云南交通职业技术学院教案首页第.pdf

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1、 1云云 南南 交交 通通 职职 业业 技技 术术 学学 院院 教教 案案 首首 页页 第 次授课 授课时间 年 月 日 学时 级 班 教案修改时间 年 月 日 第 次授课 授课时间 年 月 日 学时 级 班 教案修改时间 年 月 日 课程名称 汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修 专业名称 汽车运用技术汽车运用技术 授课教师/职称 授课方式（合、小班）小班小班 授课题目（章、节）第第 8 章章 柴油机电控喷油技术柴油机电控喷油技术 教材及参考书目 教材：汤定国.汽车发动机构造与维修.北京:人民交通出版社，教材：汤定国.汽车发动机构造与维修.北京:人民交通出版社，2005 参考书目：参考书

2、目：陈家瑞主编汽车构造北京：人民交通出版社，陈家瑞主编汽车构造北京：人民交通出版社，2003 清华大学汽车工程系编著汽车维修北京：人民邮电出版社，清华大学汽车工程系编著汽车维修北京：人民邮电出版社，2000 教学目的与要求：1 了解电控系统的基本组成及其优点 2 掌握电控系统基本控制原理 3 了解转子分配式电控系统的组成、工作原理和控制原理 4 了解直列泵式电控系统的组成、工作原理和控制原理 5 掌握柴油机共轨喷射系统的组成、工作原理和控制原理 内容和时间安排、教学方法：1内容和时间安排：12 学时学时 2教学方法：以课堂讲授为主，结合实训及作业、辅导进行以课堂讲授为主，结合实训及作业、辅导进

3、行 教学重点和难点：1重点：构造、维修与故障诊断构造、维修与故障诊断 2难点：维修与故障诊断维修与故障诊断 复习思考题、作业题、思考题：1、简述柴油机电控系统的基本组成及其优点。2、简述柴油机电控系统基本控制原理。3、简述柴油机共轨喷射系统的组成、工作原理和控制原理。实施情况及分析：2第第 8 章章 柴油机电控喷油技术柴油机电控喷油技术 第第 1 节节 概述概述 从 20 世纪 50 年代中期开始，汽车的排放物对大气的污染日趋严重。特别是从 1957 年到 1960年的上半年，由美国联邦和加利福尼亚州两个政府机关陆续公布了污染调查报告，强力要求各汽车制造厂采取措施，并定于 1965 年 7 月

4、开始实施。从此以后，柴油机的排放污染控制法规也就逐步提上议事日程。今天，柴油机面临的技术难题之一就是排放污染物，有些国家、有些地区已经制定了法规，限定柴油机的排放必须达到法规要求，或干脆禁止某些柴油机汽车在一定的地区范围内行驶。1973 年，由于第一次石油危机，向世人表明了石油资源是有限的。因此，降低油耗、节省资源成为重要的追求目标。1979 年，出现了第二次石油危机。石油供需平衡被打破，世界经济出现危机。燃油价格持续高涨。在这样的历史背景之下，对于柴油机的燃油装置来说，仅仅根据发动机转速控制喷油量和喷油时间已经远远不能满足要求了。需要根据实时转速和实际负荷进行特殊形式的控制，或者根据温度、进

5、气压力、运行状态等进行综合控制。对于这些新的要求，机械式燃油系统已经不能满足要求，传统的控制方法再也不能适应时代的要求。但是，电子控制方式具有巨大的潜力，可以满足上述这些要求。电子控制技术在满足柴油机排放法规、进一步提高燃油经济性、提高安全驾驶性能等社会要求的背景下，从 20 世纪 80 年代开始，先后被各汽车生产厂用来控制喷油定时和喷油量，到目前为止已经经历了三代变化：（1）第一代：凸轮压油、位置控制（2）第二代：凸轮压油、时间控制（3）第三代：共轨蓄压、电磁阀时间控制 柴油机电控燃油技术是由电子控制系统根据收集到的个传感器信息，按预设的程序进行计算，通过控制个执行器（如：喷油器、电子提前器

