電噴柴油發(fā)動機系統(tǒng)概述
系統(tǒng)概述
共軌電噴系統(tǒng)是通過微機控制發(fā)動機使它工作在最佳條件下，共軌電噴系統(tǒng)通過各種傳感器獲得發(fā)動機的各種工作參數(shù)（包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、加速踏板操作情況、冷卻水溫度等），全面控制循環(huán)噴油量、噴油正時、噴油壓力等。
微機控制系統(tǒng)具有診斷功能、失效保險功能和報警功能，它能提供主要發(fā)動機電器部件的自診斷，發(fā)現(xiàn)異常及時向駕駛員發(fā)出警報，保護功能在微機檢測到嚴(yán)重故障時能自動停機，失效保險功能在微機出現(xiàn)故障時能保證切換到備用系統(tǒng)保證發(fā)動機繼續(xù)工作。
系統(tǒng)組成
按照功能來分，柴油共軌電噴系統(tǒng)可以分為燃油系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分。
燃油系統(tǒng)
從供油泵出來的高壓燃油通過共軌分配到各個缸和控制系統(tǒng)。噴油器噴油的開始和停止是通過噴油器內(nèi)的電磁閥的開啟和關(guān)閉來實現(xiàn)的。
控制系統(tǒng)
為保證噴射適量的燃油和按照設(shè)定的控制程序執(zhí)行噴油動作，ECU會根據(jù)安裝在發(fā)動機和底盤上的各種傳感器計算出噴油周期和噴油脈沖寬度。
按照電器元件的功能不同，控制系統(tǒng)可以分為傳感器、微機（電子控制單元ECU）和執(zhí)行器。
系統(tǒng)組成圖
系統(tǒng)組成和工作原理
共軌系統(tǒng)由供油泵、共同油軌（共軌）、噴油器、ECU控制的部件和各種傳感器組成。
通過供油泵的曲軸驅(qū)動的輸油泵，將油箱內(nèi)的油吸上來，送往濾清器，將雜質(zhì)過濾掉，再送往供油泵。
柴油過濾器內(nèi)設(shè)有溢流閥，當(dāng)過濾器的自身壓力超過319KPa（3.25kgf/cm2）時，閥門打開，經(jīng)溢流閥返回油箱。
供油泵將送往供油泵的油變?yōu)楦邏�，通過壓力管輸送到共同油軌上。供油泵采用立式（2缸），用發(fā)動機機油進(jìn)行強制潤滑，維修方便。此外，該系統(tǒng)還設(shè)有三通進(jìn)油閥，當(dāng)泵體內(nèi)的壓力達(dá)到255KPa（2.8 kgf/cm2）時，閥門打開，通過三通管返回油箱。
供油泵向共軌壓送高壓燃油，燃油壓力的大小是通過控制每次壓送燃油的數(shù)量來實現(xiàn)的，ECU通過發(fā)送控制信號控制控制PCV閥（泵控制閥）的開和關(guān)實現(xiàn)壓送燃油數(shù)量的控制。
共軌接收供油泵產(chǎn)生的高壓燃油并分發(fā)到各個汽缸，安裝在共軌上的共軌壓力傳感器檢測到油軌的壓力，控制系統(tǒng)實施反饋控制，因此實際的油軌壓力會隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和載荷與系統(tǒng)設(shè)計的壓力值保持一致。
共軌的油壓通過噴油器進(jìn)油管作用在噴油嘴上和控制室內(nèi)。
通過噴油器上的兩位兩通閥（TWV）的接通和斷開，噴油器實現(xiàn)了噴油量和噴油正時的精確控制。當(dāng)TWV（兩位兩通閥）處于加電時（ON接通），燃油油回路打開，控制室的高壓燃油通過量控流出，針閥被噴油嘴一側(cè)的高壓燃油向上頂起，噴油開始。當(dāng)兩位兩通閥（TWV）斷開時（OFF），燃油回路關(guān)閉，高壓燃油流向控制室，針閥下落，噴油結(jié)束。
因此，噴油正時是受兩位兩通閥的電路接通時間的控制，噴油量是受兩位兩通閥的電路接通時間長短控制的。
與常規(guī)直列泵的對比
直 列 泵 共軌系統(tǒng)
系統(tǒng)
噴油量調(diào)整 噴油泵（調(diào)速器） ECU、噴油器（兩位兩通閥）
噴油正時調(diào)整 噴油泵 ECU、噴油器（兩位兩通閥）
升壓 噴油泵 供油泵
分配 噴油泵 共軌
噴油壓力調(diào)整 （根據(jù)轉(zhuǎn)速、噴油量） 供油泵
