，衔铁和球阀在弹簧力的作用下向下将释放控制孔关闭。从共轨管来的高压燃油经充油控制孔进入针阀杆上方的空间，此时由于释放控制孔关闭，故高压油对针阀杆产生向下的压力。同时高压燃油向下进入喷油针阀压力环下方空间，对针阀杆产生向上的压力，针阀弹簧对针阀产生向下的压力，由于针阀受到的两个向下的压力之和大于向上的压力，所以针阀将喷孔关闭，喷油器不喷油。当电磁阀通电时，电磁阀打开，喷油。线圈通电时，产生电磁吸力，衔铁和球阀在电磁力的作用下克服弹簧力向上运动，将释放控制孔打开。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路针阀杆上方空间的高压油经释放控制孔进入回油腔，由于充油控制孔的直径小于释放控制孔，所以针阀上方空间油压下降，燃油对针阀杆向下的压力减小。此时高压燃油对针阀杆产生的向上压力大于针阀受到的两个向下压力之和，针阀迅速向上运动将喷孔打开，喷油器开始喷油。当电磁阀断开时，电磁阀关闭，停止喷油。线圈断开时，电磁吸力消失，衔铁和球阀在弹簧力的作用下向下运动将释放控制孔关闭，停止回油。高压燃油重新经充油控制孔充满针阀杆上方的空间，针阀下降将喷孔再次关闭，喷油器停止喷油。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路图９－７所示为电磁式喷油器工作时，各个部位的工作情况。由图可以看出，从发动机电脑发出喷油器脉冲，到燃油开始喷射，存在约１ｍｓ的迟后时间。同样从发动机电脑停止喷油器脉冲，到燃油停止喷射，也存在约１ｍｓ的迟后时间。对柴油机喷油器，迟后时间越短越好。４．带液力增压的电磁式喷油器（１）结构组成如图９－８所示，带液力增压的电磁式喷油器是在电磁式喷油器的基础上，增加了一个阶梯形增压活塞４、增压电磁阀５和增压止回阀３以及相应油路。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路（２）工作过程不需要增压时，增压电磁阀５不通电，回油阀关闭，增压活塞上下表面受到的燃油压力相同，在增压活塞弹簧的作用下，活塞处于最高位置不动。此时喷油器工作过程与前面电磁阀式相同，发动机电脑通过控制喷油电磁阀通断，控制喷油器喷油和关闭。由于增压装置不工作，喷油压力与共轨管油压相同，相对较低，一般在２５０～９００ｂａｒ①范围内。需要增压时，增压电磁阀５通电，回油阀打开，增压活塞下方泄压，此时，活塞受到向下的油压力远大于弹簧力，活塞向下运动，活塞最下方空间燃油被压，压力增大，使得增压止回阀３关闭，喷油压力进一步增大。最大可增压到额定喷油压力２２００ｂａｒ。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路５．压电式喷油器（１）压电原理如果对压电晶体材料施加压力，便会产生电位差，称为正压电效应；反之如果对压电晶体材料施加电压，则会发生机械应力变形，称为逆压电效应。如图９－９所示，柴油机喷油器即利用了压电晶体的逆效应。压电晶体即陶瓷压电薄膜，其反应时间为０.１ｍｓ，即加电后０.１ｍｓ内晶体晶格发生变形。因此，其响应速度极快。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路（２）液压伺服压电式喷油器结构组成及工作过程ＢＯＳＣＨ公司液压伺服压电式喷油器结构如图９－１０所示，喷油器压电执行器的压电晶体堆是由３００多层陶瓷压电薄膜烧结而成的３０ｍｍ长的一块长方六面体，每一层的厚度为８０μｍ。液压放大器通过１∶１.５的杠杆将行程放大。压电式喷油器的工作原理与电磁式类似，只是驱动装置不同。通电时，压电晶体膨胀４０μｍ，液压放大器将行程放大１.５倍，打开泄油阀，喷油器开始喷油。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路（３）德尔福直接驱动压电式喷油器德尔福公司直接驱动压电式喷油器结构组成如图９－１１和图９－１２所示。德尔福直接驱动式喷油器针阀由压电晶体驱动器直接控制。压电晶体驱动器直接驱动喷油器针阀做初始提升，用于预喷；而一个液压放大器则帮助针阀做完全提升，用于完成大油量喷射。