6、和电磁溢油阀等）来控制喷油量、喷油压力、喷油时间、喷油率和其它附加控制功能。其主要优点如下：（1）输出功率大（2）油耗低（3）排放水平明显提高（4）噪声降低（5）稳定性强等 一、柴油机电控燃油系统的组成一、柴油机电控燃油系统的组成 电控柴油机由三部分组成：输入设备（传感器和开关）、电子控制单元 ECU 和执行器。（一）输入设备（一）输入设备 输入设备向 ECM 输入各种参数，ECM 通过这些参数来判断发动机当前的运行工况、司机的操作指令和其它的一些信号。只有基于输入设备输入的正确参数，ECM 才能做出正确的判断，控制发动机的运行。按照输入设备功能的不同，可简单地将其分为三类，传感器、开关和油门

7、踏板。输入设备由 ECM 提供工作电源，大部分输入设备的工作电压都为 5 伏。1传感器传感器（1）加速踏板位置传感器：检测加速踏板开启角度和怠速工况 如下图所示，油门内部由一个电位计（可变电阻）和一个单刀双掷开关组成。单刀双掷开关的 3作用是向 ECM 提供怠速与非怠速信号，所以此开关也叫怠速校验开关。在司机踩与不踩油门时，此开关分别处在非怠速与怠速两个不同的接通位置，ECM 即可通过此开关的接通位置判断司机是否已经踩下油门。司机踩下油门的深度，即油门踏板开启角度或油门信号，是通过一个电位计来提供的。此电位计的工作电压为五伏，油门信号电压在略大于 0 伏和小于 5 伏之间的电压变化。（2）温度

8、传感器 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。发动机上使用的温度传感器多为二线式热敏式温度传感器。随着温度的升高，热敏电阻的阻值降低。下图所示为温度传感器的工作原理。随着温度的升高，热敏电阻值降低，从而使信号电压降低。根据温度传感器的工作原理，可以用检查热敏电阻阻值的方法检查温度传感器。通过对比实际测得的电阻值和参数表中的电阻值，即可判断温度传感器是否在正常工作。（3）压力传感器 控制系统中典型的压力传感器包括机油压力传感器、进气压力传感器，燃油压力传感器、大气压力传感器。4发动机上使用的压力传感器有两种不同的

9、工作原理，一种为电容式压力传感器，另外一种为压电晶体式。两种传感器均为三线式，两根电源线向传感器提供 5 伏的工作电压，一根信号线向 ECM 提供压力信号电压。电容式压力传感器通过内部的一个电容来感应压力的变化，当压力变化时，压力差使电容的两个极板之间的距离发生变化，从而输出一个信号电压。压电晶体式传感器通过内部的一个压电晶体来感应压力的变化，当压力变化时，作用在压电晶体上的压差使压电晶体输出一个信号电压。根据压力传感器测量压力时参考压力的不同，压力传感器又可以分为相对压力传感器和绝对压力传感器。相对压力传感器测量压力时的参考压力为大气压，因此其测量大气压时的测量值为零。绝对压力传感器测量压力

10、时的参考压力是真空，其测得的压力值为绝对压力。为了减少零件数目和使发动机线束更简单，有些系统将温度传感器和压力传感器集成到一个传感器中，比如测量进气压力和温度的进气压力/温度复合传感器，测量机油压力和温度的机油压力/温度复合传感器等。和其它输入设备一样，压力传感器的工作电压为 5 伏。（4）速度和位置传感器 速度与位置传感器是电控发动机上用于检测发动机运行速度与凸轮轴位置的传感器。有两种不同形式的速度传感器:磁绕组式（VR 式）和霍尔效应式。5 磁绕组式（VR 式）速度传感器内部有一电磁铁心和磁线绕组，电磁铁心产生电磁场，速度信号轮在旋转时切割磁场，在磁线绕组上产生交流信号，ECM 通过计量交