第三章 電噴發(fā)動機部件構(gòu)造和工作原理
供油泵
概述
供油泵通過控制泵入共燃油油數(shù)量實現(xiàn)共軌輸油和調(diào)節(jié)燃油壓力的功能。
構(gòu)造
供油泵和常規(guī)直列泵一樣帶有壓力供給系統(tǒng)，同時在每一缸還帶有一個泵控制閥（PCV）實現(xiàn)泵油數(shù)量的控制。
使用三角凸輪軸，供油泵的缸數(shù)可以減少到發(fā)動機汽缸數(shù)的1/3。由于共軌中加壓后的燃油壓力與噴油器保持一致，因此共軌可以獲得平滑和穩(wěn)定的壓力。
工作原理
A 柱塞下移過程中，泵控制閥PCV打開，低壓燃油通過泵控制閥泵入柱塞腔。
B B：當(dāng)柱塞恰好進(jìn)入上升行程時，泵控制閥未加電，泵控制閥處于打開狀態(tài)，吸入柱塞腔的通過泵控制閥流回，且壓力沒有增加。
C C：系統(tǒng)根據(jù)所需噴油量計算出合適的噴油時間，在給定噴油時間后，泵控制閥加電，泵控制閥關(guān)閉，回油停止，柱塞腔內(nèi)的壓力上升，燃油通過分配閥（檢查閥）泵向共軌。換句話說，柱塞在泵控制閥關(guān)閉后的升程大小改變了供油數(shù)量，改變泵控制關(guān)閉的時刻，每循環(huán)供油數(shù)量可以被改變，共軌壓力可以得到控制。
A’ A’:當(dāng)凸輪軸越過最大行程位置時，柱塞開始進(jìn)入向下行程，柱塞腔壓力降低。同時，分配閥關(guān)閉，泵油停止。當(dāng)泵控制閥線圈停止加電，泵控制閥打開，低壓燃油被吸入柱塞腔。換句話說，系統(tǒng)到達(dá)A狀態(tài)。
泵控制閥（PCV）
泵控制閥調(diào)整每循環(huán)從供油泵壓入的燃油，從而實現(xiàn)共軌油壓的調(diào)節(jié)，從供油泵壓送到共軌的每循環(huán)供油量是通過控制泵控制閥的通電時間長短實現(xiàn)的。
輸油泵
供油泵內(nèi)置輸油泵，輸油泵從油箱中吸上燃油，并經(jīng)過燃油濾清器的過濾后，輸送到供油泵室內(nèi)。輸油泵的轉(zhuǎn)子由凸輪軸驅(qū)動，當(dāng)內(nèi)外轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間容積的變化，燃油在進(jìn)油口側(cè)被吸入，在放油口側(cè)被排出。
連軸器
連軸器的作用是將發(fā)動機側(cè)的驅(qū)動力矩傳遞到供油泵一側(cè)。
共軌
構(gòu)造
共軌維持高壓并將供油泵產(chǎn)生的高壓燃油分發(fā)到各個汽缸的噴油器上。由于共同油軌是在共軌本體上開的穿透孔，因此，兩端要用密封塞（球密封方式）進(jìn)行密封。
液流緩沖器
液流緩沖器的作用是降低高壓油管內(nèi)的壓力波動，向噴油器提供穩(wěn)定壓力的燃油。假如燃油流出量過多，它能自動切斷燃油通路，避免流出過多燃油。
液流緩沖器油活塞、溢流孔和彈簧座、彈簧構(gòu)成。通常在運轉(zhuǎn)時，隨著油的流動，活塞、球、彈簧座會向右方向移動，球與本體閥座接觸，起到阻斷油通道的作用。
當(dāng)燃油流出量過多時，高壓燃油壓力作用在活塞上，活塞和球如圖向右移動到達(dá)基座，關(guān)閉燃油通道。
壓力限制器
如果異常高壓產(chǎn)生，壓力限制器打開，燃油排出。它在共軌壓力達(dá)到約140MPa時打開（閥門打開），壓力下降到30MPa時，維持此壓力繼續(xù)進(jìn)行。
注意：不要私自拆除或安裝液流緩速器、壓力限制器、共軌壓力傳感器等。
共軌壓力傳感器
共軌壓力傳感器安裝在共軌上，用來檢測燃油壓力。這是一種壓阻式半導(dǎo)體傳感器，它利用硅膜片的加壓后引起電阻變化的原理制成。在和共軌本體的連接部，為了對高壓油進(jìn)行密封，采用了空心墊片（防銹）。
噴油器
概述
噴油器的作用是根據(jù)ECU指令，在最佳噴油正時，提供最佳循環(huán)噴油量、最佳噴油速率和最佳霧化狀態(tài)，將高壓燃油從共軌噴入燃燒室。通過控制控制室的燃油壓力，兩位兩通閥（TWV）實現(xiàn)了燃油噴射的開始和截止。量孔則提供了限制閥門打開的速度和噴油速率。液壓活塞將控制室的壓力傳遞到針閥上。針閥將燃油噴到燃燒室并保證霧化質(zhì)量。噴嘴的噴孔為多孔式，噴射初始壓力（開閥壓力）為5.9MPa。