喷油器的喷雾动量和喷油精确度都得以提高，能够更快地在更高压力下（高达２０００ｂａｒ）将燃油注入柴油发动机燃烧室；同时，针阀开启、关闭更迅速，且与喷油压力无关，针阀速度超过３ｍ／ｓ，比伺服系统快３倍，系统得以在每个发动机工作循环内完成７次（或以上）喷射，在两次喷射之间可达到零间隔；上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路喷油器内的蓄压器避免了喷油器和供油之间的压力波，以及其对喷油针阀动作和喷油量的影响；通过发动机控制单元（ＥＣＵ）控制针阀提升比例，实现喷油速率在ＥＣＵ内可控。这就实现了怠速噪声、排放及满负荷性能的分别优化。德尔福直接驱动式喷油器无回油。６．喷油器的修正码在共轨系统中，有标准喷油器的概念，同一型号的喷油器，都按照标准喷油器的流量特性曲线进行加工制造，但即使再精确的加工，也难以保证不出现微小的偏差，在控制精度日益严格的今天，这种微小的偏差已经不能被忽略。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路怎么办呢？对，做记号！在出厂时做１００％的检测，把每一支喷油器都做上记号，哪个喷油器在哪个点的喷油量比标准喷油器大，哪个喷油器在哪个点的喷油量比标准喷油器小，全都记下，把测试得到的校正数据制成矩阵，然后再把矩阵转化成编码打印在喷油器上，这就是喷油器的修正码。喷油器的喷油量取决于电磁阀的加电时间，这样在装车时，只要输入了修正码，ＥＣＵ就能识别该喷油器的喷油特性，并对加电时间做相应的修正，让该喷油器在每一个工况点的喷油量都回到与标准喷油器一样的目标值。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路９.２.３高压供油泵及油压调节装置１．作用向共轨管提供喷油所需的高压柴油，调节共轨管油压。２．类型共轨系统的高压泵品种极多，按照不同的划分方式有以下几种分类：１）按凸轮轴结构，可分为内凸轮高压泵（ＨＰ２）和外凸轮高压泵（ＣＰ１＼２＼３＼４等等）；２）按柱塞数量，可以分为单柱塞、双柱塞、三柱塞和四柱塞高压泵；上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路３）按照柱塞的排列方式，可以分为单柱塞、直列泵、Ｖ型泵、对向柱塞泵、径向三柱塞高压泵等；４）按照调压方式分，可以分为入口调节式、出口调节式、预行程调节式高压泵；５）按照最大工作压力分，一般分为１３５０ｂａｒ、１４００ｂａｒ、１６００ｂａｒ、１８００ｂａｒ、２０００ｂａｒ、２５００ｂａｒ、３０００ｂａｒ高压泵等。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路３．径向三柱塞高压供油泵（１）结构组成如图９－１８所示，主要由泵体、驱动轴、偏心凸轮、高压泵柱塞、单向阀、进出油阀、电磁断油阀、压力调节器等组成，有的还带有低压油泵。（２）工作过程如图９－１８所示，内偏心轮旋转，驱动外凸轮运动，外凸轮推动柱塞向外侧运动，产生高压油，压开出油阀送入共轨管。偏心轮凸起部分离开柱塞时，回位弹簧将柱塞压回，进油阀打开，低压油进入泵腔，准备下一次压油。泵的转速是发动机转速的一半，驱动凸轮旋转一圈三个柱塞分别供油一次。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路（３）油压调节器共轨管油压调节装置装在高压油泵上，有三种调节方式：入口调节、出口调节和预行程调节。油压调节装置装于高压油泵的进油口，通过调节进油量来调节共轨管油压的型式属于入口调节。油压调节装置装于高压油泵的出油口，通过调节回油量来调节共轨管油压的型式属于出口调节。图９－１９所示为出口调节方式。出口调节式油压调节器的结构如图９－２０所示，主要有弹簧、电磁线圈、电枢和密封球阀等。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路其工作情况如下：电磁线圈不通电时，没有电磁吸力，密封球阀在弹簧力的作用下压向阀座，维持约１０ＭＰａ的油压力，当油压力大于１０ＭＰａ时，球阀被压开，泄压。当通电时，产生电磁力，电磁力的方向与弹簧力的方向相同，作用于球阀的压力加大，则与之相平衡的油压力加大。电脑向电磁线圈输入占空比（ＰＷＭ）信号，其占空比越大，平均电流越大，电磁力就越大，则维持的共轨管油压就越高。