11、流信号的频率即可计算出信号轮的转速。磁绕组式的速度传感器可以通过测量电阻值来检查其是否工作正常，有些磁绕组式速度传感器内部有两组绕组，这两组绕组的功能是一样的，其中一组用于另外一组失效时的备用。霍尔效应式速度传感器内部有一特殊的半导体，在金属物体接近此半导体时其电阻会发生变化，通过传感器内部的电路输出信号电压。和磁绕组式速度传感器输出的模拟信号相比，霍尔效应式速度传感器输出的是更精确的数字信号，因此越来越多的机型开始采用霍尔效应式的速度和位置传感 6器。霍尔效应式的速度和位置传感器无法通过测量电阻来检测。可以通过盘转发动机，测量其输出信号电压的方法来判断其工作的好坏。在盘动发动机时，正常工作的

12、霍尔效应式速度传感器的输出电压在 0 伏和五伏之间切换（0 伏和 5 伏为名义电压，实际电压比 0 伏稍高，比 5 伏稍低）。在速度信号轮上做出一个异型的轮齿或其它的标记，速度传感器即可以测量出曲轴或凸轮轴的位置，所以速度传感器同时也是发动机位置传感器。通常我们将安装在凸轮轴上的传感器叫位置传感器，安装在曲轴上的传感器叫速度传感器。（5）开关 开关是电控系统中另外一类的输入设备。和传感器不同，开关向 ECM 输入的是开关量，所以它通常是用于向 ECM 输入司机的操作指令，如诊断开关等。根据开关控制电路的数量和结合位置的不同，开关可以分为单刀单掷开关、单刀双掷开关、双刀单掷开关等等。单刀单掷开关

13、单刀单掷开关 单刀双掷开关单刀双掷开关 根据开关的结合方式，开关又可以分为瞬态开关和常态开关。瞬态开关用于临时结合，如怠速调整开关。从开关的结合状态来区分，开关可以分为常开开关和常闭开关。当系统不工作时开关的结合状态即为区分的标准。电路图上显示的开关状态即为系统不工作时的状态，常开开关处在打开的位置，常闭开关处在关闭的位置。7 （二）执行器（二）执行器 ECM 通过输入设备输入的参数，通过内部程序的计算，向各输出设备输出控制指令。由于电控柴油机燃油系统的多样性，各种不同的电控燃油系统，其所具有的执行元件各不相同。以系统最主要的输出设备，实现喷油量和喷油正时控制的执行元件为例，中马力共轨系统通过

14、喷油器来直接实现对喷油量和喷油正时的控制，而有些燃油系统通过单个电磁阀实现对所有 6 个缸的控制。1电磁阀 1电磁阀 电控系统中最主要的执行元件为电磁阀。根据电磁阀工作方式的不同，可以分为常开/常闭型（ON/OFF）和脉宽调制型（PWM）。常开/常闭型（ON/OFF）电磁阀接受来自 ECM 的控制信号，其只有两个开启状态，全开或者全闭。所以通常控制这种电磁阀的信号为一个常压信号。典型的常开/常闭型（ON/OFF）电磁阀有燃油切断阀、四级废气旁通门执行器等。脉宽调制型（PWM）执行器其开度可根据控制信号的不同实现连续的变化，所以这种执行器能实现更灵活的控制。如中马力共轨系统中的燃油计量阀，可以实

15、现对低压燃油流量的精确控制。脉宽调制型（PWM）执行器是通过脉宽调制信号来实现开度连续控制的。脉冲信号是一个频率不变的信号，通过改变脉冲（高电平）宽度（0-100%之间变化），执行器即可实现相对应的开度变化。8 2继电器 2继电器 继电器在电控系统中也被用作输出设备，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。典型的如下右图所示的格栅加热器控制电路。由于格栅加热器的工作电流很大，无法直接在 ECM 内通过，ECM 通过控制一个继电器来控制格栅加热器的工作。ECM 对继电器的控制电流最大可以达到 2 安培。3指示灯 3指示灯 指示灯是 ECM 向操作者输出指示信号的输出设备。这些