構(gòu)造
電子控制噴油器的組成原理與常規(guī)的噴油泵原理相同，主要包含控制噴油速率的量孔，液壓活塞部分和兩通電磁閥。
工作原理
噴嘴內(nèi)的兩通電磁閥由兩部分組成：內(nèi)閥（固定）和外閥（可移動），他們同軸裝配在一起。電磁閥內(nèi)布置有內(nèi)閥基座和外閥基座，它們其中任何一個的開啟是通過兩位兩通閥的有選擇的開關(guān)實現(xiàn)的。
當(dāng)電磁線圈沒有加電時，外閥被閥門彈簧和燃油壓力往下推，外閥基座關(guān)閉。當(dāng)共軌內(nèi)的高壓燃油被壓入控制室內(nèi)時，針閥關(guān)閉，噴油不在發(fā)生。
當(dāng)兩通閥開始加電時，外閥被往上拉起，外閥基座打開，結(jié)果，燃油通過量孔流出控制室，針閥上升，噴油開始。量孔保證了噴油速率逐漸增加。如果電磁閥繼續(xù)加電，噴油就可以達(dá)到嘴最大噴油率。
當(dāng)兩通閥停止加電，外閥在閥門彈簧和燃油壓力的作用下向下移動，閥座關(guān)閉，此時，共軌中的高壓燃油突然作用在液壓活塞上，噴油嘴快速關(guān)閉，實現(xiàn)了噴油的快速截止。
電路原理圖
傳感器和繼電器
主轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸傳感器、NE）
當(dāng)飛輪上的信號孔經(jīng)過主轉(zhuǎn)速傳感器時，通過傳感器線圈的磁力線發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生了交流電壓。
飛輪上的孔之間間隔7.5º，由于有三處沒有開孔，因此飛輪上總共有45個孔。因此，在發(fā)動機轉(zhuǎn)兩周過程中產(chǎn)生90個脈沖。這些信號用來判斷發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸角度（以7.5º為單位）。
副傳感器（汽缸識別傳感器）
和主轉(zhuǎn)速傳感器的信號產(chǎn)生發(fā)放類似，在副轉(zhuǎn)速傳感器上同樣采用了電磁線圈，改變通過線圈的磁力線，線圈中就會產(chǎn)生交流電壓。
在供油泵凸輪軸中部的盤型齒加工有多個齒（凹口），每120º切掉一個凹口，同時又在上面再加工了一個齒，所以在發(fā)動機轉(zhuǎn)兩周過程中，副轉(zhuǎn)速傳感器上會產(chǎn)生七個脈沖信號。
通過聯(lián)合主轉(zhuǎn)速傳感器信號和副轉(zhuǎn)速傳感器信號就可以判定第一缸的位置。
水溫傳感器
水溫傳感器的作用是檢測發(fā)動機冷卻液的溫度，并發(fā)送給ECU。水溫傳感器采用熱敏電阻材料做成，電阻值隨溫度的變化而變化，如圖采用的是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。在ECU電源和熱敏電阻之間接有一個電阻，因此電壓被ECU內(nèi)的電阻和熱敏電阻分壓，ECU通過檢測水溫傳感器端的電壓就可以計算出水溫。水溫傳感器安裝在節(jié)溫器的外殼上。
燃油溫度傳感器
燃油溫度傳感器的作用是檢測燃油溫度，并發(fā)送給ECU。燃油溫度傳感器采用熱敏電阻材料做成，電阻值隨溫度的變化而變化，如圖采用的是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。在ECU電源和熱敏電阻之間接有一個電阻，因此電壓被ECU內(nèi)電阻和熱敏電阻分壓，ECU通過檢測燃油溫度傳感器端的電壓就可以計算出燃油溫度。燃油溫度安裝在設(shè)油噴油器回油回路的外殼上。
油門位置傳感器
油門位置傳感器的作用是將油門踏板下壓的角度轉(zhuǎn)化成電信號，并發(fā)送到ECU。油門位置傳感器采用了霍爾元件做成，一對磁鐵安裝在與油門踏板連接在一起的軸上，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時，磁場方向發(fā)生改變。這種磁場方向的改變產(chǎn)生了電壓。油門傳感器的位置在駕駛室里的油門踏板的下部，與油門踏板用連桿連接。一個油門傳感器總成里各有2個傳感器和回位彈簧。