４．直列双柱塞式高压供油泵（１）结构组成如图９－２１所示，主要由泵体、驱动部分凸轮轴、滚轮组件、柱塞、出油阀、流量计量阀、低压输油泵等组成。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路有些高压油泵上装有判缸传感器（Ｇ传感器），安装时必须注意正时标记。（２）工作过程其驱动轴上共有２个凸轮，每个凸轮有三个凸齿（６缸发动机），每转一圈，每个凸轮供油三次，由于两个凸轮错开６０°布置，使两个柱塞交替供油，即驱动轴转一圈，供油６次，间隔角为６０°。由于发动机与油泵转速比为２∶１，所以发动机曲轴转２圈每个气缸做功一次，６缸发动机共做功６次，而高压油泵柱塞压油６次，保证供油压力均匀，减小了压力波动。对不同缸数的发动机，每个凸轮上的凸齿数不同，４缸发动机有２个凸齿，６缸３个，８缸４个。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路（３）流量计量阀直列双柱塞高压供油泵安装的流量计量阀属于入口调节式，其结构如图９－２２所示，由壳体、枢轴、电磁线圈和控制柱塞等组成。其工作情况如下：电磁阀不通电时，在柱塞弹簧５的作用下，控制柱塞处于最大供油位置；电磁阀通电时，电磁力使枢轴推动控制柱塞向下运动，减小供油量。电脑通过占空比信号控制柱塞在不同的位置，以调节供油量和供油压力。装有泵控制阀（ＰＣＶ）式压力调节装置（预行程式）的直列双柱塞高压泵如图９－２３所示。泵控制阀（ＰＣＶ）式压力调节装置（预行程式）的工作原理如图９－２４所示。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路工作原理：进油过程：柱塞下行时，ＰＣＶ阀不通电，阀门处于打开状态，燃油进入柱塞腔。空压缩行程：柱塞上行，ＰＣＶ阀仍不通电，阀门仍处于打开状态，柱塞腔的燃油受压回流，不供油。压油过程：柱塞上行到一定位置，电脑控制ＰＣＶ阀通电关闭，柱塞腔产生压力，压开出油阀，向共轨管供油，直到柱塞达到上止点，供油结束。当ＰＣＶ阀关闭时刻改变时，供油量发生变化，供油压力随之改变。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路５．转子式高压泵１）结构组成如图９－２５所示，转子式高压泵主要由泵体、驱动轴、滚动凸轮、滚轮、滚轮座、柱塞、燃油计量阀和叶片式低压输油泵等组成。如图９－２６所示，驱动轴带动转子旋转，柱塞往复运动，空间增大时，低压油从进油阀进入；空间减小时，高压油从出油阀压出。９.２.４高压共轨组件高压共轨组件结构如图９－２７所示，包含共轨管、限压阀、共轨油压传感器和流量限制器。共轨管由钢管锻造，内径为１０ｍｍ，长度为２８０～６００ｍｍ。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路９.２.５柴油滤清器柴油机有两级滤清器，第一级为粗滤器（有的称为辅滤器），带有油水分离器，主要用于过滤１０μｍ（红细胞８μｍ）的杂质并分离燃油中的水分。有的粗滤器装于低压输油泵（机械式）之前，有的装在低压输油泵（电动燃油泵）之后。第二级为细滤器（有的称为主滤器），主要用于过滤２μｍ（细菌级）的杂质，一般细滤器装于低压输油泵（机械式）之后。粗滤器结构如图９－３１和图９－３２所示。由图９－３１和图９－３２可以看出，除过滤杂质的功能外，粗滤器上还带有油水分离装置，可以分离燃油中的水分，水分在滤清器下方储存，当水分过多时，装在滤清器下方的水传感器接通，点亮仪表盘指示灯，提醒司机及时放水。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路水传感器出现故障，发动机故障检测灯点亮，存储故障码，同时发动机进入减转矩保护模式，出现功率不足现象。柴油发动机低压油路一般装有手油泵，其作用主要是排除低压油路的空气。有的直接装于粗滤器上，如图９－３１所示。如图９－３１所示滤清器安装有一套燃油加热系统，通过安装在滤清器座上的一个油温传感器（温控开关）来探测流过滤清器的燃油温度，当燃油温度降低到约－３℃或更低时，温控开关会接通继电器并为燃油加热器元件供电，直接加热流过滤清器的燃油。当燃油温度达到约２℃或更高时，温控开关会切断燃油加热器的供电。