16、指示信号包括故障信号、停机警告信号、等待启动信号和保养提醒信号等等。不同的机型指示灯的设置有所不同，下图所示为康明斯 ISBe 发动机指示灯的电路图。ISBe 指示灯布置 ISBe 指示灯布置 9 在各种指示灯中，故障警告灯和停机灯是所有机型都配备的，也是系统最重要的两个指示灯。由于指示灯是 OEM（主机厂）负责安装的，因此各主机厂采用的指示灯图案有所不同，具体请参考主机厂的设备使用指导。下图是故障警告灯和停机灯的一个实例。电控发动机控制系统能显示和记录一些运行故障，并将这些故障以故障代码的形式来表示，这些故障代码会使故障分析变得容易些。故障代码记录在 ECM 中，利用仪表板上的故障指示灯或I

17、NSITE 服务软件，可以读取这些故障代码。需要特别指出的是并非所有的发动机控制系统故障都会以故障代码的形式表示出来。根据故障的严重程度，用两种不同颜色的故障指示灯加以区别。“WARNING”警告指示灯是黄色的，当这个故障灯亮起时，表明需要尽快排除故障。“STOP”发动机停机指示灯是红色的，当这个故障灯亮起时，表明需要尽快使发动机安全停机，并及时排除故障。在故障排除以前，不允许启动发动机 有些车辆上还装有“等待起动”（WTS）指示灯。冬季起动时，在钥匙开关接通后的预热期间，“等待起动”指示灯会亮起。为缩短冬季起动时间，在“等待起动”指示灯熄灭前不得起动发动机。“燃油中有水”（WIF）指示灯表明

18、发动机油水分离器中的水需要排出。只要该指示灯闪亮，就要尽快进行排水。有些 OEM 将“保养”指示灯和“燃油中有水“（WIF）指示灯的功能综合在一起。在这种情况下，除了其它保养指示器外，保养指示灯还会显示“燃油中有水”（WIF）警告。10二、电子控制系统的基本理论二、电子控制系统的基本理论 采用灵活的电子控制功能可使燃油系统控制自由度大大增加。电子控制系统功能可以归纳如下表：1 喷油量控制喷油量控制 电子控制系统的喷油量控制方法如图。根据各种传感器的信息，ECU 计算出目标喷油量；为了得到目标喷油量，计算出喷油量装置需要多长的供油时间，并向驱动单元发出驱动信号；根据 ECU 送来的驱动信号，喷油

19、装置中的电磁阀开启或关闭，控制喷油装置供油开始，供油结束时间，或只控制供油结束时间，从而控制喷油量。（1）基本喷油量控制）基本喷油量控制 不同的发动机要求不同的转矩特性。为了得到不同的转矩特性通常通过控制喷油量来实现的。特别是等速特性，与发动机负荷无关，始终保持恒定的转速，该特性广泛应用于发电机用发动机中。在机械式调速系统中调速率约为 3%；负荷变化时，转速随之变化。但在电控燃油系统中，通过发动 11机转速的反馈控制，可以得到很定不变的转速。（2）怠速转速控制）怠速转速控制 怠速转速的控制如图所示。发动机的实际转速和发动机的目标转速有发动机的冷却水的温度、空调压缩机的负荷状态决定进行比较，根据

20、两者的差只求的回复到目标转速是所需的喷油量从而进行反馈控制。（3）起动油量控制）起动油量控制 汽车加速踏板和发动机转速决定基本喷油量，冷却水温度等决定补偿喷油量，比较两者的关系后，控制起动喷油量，其控制如图所示。12（4）不均匀油量补偿控制）不均匀油量补偿控制 在发动机工作中，由于各缸爆发压力不均匀，曲轴旋转速度变化引起发动机振动，特别是在低转速的怠速工况下。各缸喷油量不均匀，各缸内燃烧的差异等引起各缸间的转速不均匀。因此，为了减少转速波动，需要检测出各缸的转速波动情况。为了石转速均匀平稳，则需要逐缸调节喷油量，使喷到每一个缸的燃油量最佳化。控制原理如图所示。检测出各缸每次爆发燃烧时转速的波动

