柴油机电控喷油技术

1、柴油机电控喷油技术,概述,电控柴油机发展的三个阶段 第一代：凸轮压油、位置控制 第二代：凸轮压油、时间控制 第三代：共轨蓄压、电磁阀时间控制,概述,电控柴油机的优点 输出功率大 油耗低 排放水平明显提高 噪声降低 稳定性强等,概述,柴油机电控燃油系统的组成 输入设备（传感器和开关） 电子控制单元ECU 执行器,概述,油门信号电压在略大于0伏和小于5伏之间的电压变化 单刀双掷开关的作用是向ECM提供怠速与非怠速信号,概述,进气温度传感器：检测进气温度。 冷却水度传感器：检测发动机温度。 燃油温度传感器：检测燃油温度。 机油温度传感器：检测机油温度。,概述,机油压力传感器 进气压力传感器 燃油压力

2、传感 大气压力传感器,压力传感器,概述,用于检测发动机运行速度与凸轮轴位置的传感器,速度和位置传感器,概述,单刀单掷开关 单刀双掷开关 双刀单掷开关,开关 -用于向ECM输入司机的操作指令,概述,电磁阀类型 常开/常闭型（ON/OFF） 脉宽调制型（PWM）,执行器-电磁阀,概述,用于实现小电流对大电流的控制 或者一个电路对多个电路的控制,执行器-继电器,概述,故障指示灯 停机警告指示灯 等待启动指示灯 保养提醒指示灯,执行器-指示灯,概述,电控燃油系统的主要功能,概述,喷油量控制-基本喷油量控制,概述,喷油量控制-怠速转速控制,概述,喷油量控制-怠速转速控制,概述,喷油量控制-不均匀油量补偿

3、控制,概述,喷油量控制-恒定车速控制,概述,喷油时间控制,概述,喷油时间控制,概述,喷油时间控制-修正,概述,喷油压力,概述,喷油率控制 多次喷射控制,概述,附加功能-故障自诊断功能,概述,如果汽车万一发生故障，ECU应将其故障部位控制在安全范围内，使驾驶员能够将汽车开到最近的修理厂去，这就是故障应急功能。,附加功能-应急功能,概述,随着计算机的普及，已经开发成功许多种车辆用电控系统。但是，各个系统都有自己的专用传感器，这是非常不经济的，而且系统很复杂。利用数据通讯可促进各控制系统的综合化。,附加功能-数据通讯,电控分配泵系统,概述,代表产品,日本电装公司的ECD-V系列电控分配泵 日本杰克塞

4、尔公司的COVEC-F电控分配泵 德国博世公司的ECD、VP系列电控分配泵,上述的电控分配泵都是在VE型分配泵的基础上实现电子控制的，基本上大同小异,电控分配泵系统,概述,分类-按喷油量、喷油时间的控制方法,位置控制 时间控制,电控分配泵系统,电控分配泵系统的组成和工作原理,传感器 ECU 执行器,电控分配泵系统,位置控制式电控分配泵系统,电控分配泵系统,位置控制式电控分配泵系统-ECDV1电控分配泵,特点： 采用线性电磁铁，通过杠杆来控制溢油环位置，从而实现喷油量控制，并由溢油环位置传感器作为反馈信号，实现闭环控制。 采用一个定时控制阀进行喷油正时控制 设置了供油提前器活塞位置传感器，形成喷

5、油正时闭环控制,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统,特点： 计算机内设有时钟，通过利用时钟，控制喷油终了时间，从而控制喷油量。控制喷油量终了的执行机构是电磁阀，对每一次喷油都进行控制，因此，可以取消其他的喷油量控制机构。另外，在时间控制方式中，电子回路计较简单。典型的时间控制式电控分配泵厂品有：日本电装ECDV3分配泵、德国博世公司的VP44型分配泵,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV3电控分配泵,工作原理： 在柱塞泵油阶段，当电磁溢流阀断电时，溢流阀打开，高压燃油立即泄压，停止喷油。喷油始点并不取决于电磁溢流阀关闭的时刻，而是取决于分配泵断面凸轮的行程，与采用溢油环改变

6、喷油终点以控制油量的方式一样。电磁溢流阀打开越晚，喷油量越多。端面凸轮行程始点就是图上喷油泵角度信号上的无齿段终点的信号,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV3电控分配泵,电磁溢流阀工作原理 ： 电磁溢流阀由一个小电磁阀（导向阀）和一个液压自动阀（主阀）组成。当电磁溢流阀通电时，高压燃油通过主阀上的小孔同时作用于主阀的背面。由于电磁溢流阀通电过程中线圈产生激磁，导向阀压在阀座上。主阀座面的密封截面小于主阀直径，作用于主阀背面的力大于作用于主阀正面的力，故主阀压向阀座。此时高压燃油不会溢流；当电磁溢流阀中没有电流流过时，导向阀在弹簧力作用下开启，主阀背面的燃油溢流，主阀正面的燃油压