当车辆在严寒地区使用时，这个功能可以确保车辆不会由于燃油的流动性变差而受到大的影响。上一页下一页返回９.２柴油机电控共轨系统油路据统计，燃油系统８５％以上的故障都是由于水或者灰尘等造成的，所以注意燃油系统的维护保养，避免水或灰尘等混入燃油中十分重要。９.２.６低压输油泵共轨系统燃油系统低压输油泵主要用于将燃油从油箱输送到高压油泵。根据驱动方式不同，低压输油泵可以分为电动式和机械式。电动式多用于小型汽车，用电动机驱动，多装于燃油箱内；机械式多用于中、重型商用车，装于高压油泵上，利用高压油泵凸轮轴驱动。上一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制柴油机共轨系统的电控部分包括以下三部分：１）传感器：轨压传感器、机油压力传感器、增压压力传感器、水温传感器、加速踏板位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴转速传感器等。２）执行器：流量计量单元（油压调节器）、喷油器等。３）控制器：电子控制单元（ＥＣＵ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）或电子控制模块（ＥＣＭ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＭｏｄｕｌｅ）或电子柴油机控制模块（ＥＤＣ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｉｅｓｅｌＣｏｎｔｒｏｌ）。下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制９.３.１柴油机电控共轨系统的控制１．控制功能概述共轨柴油机电控系统，具有以下控制功能：燃油喷射控制；怠速控制；进气控制；增压控制；废气再循环控制；选择性催化还原控制；起动预热控制；巡航控制；故障自诊断及失效保护功能等。电控柴油机最基本的功能就是精确控制柴油的喷射量和喷射正时。发动机ＥＣＵ根据各个传感器的信号确定最佳喷油量和喷油时刻，控制喷油器喷油。决定基本喷油量和喷油时刻的两个信号是：发动机转速传感器信号和加速踏板位置传感器信号。其他传感器信号用于对喷油量和喷油时刻修正，以适应不同工况、不同工作条件变化的需要。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制柴油机喷油器的喷油速率和喷油规律对发动机的动力性、经济性、排放和噪声都有很大的影响。因此，除了在喷油器的结构上采取相应的措施外，利用发动机ＥＣＵ对喷油器进行控制，以获得最佳喷油速率及喷油规律，也是共轨柴油机电控系统很重要的一个功能。喷油速率：单位曲轴转角的喷油量。喷油规律：喷油速率随曲轴转角的变化规律。电控共轨柴油机可以利用多次喷射技术获得良好的喷油规律。多次喷射：将每个工作循环的喷油过程分成几段进行，每段喷油相互独立。多次喷射的目的是控制燃烧速率，改善燃烧条件，降低噪声，减少废气排放，减少燃料消耗。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制国三排放标准阶段，许多发动机采用二次喷射，即预喷射和主喷射；进入国四排放阶段，升格为三次喷射，即预喷射、主喷射和后喷射；随着排放标准的提高，更多次的喷射（五次甚至七次喷射）应用会越来越多，同时对喷油器的响应性要求也就更高。电控共轨柴油机的喷油压力控制采用闭环控制。利用装于共轨管的油压传感器，检测油压大小，并将信号传递到ＥＣＵ，ＥＣＵ根据传感器信号，分析判断油压是否合适，再发出指令，通过装于高压油泵的油压调节装置对共轨管油压进行调节，调节的结果又通过油压传感器反馈回ＥＣＵ，实现了闭环控制。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制怠速控制：由于发电机、空调、动力转向等辅助装置工作状态的变化引起柴油机负荷变化，导致发动机转速变化。共轨柴油机通过反馈控制系统控制怠速喷油量，将怠速转速控制在目标转速。进气节流控制：系统通过控制节气门的开度，控制进气量，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，减轻发动机的振动。