21、，再和所有气缸的平均转速比较，根据比较结果，分别给各个气缸补偿相应的喷油量。（5）恒定车速控制）恒定车速控制 即汽车巡航控制。13 2喷油时间控制喷油时间控制 电子控制燃油喷射系统中喷油时间的控制如下图。根据各传感器的信息，由 ECU 计算出目标喷油时间；喷油装置中的电磁阀从 ECU 接收到驱动信号，控制流入或流出提前器的工作油（第一代时间喷油控制）。由于工作油对提前机构的作用，改变了燃油压送凸轮的相位角，或提前，或延迟，从而控制喷油时间（第二代时间喷油控制）。14 同样地，如果将 ECU 中目标喷油时间值用数据表示成三维图形（MAP 图），则可得到自由的喷油时间特性。目标喷油时间采用下图的方

22、法进行计算。为了实现发动机中的最佳燃烧，必须根据运行工况和环境条件经常地调节喷油时间。该功能就是最佳喷油时间控制功能，控制如图所示。根据发动机的转速决定基本喷油时间，同时，还要根据发动机的负荷、冷却水温度、进气压力等对基本喷油时间进行修正，决定目标喷油时间。15 3喷油压力喷油压力 共轨式燃油系统中喷油压力的控制方法如图所示。根据各个传感器的信息，ECU 确定出目标喷油压力。根据装在共轨上的压力传感器的信号，ECU 计算出实际喷油压力。并将其值和目标压力值比较，然后发出命令控制喷油泵，升高或降低压力。将 ECU 中的目标喷油压力特性用具体数据表示成三维图形（MAP 图），可以得到最佳喷油压力特

23、性。4喷油率控制喷油率控制 最新电控燃油系统中喷油率的控制，特别是预喷射的控制可以用下图来说明。在发动机压缩行程中，需要若干次驱动喷油装置的电磁阀才能完成，根据传感器的信息，ECU 计算出喷油参数。喷油参数最重要的是：预喷射油量和预喷射时间间隔。这些参数根据发动机的运行情况具有其相应的最佳值。将这些最佳值作为目标最佳于喷油量和目标最佳于喷油时间，具体数据表示在三维图形中，即可实现喷油率最佳控制。5 附加功能附加功能 16（1）故障自诊断功能 故障自诊断功能就是由 ECU 监视、发现电子控制系统中故障产生的位置，并向驾驶员户修理人员提供故障信息的功能。（2）故障应急功能）故障应急功能 如果汽车万

24、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。（3）数据通讯 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。如下图所示，在发动机控制系统和变速器控制系统 ECU 之间通过数据通讯的方法，将二者结合在一起。17 第第 2 节节 电控分配泵系统电控分配泵系统 一、概述一、概述 进入 20 世纪 80 年代以后，各种电子控制式分配泵相继问世。比较有代表性的产品有：日本电装公司的 ECD-V 系列电控分配泵 日本杰克塞尔公司的

25、 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。电子控制分配泵燃油喷射系统是根据各种传感器的信息检测出发动机的实际运行状态，由计算机完成如下控制：（1）喷油量控制（2）喷油时间控制（3）怠速转速控制 此外，还有如下两项附加控制功能：（1）故障诊断功能（2）故障应急功能 从原理方面来说，电控分配泵燃油系统的构成，除喷油泵外，和直列泵系统几乎一样。电控分配泵系统按喷油量、喷油时间的控制方法可分为两类：（1）位置控制（2）时间控制 二、电控分配泵系统的组成和工作原理二、电控分配泵系统的组成和工作