7、力由于有小孔节流，下降比较慢，这样主阀就自动开启，高压腔内燃油迅速泄压，停止喷油,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV3电控分配泵,主要特点： 内凸轮结构 采用新设计的 具有高响应特性的电磁溢流阀 电控驱动单元（EDUElectronic Driving Unit） 修正用ROM,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV4电控分配泵,主要特点： 内凸轮结构 采用新设计的 具有高响应特性的电磁溢流阀 电控驱动单元（EDUElectronic Driving Unit） 修正用ROM,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV4电控分配泵,主要区别： 内凸轮结构 端

8、面凸轮,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV4电控分配泵,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV4电控分配泵,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV4电控分配泵,ROM中记录着各种修正参数，用于喷油量、喷油时间的控制。基本上和ECDV3相同，但是，修正值（数据的数量）比ECDV3增加了，修正精度更高了,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV4电控分配泵,压油回路,工作原理如下： 发动机驱动凸轮轴，同时驱动内部的输油泵。燃油从油箱中被吸上来以后，送入内部的输油腔内。输油腔内的压力为1.52.0MPa 溢油阀开启（SPV：OFF），燃油进入转子内部

9、。 溢油阀关闭（SPV：ON），驱动轴旋转，内凸轮和柱塞对被关闭在转子内部的燃油进行加压，在出油阀开启的时候流向高压油管、喷油器，喷有开始。 溢油阀开启（SPV：OFF），转子部分的压力降低，出油阀关闭，喷油结束,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV5电控分配泵,在ECDV5电控分配泵系统中，主要有下列三种执行机构： 控制喷油量的电磁溢流阀（SPV） 控制喷油时间的定时控制阀（TCV） 切断供油的断油阀（FCV）,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV5电控分配泵,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV5电控分配泵,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统

10、-ECDV5电控分配泵,电磁溢流阀,当电流流过线圈时，电枢吸引铁芯。同时，溢流阀滑动，和滑阀体紧密结合，保持柱塞腔内密封。由于柱塞滑动，完成压油和喷射。 一旦线圈中没有电流流过时，在弹簧力的作用下，滑阀开启，柱塞腔内燃油经过溢流阀内的通路开始溢油，喷油结束。当柱塞反向滑动时，燃油又被吸入阀腔内。 电磁溢流阀开启后，柱塞腔内的高压燃油流回喷油泵腔中，燃油喷射结束。,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV5电控分配泵,定时控制阀,定时控制阀安装在喷油泵腔内，根据计算机送来的信号，适时开启或关闭喷油泵压力腔和定时活塞低压腔之间的燃油通道。当电流流过线圈时，定子磁芯被磁化，可动铁芯被吸引而

11、压缩弹簧，燃油通路开启。TCV的开启程度是根据计算机送来的通过线圈的电流的ONOFF时间比（占空比）进行控制。如果ON时间长，则阀的开启时间亦长。 TCV的开启时间长，从喷油泵腔内流入提前器低压腔内的燃油多，提前器低压腔内的压力就高，因此，提前器活塞橡胶度延迟方向移动。反之，TCV开启时间短，提前器活塞向角度提前的方向移动。,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV5电控分配泵,断油阀,在发动机处于停止状态时，断油阀将燃油切断。通电后，断油阀开启，燃油被吸入柱塞腔内。,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV5电控分配泵 （ECDV5型分配泵的电子驱动单元EDU）,为了高速

12、驱动在高压下工作的电磁溢流阀，采用了EDU。可实现减少排气中的颗粒和有害成分 EDU的状态是由ECU监管的，万一发生异常时，则令发动机停止运转。,电控分配泵系统,时间控制式电控分配泵系统-ECDV5电控分配泵 （ECDV5型分配泵的电子驱动单元EDU）,EDU的工作原理： 蓄电池电压通过高电压发生回路（DC/DC变换）变换成高电压。EDU根据个传感器送来的信息将信号送到EDU的EMU端子。这样，大约150V的高电压由SPV+端子输出到电磁溢流阀。这时，EDUF端子上输出喷油确认信号。,电控直列泵系统,电子控制技术应用到直列泵中的基本方案首先是实现喷油量调节机构和喷油定时控制机构的电子控制。这就

13、是电子调速器和电子提前器。而喷油泵本体基本不变。 电控直列泵比较有代表的产品有： 日本电装公司电控直列泵：ECDP、ECDP2、ECDP3等 德国博世公司电控直列泵：H系列 日本杰克塞尔电控直列泵：COPEC、TICS（可变预行程直列泵） 美国Caterpilar公司PEEC系统 日本小松公司的KP21型电控直列泵,电控直列泵系统,概 念 图,电控直列泵系统,电控直列泵系统,电控直列泵系统,电子调速器的内部主要有以下4部分构成： （1）线性螺线管控制线圈中的电流，使喷油泵的调节齿杆移动。 （2）齿杆位置传感器由线圈和铁芯构成，检测出调节齿杆的位置。 （3）转速传感器检测出发动机的转速 （4）传