进气涡流强度控制：系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速负荷下组织不同强度进气涡流，改善燃烧质量，提高动力性、经济性，降低排放和污染。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制增压控制：电控系统控制根据转速、负荷及增压压力信号控制废气旁通阀开度或废气喷射器叶片角度、涡轮增压器废气进口截面大小控制增压器工作状态和增压压力，改善柴油机转矩特性，提高加速性，降低排放和噪声。废气再循环控制：根据转速和负荷，调节ＥＧＲ阀开度，调节ＥＧＲ率，减少排气中的ＮＯｘ排放量。与汽油机电控系统相同。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来改善柴油机低温起动和低温怠速运转。２．ＥＣＵ的具体功能１）喷油方式控制：多次喷射。２）喷油量控制：喷油量自学习控制、减速断油控制。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制３）喷油正时控制：主喷正时、预喷正时和正时补偿。４）轨压控制：正常和快速轨压控制、轨压建立和超压保护、喷油器泄压控制、轨压（跛行回家）控制。５）扭矩控制：瞬态扭矩、加速扭矩、低速扭矩补偿、最大扭矩控制、瞬态冒烟控制、增压器保护控制。６）过热保护。７）各缸平衡控制。８）ＥＧＲ控制。９）ＶＧＴ控制。１０）辅助起动控制（电动机和预热塞）。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制１１）系统状态管理。１２）电源管理。１３）故障诊断。３．控制策略了解电控共轨系统的控制策略，有利于柴油机故障原因的准确判断。（１）发动机起动过程的控制策略发动机起动时，ＥＣＵ控制喷油器喷油的两个条件是：共轨管油压超过最小设定值（一般大于１０ＭＰａ）；同步信号正常，即曲轴传感器信号达到触发阈值、凸轮轴位置传感器信号正常并且相位正确。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制判缸过程：ＥＣＵ根据曲轴传感器信号和凸轮轴位置传感器信号的相位关系判断发动机运行的角度相位并计算发动机转速，判缸成功后才能开始喷油。如果任一传感器信号出现故障或同步关系错误，则发动机无法起动。运行过程中出现此类故障则立即停机。起动过程的基本喷油量是以发动机转速和冷却液温度信号为基础计算的，水温越低或转速越低，起动油量越大。起动过程中，ＥＣＵ根据环境的变化可以对共轨管油压、主喷射正时、预喷射油量和预喷射正时进行调节。（２）失效控制策略当柴油机电控系统出现故障时，ＥＣＵ根据故障对发动机工作的影响大小，控制发动机在不同的状态下运行，称为失效策略。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制失效策略一般分为四级。１）第一级：缺省值，即某信号失效后用替代值的方法控制发动机运行。２）第二级：减扭矩，即某信号失效后减小发动机扭矩运行，以防止损坏。当发生以下几种情况时，发动机进入减扭矩运行状态：①大气压力传感器失效；②增压压力传感器失效；③进气温度传感器失效；④轨压传感器信号漂移；上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制⑤油轨压力闭环控制故障；⑥传感器参考电压故障。进入减扭矩运行状态时，故障灯点亮，产生相应故障码，外特性油量减少一个百分比（如８０％），发动机转速不高于某一转速（如１７００转左右），在限制范围内，加速踏板仍然起作用。此时，发动机整体表现动力不足，发动机转速受限。３）第三级：跛行回家（ＬｉｍｐＨｏｍｅ）。控制发动机以稍高于怠速的状态运行。当发生以下几种情况时，发动机进入跛行回家的状态：①曲轴传感器失效；上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制②凸轮轴位置传感器失效；③共轨油压传感器失效；④燃油计量阀失效；⑤加速踏板位置传感器失效。４）第四级：发动机停机。当ＥＣＵ判断出现油轨压力持续超高（２ｓ）或控制器模数转换功能错误的故障时，发动机停机，同时点亮故障灯，产生相关故障码。