26、原理 具有代表性的电控分配泵系统如下图所示，和其他电控燃油系统一样，该系统可分为三部分：传感器、ECU 和执行器。18 1 位置控制式电控分配泵系统位置控制式电控分配泵系统 位置控制式电控分配泵系统的结构如下图所示，采用旋转螺线圈式执行机构，由于转子的旋转，改变轴下端的偏心球的位置来控制溢油环的位置。工作原理如下图所示：19ECD-V1 是在 VE 分配泵的基础上进行电子控制改造而成的电控分配泵系统。该系统保留了 VE 分配泵上控制喷油量得溢油环，取消了原来的机械调速机构，采用一个布置在油泵体上方的线性电磁铁，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

27、闭环控制。ECDV1 电控分配泵的喷油正时控制也保留了 VE 泵上原有的液压提前器，它用一个定时控制阀（TCV）来控制液压提前器活塞的高压腔和低压腔之间的压差。当电磁阀通电时，吸动磁芯，高压腔与低压腔形成通路，两室之间压力差消失，在复位弹簧作用下，提前器活塞复位，带动滚轮架转动，形成喷油提前。同时，系统中还设置了供油提前器活塞位置传感器，形成喷油正时闭环控制。2 时间控制式电控分配泵系统时间控制式电控分配泵系统 20 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

28、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。（1）ECDV3 电控分配泵电控分配泵 ECDV3 系统是在 ECDV1 的基础上发展而成的。主要改进点是：取消了溢油环，在泵的泄油通路上设置了一个电磁溢流阀，采用时间控制。ECDV3 的喷油量控制原理如图所示，在柱塞泵油阶段，当电磁溢流阀断电时，溢流阀打开，高压 21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

29、度信号上的无齿段终点的信号。喷油泵角度传感器装在滚轮环上。这样，即使喷油正时有变化，由于喷油泵角度信号传感器随着滚轮环一起移动，因此喷油泵角度并不改变，泵油始点与无齿段终点相对位置始终不变。电磁溢流阀工作原理如图所示。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

30、的燃油压力由于有小孔节流，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。结果，达到了用一个较小的激磁力产生高压密封（导向阀密封面积小），而在溢流时又有足够大的流通截面积（主阀密封面积大），保证迅速溢流，而且响应灵敏。（2）ECDV4 型电控分配泵型电控分配泵 ECDV4 型电控分配泵是在 ECDV3 型电控分配泵的基础上改进设计而成的。其结构如图所示，主要特点有：内凸轮结构、采用新设计的、具有高响应特性的电磁溢流阀和电控驱动单元（EDUElectronic Driving Unit）、修正用 ROM。22 特殊结构 1）电磁溢流阀（高响应特性）为了改善喷油结束时的断油特性，溢

31、流阀的形状改成节流型，线圈换成高响应型；采用了 EDU，使溢流阀的高速驱动型进一步提高。溢流阀安装在连接喷油泵腔的燃油通路内，根据发动机 ECU 来的信息控制进油（燃油吸入高压端）、结束喷油（截断喷油）和实现预喷射。内凸轮和凸轮环 ECDV3 型电控分配泵和机械式分配泵一样，采用端面凸轮机构。但是，ECDV4 电控分配泵的喷油压力高（约为 130MPa），所以，采用新型的内凸轮机构，如图所示。内凸轮机构中，凸轮表面和滚轮之间不产生“滑动”，机械损失小，易于产生高压。23 2）在内凸轮机构中，供油和压油过程如图：在内凸轮机构中，喷油定时的控制方法如图：3）ROM 修正 ROM 中记录着各种修正参

32、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。24 4）压油回路 ECDV4 型电控分配泵的压油回路如图所示。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。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。(3)ECDV5 电

33、控分配泵(3)ECDV5 电控分配泵 25 ECDV5 电控分配泵的结构框如图所示：ECDV5 电控分配泵的传感器布置如图所示：26 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）电磁溢流阀 电磁溢流阀结构、工作原理如图所示：27 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

34、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。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，可动铁芯被吸引而压缩弹簧，燃油 28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。断油阀 断油阀（FCV

35、）的结构如图所示。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。ECDV5 型分配泵的电子驱动单元EDU 为了高速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。ECDV5 型分配泵的 EDU 线路图如图所示：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。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