14、感器放大器将检测到的齿杆位置传感器的信号放大后送到计算机中。 此外还有，油门踏板位置传感器、水温传感器和启动信号等。,电控直列泵系统,电子提前器,电磁阀由ECU驱动，控制作用在油压活塞上的油压。油压活塞左右移动使转换机构上下运动，从而改变发动机驱动轴和凸轮轴之间的相位。,电控直列泵系统,发动机驱动轴和凸轮轴上分别装有转速脉冲发生器和进角脉冲发生器如图所示。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n可检出两者的相位差。,电控共轨系统,20世纪90年代，博世公司和日本电装公司先后研制出一种全新的燃油喷射系统电控共轨燃油系统。从此开始了绿色柴油机时代。,电控共轨系统,典型共轨系

15、统,电控共轨燃油系统主要由 ECU 高压燃油泵 喷油器 空气流量计 共轨组件、限压阀和调压阀 油门位置传感器 电磁断油阀等组成,电控共轨系统,电控共轨燃油系统的特点有： （1）共轨压力高达135200MPa，使得喷油雾化极好，燃烧彻底，发动机的动力性和经济性好。 （2）采用高速电磁阀控制燃油喷射，可以实现预喷射（一个工作循环可以实现46次燃油喷射）是柴油燃烧更彻底。 （3）闭环控制,电控共轨系统,电控共轨系统的优点： （1）自由调节喷油压力：利用共轨压力传感器测量共轨内的燃油压力，从而调整高压燃油泵的供油量来控制共轨压力（共轨压力就是喷油压力）。 （2）自由调节喷油量：以发动机的转速和油门开度

16、信息等为基础，由计算机计算出最佳喷油量，通过控制喷油器电磁阀的通电、断电时刻直接控制喷油参数。 （3）自由调节喷油率：根据发动机用途的需要，设置并控制喷油率：预喷射、后喷射、多段喷射等。 （4）自由调节喷油时间：根据发动机的转速和负荷等参数，计算出最佳喷油时间，并控制喷油电磁阀的开启时刻，从而准确控制喷油时间。,电控共轨系统,基本工作原理： 燃油从油箱经输油泵供入高压油泵中，在高压油泵中提升压力后，送入共轨，共轨内的燃油压力在25MPa（怠速） 160MPa（额定转速）。共轨内的高压燃油供给各个气缸所对应的喷油器，设置在喷油器上的电磁阀根据ECU的指令动作，控制各个气缸的喷油时间和喷油量。,电

17、控共轨系统,高压油泵,电控共轨系统,高压油泵,组成急工作原理： 驱动周、柱塞、进、出油阀、电磁断油阀、压力调节阀和机体组成。 驱动柱塞有发动机驱动，其偏心凸轮有三个凸轮，分别驱动三组柱塞，驱动轴每转一圈，三柱塞分别上下运动一次。 当柱塞下行时，燃油从吸油管经单向阀、进油阀被吸入，如下图所示。当柱塞克服弹簧上行时，油压将进油阀关闭，由于柱塞与套的高精度及高速压油，因此，能产生很高的压力。顶开出油阀，从高压油管压出。柱塞的复位是靠受压弹簧压动与之镶嵌的弹簧座而实现的。,电控共轨系统,高压油泵,电控共轨系统,高压油泵,HP0型供油泵工作原理： 柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔。 柱塞

18、上行，但控制阀中尚未通电，控制阀仍处于开启状态，吸进了燃油但并未升压，经控制阀流回低压油腔。 ECU计算出满足必要的供油量的定时，适时地向控制阀通电，并使之开启，切断回油通路，柱塞腔内燃油压力升高。因此，高压油经出油阀（单向阀）压入共轨内；控制阀开启后的柱塞行程与供油量对应。如果使控制阀的开启时间（柱塞预行程）改变，则供油量随之改变，从而可以控制共轨压力。 凸轮越过最大升程后，则柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低；这时出油阀关闭，压油停止；控制阀处于停止通电状态，控制阀开启，低压燃油将被吸入柱塞腔内，即回复到状态。,电控共轨系统,压力调节阀,当压力过高时，ECU控制压力调节阀打开溢油阀泄压,电控共轨系统,电控共轨燃油系统中喷油器中的电磁阀由ECU直接控制其喷油始点、喷油间隔和喷油终点，从而直接控制喷油量、喷油时间和喷油率。电磁阀实际上完成了传统喷油装置中的喷油器、调速器和提前器的功能,电控共轨系统,作用是接受从高压油泵来的高压燃油，并按照ECU的指令向各个气缸分配燃油。共轨组件中有压力限制器、流动缓冲器和压力传感器等,电控共轨系统,故障诊断,要检查是否存在现