上一页下一页返回９.３柴油机共轨系统电控控制（３）热保护功能当发动机水温过高或进气温度过高时，可能会造成发动机及喷油系统损坏，因此应设置热保护功能，水温或气温达到设定温度时，进入保护状态，减少喷油量，降低发动机功率。９.３.２柴油机电控共轨系统的传感器柴油机电控共轨系统的主要传感器如表９－４所示。上一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断９.４.１故障自诊断控制器（ＥＣＵ）具有故障自诊断功能，一旦ＥＣＵ检测出电喷系统故障，将产生对应的故障码并存入内存，依照故障的严重等级，自动进入不同的失效保护策略。大部分情况下，失效保护策略仍能保持发动机以降低功率的方式继续工作；少数极其严重的故障，失效保护策略会停止喷油。１．人工读取故障码和清除驾驶室仪表板安装有黄色（有的为红色）的电控系统故障指示灯，打开点火开关后，系统对故障灯的线路进行自检，点亮故障灯，如无故障，则故障灯在２ｓ后熄灭。电喷系统出现故障后点亮；电喷系统故障消失后，故障指示灯在下一运转循环自动熄灭。下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断（１）通过故障指示灯读取故障码１）点火开关处于“ＯＮ”；２）待机与运行工况下均可进行；３）按下／松开诊断请求开关即可激活闪码；４）每一次操作只闪烁一个故障码，依次进行即可读完所有故障码。有的闪码是两位数，有的是三位数。如图９－４２所示的故障代码为５５３。（２）故障码清除１）发动机熄火；上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断２）将点火钥匙关闭，至少关闭２０ｓ以上（等ＥＣＵ内部主继电器断开）；３）打开故障请求开关；４）打开点火钥匙；５）打开点火钥匙后４～８ｓ迅速关闭故障请求开关（时间的掌握非常重要）；６）再打开故障请求开关，故障码清除。２．故障检测仪读取故障码利用发动机故障诊断仪读取故障码不仅方便，而且能够直接读出故障部位、产生原因等信息，而且发动机故障诊断仪还具有很多其他方面的功能，给故障诊断提供了极大的方便。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断所以得到了广泛的应用。故障诊断仪的型号很多，使用过程中可参考使用说明书进行操作。故障诊断仪的主要功能如下：１）电控单元的识别；２）读取故障码、清除故障码；３）数据流监测；４）执行器测试；５）功能测试；６）具有万用表的相关功能；上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断７）维修指导；８）ＥＣＵ刷新；９）电控喷油器信息输入。９.４.２常见故障诊断方法１．诊断说明电控发动机的故障并不一定是电喷系统的问题，在大多数情况下，故障仍然与常规发动机相同。对电控发动机进行故障诊断，要熟悉常规发动机的故障判断；要熟悉该车型共轨系统的工作原理；要熟悉电控发动机线束和控制策略。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断２．无法起动、起动困难、运行熄火故障原因、表现及维修建议（１）电喷系统供电电源故障故障表现：通电自检时故障指示灯不亮；诊断仪无法连通；油门接插件没有５Ｖ参考电压。开钥匙时故障灯是否会自检（亮一下）。维修建议：检查电喷系统线束及保险，特别是点火开关方面（包括保险丝，改装车还应看点火钥匙那条线是不是接在钥匙开关“ＯＮ”挡上）。（２）蓄电池电压不足故障表现：万用表或诊断仪显示电压偏低；专用工具测电瓶在起动时有电压降；起动机拖转无力；大灯昏暗。打马达时，马达声音是否运转有力。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断维修建议：更换蓄电池或充电；利用对接线，与其他车辆的电瓶进行对接，帮助起动。（３）无法建立工作时序故障表现：诊断仪显示同步信号故障；示波器显示曲轴、凸轮轴工作；相位错误。线路是否连接完好；曲轴位置传感器上是否有异物或者划痕。维修建议：检查曲轴、凸轮轴信号传感器是否完好无损；检查其接插件和导线是否完好无损。