Q調(diào)整電阻（最大噴射量調(diào)整用電阻器）
由于此系統(tǒng)沒有符合控制桿，在機械上不能進(jìn)行全負(fù)荷噴射量的微調(diào)整，取而代之的是根據(jù)電子信號，向電腦傳遞全負(fù)荷噴射量要增加或減少的信息。Q調(diào)整電阻作用是修正發(fā)動機在全負(fù)荷時的噴油量，它改變最大噴油量使它與標(biāo)準(zhǔn)值相匹配。Q調(diào)整電阻安裝在ECU電器盒內(nèi)，與機械調(diào)速器的全負(fù)荷止動器的密封一樣，Q電阻也密封，以達(dá)到不可以進(jìn)行不正確改造的目的。Q調(diào)整電阻總共有15種規(guī)格。
怠速設(shè)置按鈕
車內(nèi)有一個控制旋鈕安裝在空調(diào)控制面板旁。它可以用來調(diào)整發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速。
主繼電器
主繼電器用來向ECU供電，當(dāng)電流流過線圈時，觸點接合，電路接通。如繼電器工作正常，則會有適當(dāng)溫升，否則為異常。
泵控制閥繼電器
泵控制閥繼電器用來向泵控制閥供電。
第四章 各種控制功能
和常規(guī)裝機械調(diào)速器和提前器的噴油泵相比，電控共軌噴射系統(tǒng)對每循環(huán)燃油噴射量和噴油正時提供了更加精確的控制。在電噴控制系統(tǒng)上，ECU采集安裝在發(fā)動機和車輛上各種傳感器信號，來完成計算，并控制噴油器開始通電時刻和通電時間長短，實現(xiàn)在最佳時刻噴射最合適量的燃油的功能。
燃油噴射速率控制功能
燃油噴射速率控制功能是指控制燃油在固定周期內(nèi)通過噴油嘴噴射時的速率。
每循環(huán)燃油噴射量控制功能
每循環(huán)燃油噴射量控制功能代替了常規(guī)調(diào)速器的調(diào)速功能，它采用發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和油門開度信號來控制最合適的燃油噴射量。
燃油噴射正時控制功能
燃油噴射正時控制功能代替了常規(guī)的提前器功能，它根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速來控制最合適的噴油正時和噴油數(shù)量。
燃油噴射壓力控制功能（共軌壓力控制功能）
燃油噴射壓力控制功能（共軌壓力控制）通過共軌壓力傳感器測量燃油壓力，并反饋給ECU，ECU根據(jù)反饋信號控制泵到共軌的燃油。通過實施電壓反饋控制，最合適的共軌壓力（設(shè)定壓力）是與根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和循環(huán)供油量計算出來的值一致的。
FCCB控制（各缸燃油不均勻量控制）
各缸燃油不均勻量控制功能：根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器和各缸之間燃油噴射調(diào)整量，辨別由噴油數(shù)量不一致和燃燒不一致引起的速度波動，并調(diào)整各缸之間的噴油數(shù)量。
通過該功能可以減少轉(zhuǎn)速波動。
燃油噴射速率控制
主噴
主噴與常規(guī)的燃油噴射方法是一致的。
預(yù)噴
預(yù)噴是指在常規(guī)燃油噴射（主噴）之前先向汽缸內(nèi)噴入一小部分燃油。
隨著燃油噴射壓力的提高，燃油噴射速率也相應(yīng)提高，但在具有固定噴油閥的噴油器中，從開始噴油到爆炸燃燒開始的延遲（著火延遲）不能被縮短。結(jié)果，直到著火燃燒時，燃油一直噴入燃燒室，突發(fā)的爆炸燃燒伴隨著著火燃燒發(fā)生，NOx和噪音相應(yīng)增加。由于這個原因，預(yù)噴射的方法被提出來，以實現(xiàn)限制初始噴油速率，第一階段的爆炸燃燒得到緩和，NOx和噪音減少。
分段噴射
多段噴射是為了提高發(fā)動機冷機時的起動性能，少量的燃油在常規(guī)噴射之前（主噴）至少噴射兩次。
理想噴油特性曲線
每循環(huán)燃油噴射量控制
起動開始時的噴油量
當(dāng)油門踏板開始踩下50%或更多時，此時的噴油量取決于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和水溫。