36、号。第第 3 节节 电控直列泵系统电控直列泵系统 一、电控直列泵概述一、电控直列泵概述 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）29美国 Caterpilar 公司 PEEC 系统 日本小松公司的 KP21 型电控直列泵 二、电控直列泵主要结构和工作原理二、电控直列泵主要结构和工作原理（一）电子调速器 电控

37、直列泵系统中，调速器执行机构的作用相当于飞块。用电磁作用力或电磁液压力代替离心力控制齿杆位移。下表中列出了具有代表性的电子调速器的执行机构。30 流经线性螺线圈的电流增加时，则可动铁芯在箭头所示方向被吸引，并和复位弹力平衡在某个位置如下图所示，控制齿杆和可动铁芯连接在一起，和可动铁芯一起运动，从而改变喷油量。1系统构成 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

38、板位置传感器、水温传感器和启动信号等。2喷油量控制 通常，喷油量是由油门开度和发动机转速决定的。当电流流过线性螺管线圈时，滑动铁芯被拉向图示箭头的方向，在复位弹簧作用力的作用下，滑动铁芯在某个平衡位置停止。调节齿杆和滑动铁芯是连接在一起的和铁芯一起移动，向增加喷油量的方向移动。如果铁芯向相反的方向移动，则调节齿杆使喷油量向减少的方向移动。现在，假设调节齿杆向增加喷油量的方向移动，和调节齿杆联动的连接杆则以支点 A 为中心，向逆时针方向移动，连接杆的下端和齿杆位置传感器的传感器铁芯联动。所以，传感器的铁芯向右方（箭头方向）移动。因此，齿杆位置传感器的输出发生了变化。齿杆位置传感器送来的信号经过传

39、感器放大器进行整流、放大、输入到计算机中，然后，计算机将该信号和齿杆位置的目标值进行比较，根据两者的差值向线性螺线管发出驱动信号，改变喷油量。（二）电子提前器（二）电子提前器 1提前器的执行机构 提前器的执行机构位于发动机驱动轴和凸轮轴之间，调节两轴之间的相位，而且由他传递喷油泵的驱动转矩。因此，相位调节需要很大的作用力，大多采用液压进行调节。角度提前机构的典型例子是偏心凸轮方式和螺线形花键轴。31偏心凸轮方式的实例如下图所示：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。相位差的检出方法如下图所示：发动机驱动轴

40、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。32（三）第二代电控直列泵（三）第二代电控直列泵 代表产品是杰克塞尔公司的 TICS（Timing and Injiection rate Control System）即：提前角和喷油率可控系统。TICS 是以传统的直列泵为基础，在柱塞上附加一个可移动的定时滑套，用它来改变预行程，对应于发动机的转速和负荷对喷油时间和喷油率进行控制。其结构如所示。定时滑套有旋转螺线圈驱动，通过定时杆的转动而动作。工作原理：TICS 的工作原理可由下图说明。凸轮转动，

41、柱塞上升，柱塞上的油孔 a 被定时滑套的下端面遮断时，压油开始；柱塞进一步上升，当柱塞上的螺旋槽和套筒上的回油孔接通时，则压油结束。1喷油率可变型喷油泵配装机械式调速器 此系统在原直列泵的驱动端装有预行程执行器、齿杆位移传感器。取消了提前器，代之以可以平稳传递发动机转速得飞块机构。33 带机械式调速器的 TICS 系统构成框图如图所示：2喷油率可变型喷油泵配装电子式调速器 34TICS 和普通 P 型直列泵相比，结构上没有大的变化，其主要的不同点整理如下表或和图：3预行程执行器 TICS 系统中的柱塞部件和预行程控制方法如图所示：定时滑套在导向杆的引导下可上下移动，而定时滑套的上下移动是由预行