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断（４）预热不足故障表现：高寒工况下，没有等到冷起动指示灯熄灭就起动；万用表或诊断仪显示预热过程蓄电池电压变动不正常。维修建议：检查预热线路是否接线良好；检查预热塞电阻水平是否正常；检查蓄电池电容量是否足够。（５）ＥＣＵ软、硬件或高压系统故障故障表现：诊断仪显示模数转换模块故障；存在轨压超高的故障。维修建议：确认后，更换ＥＣＵ；轨压过低检查。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断（６）喷油器不喷油故障表现：怠速抖动较大；高压油管无脉动；诊断仪显示怠速油量增高；诊断仪显示喷油驱动线路故障。维修建议：检查喷油驱动线路（含接插件）是否损坏、开路、短路；检查高压油管是否泄漏；检查喷油器是否损坏、积炭。（７）高压泵供油能力不足故障表现：诊断仪显示轨压偏小。维修建议：检查高压油泵是否能够提供足够的油轨压力；检查燃油计量阀是否损坏；检查低压油路是否供油畅通、喷油器是否卡死、高压油管是否裂等。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断（８）轨压持续超高故障表现：诊断仪显示轨压持续２ｓ高于设定值。维修建议：检查燃油计量阀是否损坏；检查燃油压力泄放阀是否卡滞。（９）轨压传感器损坏故障表现：艰难起动后存在敲缸、冒白烟等现象。维修建议：检查拔掉轨压传感器后能否顺利起动。（１０）机械组件故障故障表现：油路不畅、油路有气、输油泵进口压力不足；起动电动机损坏；阻力过大，缺机油或者未置空挡；进、排气门调整错误等。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断维修建议：检查燃油、机油路；检查进、排气路；检查滤清器是否阻塞等。３．跛行回家模式（故障指示灯亮）故障原因、表现及维修建议（１）仅靠曲轴信号运行故障表现：诊断仪显示凸轮信号丢失；对起动时间的影响不明显。维修建议：检查凸轮传感器信号线路；检查凸轮传感器是否损坏。（２）仅靠凸轮信号运行故障表现：诊断仪显示曲轴信号丢失；起动时间较长（例如４ｓ左右），或者难以起动。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断维修建议：检查曲轴传感器信号线路；检查曲轴传感器是否损坏。４．加速踏板失效，且发动机无怠速（转速维持在１１００ｒ／ｍｉｎ左右）故障原因、表现及维修建议加速踏板故障：故障表现：怠速升高至１１００ｒ／ｍｉｎ，加速踏板失效；诊断仪显示第一、二路加速踏板信号故障；诊断仪显示两路加速踏板信号不一致；诊断仪显示加速踏板卡滞。维修建议：检查加速踏板线路（含接插件）是否损坏、开路、短路；检查加速踏板电阻特性；检查加速踏板是否进水。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断５．热保护引起功率、扭矩不足，转速不受限故障原因、表现及维修建议故障原因：水温过高导致热保护；进气温度过高导致热保护；燃油温度传感器、驱动线路故障；进气温度传感器、驱动线路故障；水温传感器、驱动线路故障。维修建议：检查发动机冷却系统；检查发动机供油系统；检查发动机气路；检查水温传感器本身或信号线路是否损坏；检查气温传感器本身或信号线路是否损坏。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断６．电控系统进入失效模式后导致功率、扭矩不足的故障原因、表现及维修建议故障原因：轨压传感器损坏或线路故障；ＭｅＵＮ驱动故障，阀损坏或线路故障；诊断仪显示加速踏板无法达到全开等；油轨压力传感器信号漂移；高压油泵闭环控制类故障；增压压力传感器损坏或线路故障。维修建议：诊断仪显示轨压位于７００～７６０ｂａｒ，随转速升高而升高，则可能是燃油计量阀、驱动线路损坏；诊断仪显示轨压固定于７７７ｂａｒ，可能为轨压传感器或线路损坏；发动机最高转速被限制在１６００～１７００ｒ／ｍｉｎ；回油管温度明显升高。上一页下一页返回９.４柴油机共轨系统故障诊断油轨压力信号漂移，检查物理特性，更换；高压油泵闭环控制类故障，首先检查高压油路是否异常，否则更换高压泵；上述原因