車速變化時燃油噴射量的修正
當(dāng)油門踏板傳感器的開度大于車輛加速度時，燃油的增加量被延遲，以抑制黑煙的產(chǎn)生。
基本噴油量
基本噴油量是由發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和油門踏板傳感器的開度決定的。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持不變而油門踏板傳感器開度增加時，噴油量增加。
最大轉(zhuǎn)速設(shè)置下的噴油量
該值是根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速確定的。
最大噴油量
該值是在基本最大噴油量（由發(fā)動機轉(zhuǎn)速決定）的基礎(chǔ)上，加上Q調(diào)整電阻修正量和燃油溫度修正量得到的噴油量。
Q調(diào)整電阻噴油修正量
該值根據(jù)Q調(diào)整電阻計算得到。
吸氣壓力噴油修正量
為了減少在較低吸氣壓力下產(chǎn)生的黑煙，根據(jù)吸氣壓力修正后得到受限制的最大噴油量。
怠速控制系統(tǒng)（ISC）
發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速受ECU控制，目標(biāo)轉(zhuǎn)速由ECU計算得到，并與實際轉(zhuǎn)速保持一致。概括的講，怠速控制系統(tǒng)有以下兩種情況。
自動怠速控制
發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速根據(jù)發(fā)動機冷卻水溫度計算得到。
手動怠速控制
發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速可以通過調(diào)整在駕駛員座椅左側(cè)空調(diào)控制面板旁的調(diào)整旋鈕進(jìn)行設(shè)置。
（IMC：怠速設(shè)置旋鈕）
噴油正時控制
主噴和預(yù)噴的噴油正時特性是不一樣的，主轉(zhuǎn)速傳感器和副轉(zhuǎn)速傳感器都可以做為基本噴油正時的依據(jù)，但一般是以主轉(zhuǎn)速傳感器為參考。
主噴正時
基本的噴油正時是根據(jù)最終噴油量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和水溫傳感器計算得到。在發(fā)動機起動時，該值是根據(jù)水溫和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算得到。
預(yù)噴正時（預(yù)噴間隔時間）
預(yù)噴正時是在主噴時間之后，加上預(yù)噴間隔時間后得到的。預(yù)噴間隔時間是根據(jù)最終噴油量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和水溫（MAP脈譜修正圖）。在發(fā)動機起動時，該值是根據(jù)水溫和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算得到的。
燃油噴射壓力控制
燃油噴射壓力
燃油噴射壓力（共軌壓力）是根據(jù)最終噴油量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算得到的。在發(fā)動機起動時，該值根據(jù)水溫和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算得到。
FCCB控制（各缸燃油不均勻量控制Fuel Control Cylinder Balance）
FCCB控制功能是通過辨識由各汽缸噴油量不均勻和燃燒不均勻引起的發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動（發(fā)動機的轉(zhuǎn)速是通過轉(zhuǎn)速傳感器獲得的），并調(diào)整各個汽缸的噴油量。該功能可以減少發(fā)動機轉(zhuǎn)
泰安晨林機電設(shè)備有限公司http://www.elws.cn