42、程执行器（螺旋电磁线圈）通过 U 型杆转动定时杆，并由其上的销钉拨动定时滑套上下移动来改变预行程。当定时滑套上移，供油推迟；反之，则供油提前。同时，定时滑套在 ECU 的控制下上下移动，可以按照发动机转速和负荷的变化来改变喷油率。ECU 根据发动机的转速、负荷、冷却水温度、进气温度、进气压力等有关信号，计算出最佳控制参数值，控制螺旋电磁线圈执行器机构动作，控制预行程，并根据齿杆位置传感器的反馈信号进行修正。3电子调速器 电子调速器主要由壳体、执行装置及盖板组成，如图所示。35（1）执行器 由线性直流电动机、将动作传递到调节齿杆上的连杆、检测调节齿杆位置的传感器等组成。安装在线圈总成内的连杆，将

43、线圈总成的上下运动传递到安装于调节齿杆端部的接头，使调节齿杆左右移动，从而调节喷油量。因此，线圈的向上运动，则调节齿杆想染有增加的方向移动；反之，线圈总成向下运动，则调节齿杆向减少油量的方向移动。其工作原理是将线圈总成上下运动变换为齿杆的左右移动。线性直流电动机 由盖板、磁铁、线圈总成及电极组成。磁铁形成磁场，而盖板是为了有效地引导磁场，形成磁场通路。线圈总成对位于磁场中的导线通电，通过相互作用，接受作用力而上下运动。当线圈总成处于平衡状态时，向上运动的电流信号和向下的信号之比为 1：1。但是，上升或下降时，则应控制改变上升信号和下降信号的比值的占空比。通过改变占空比，可以调节线圈总成的运动速

44、度。36齿杆位移传感器 设置在调速器上部，相对于目标位置检测出调节齿杆是否位于正确位置。下图是从上部观察齿杆传感器的图，齿杆位移传感器是由 E 字形芯片、两组线圈及铜板组成。一个铜板安装在调节齿杆的端部，另一个固定在 E 字形芯片上。相对于线圈所产生的磁场，由于铜板位置的变化，被消去的磁场强度会发生变化，主线圈内产生的反电动势也会随之变化。转速传感器 用于检测发动机转速 停油手柄 将停油手柄推向停油一侧时，停油螺栓碰到椭圆孔的端面，连杆起作用。因此，调节齿杆被拉向不喷油方向，发动机停油。这样，不管调节齿杆处于什么样的位置，停油手柄都可以迫使发动机停止转动。37第第 4 节节 电控共轨系统电控共

45、轨系统 一、概述一、概述 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。1典型的电控共轨系统 1994 年，博世公司生产了第一代电控共轨燃油系统。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 2电控共轨

46、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。二、电控共轨系统主要结构与工作原理二、电控共轨系统主要结构与工作原理 1电控共轨燃油系统的组成 燃油从油

47、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。382高压油泵结构与工作原理 供油泵的结构如下图所示，由驱动周、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

48、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。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。39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

49、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。（1）压力调节阀：由电磁阀、阀针、密封球和平衡弹簧组成。共轨上安装有压力传感器，检测出共轨中的压力，如图所示。当压力过高时，ECU 控制压力调节阀打开溢油阀泄压。从小孔施加在密封球上的力与作用在相对面积很大的阀针上的力相平衡，当 ECU 给电磁阀通电后，破坏了这种平衡，磁力将针阀向上抬起，密封孔开始泄压。（2）喷油器结构和工作原理 结构如下图所示：40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

50、了传统喷油装置中的喷油器、调速器和提前器的功能。（3）共轨组件 共轨组件如图所示，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。3故障诊断 要检查是否存在现行的故障代码，应将钥匙开关转到“OFF”断开位置，并将诊断开关转到“ON”位置，再将钥匙开关转到“ON”接通位置。如果未记录现行故障代码，“警告”指示灯和“停机”指示灯同时亮起，而且一直亮。如果记录了现行故障代码，“警告”指示灯和“停机”指示灯均会在瞬间变亮，然后开始闪烁所记录的故障代码。故障代码按下列顺序进行闪烁：黄色“警告”指示灯亮一下，然后有 1 至 2