第5章 电控共轨柴油机的构造与原理

第5章 电控共轨柴油机的构造与原理 5. 1 电控柴油机概述 5. 2 5. 3 5. 4 5. 5

博士高压共轨系统的基本工作原理故障自诊断系统 日常使用与维护 电控柴油机的故障诊断与排除退 出

5. 1 目标：

电控柴油机概述

通过学习，使学生对柴油机电控燃油喷射系统的优点及 常见的几种电控燃油喷射系统有初步的了解。 知识要点： 1、排放法规与柴油机电控燃油喷射技术的发展现状，机 械式柴油机燃油喷射系统与电控燃油喷射系统的主要特点、 优缺点对比； 2、常见的电控共轨系统、电控泵喷嘴系统、电控单体泵 系统等柴油机电控燃油喷射系统的简单工作原理。前 进

电控柴油机比汽油机二氧化碳的排放量大约低30-35%,而且具有更好 的燃油经济性。

柴油机的应用日趋广泛，在西欧，轻型汽车中的柴油车所占份额已经超 过了40%,中型和重型车中的柴油车的份额超过了90%。 清洁的电控柴油机也将成为未来中国能源问题的重要解决方案之一。 一汽大众公司率先在捷达轿车上装配柴油机发动机； 2003年该公司又在宝来(TDI)轿车装配了采用电控泵喷嘴系统的柴油机。后 退 前 进

柴油机电控燃油喷射系统的优点 喷油量调节与控制 ： 驾驶员通过电子油门踏板提供驾驶意图；操纵轻松简便。 控制器ECU根据编程的控制策略来决定整个运行范围内的喷油量；并 根据转速、负荷状况变化予以修正。 可以有几十种喷油量控制模式，使燃烧更完全，从而降低油耗。减少 噪声和排放污染。 通过监测燃油温度、冷却水温、进气温度等对各种不同工况的喷油量

进行自动控制和修正。 喷油提前角调节 完全由ECU自动控制，有很宽的自动调节范围。 通过监测燃油温度、冷却水温、进气温度等，对不同工况的喷油提前角 进行修正。 在整个运行范围内可根据转速、负荷状况进行喷油提前角的自动调节和 校正。后 退 前 进

喷油压力调节 完全由ECU自动控制，确保全速全负荷时有充足的喷油压力，并可 在工作转速范围内保持高压喷射性能。 改善低温起动燃油雾化和燃烧性能。 在整个运行范围内可根据转速、负荷状况自动选择独立可调的高喷 油压力，以获得最佳扭矩特性和最低的排放性能。 怠速控制： 可据各种温度、蓄电池电压与空调请求等自动调节怠速转速。 其它功能： 可提供附加控制的功能(如各缸平衡、可变怠速和闭环控制、减速断 油、起动控制等) 与车辆有更多的联系，可提供更多的服务功能(A/T、停缸、排气制 动、A/C、P/S、ABS、仪表指示等)。 可提高柴油机本身的一

致性和可靠性(有故障自诊断功能、跛脚回家 模式、自学习功能等)。后 退 前 进

目前广泛应用的柴油机电控燃油喷射系统：

电控共轨系统 电控泵喷嘴系统 电控单体泵系统

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5.1.1

电控共轨系统

电控共轨系统采用了共轨技术。共轨技术是指在高压油泵、压力传感 器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分 开的一种供油方式。 电控共轨系统由高压油泵把高 压燃油输送到公共供油管，通 过对公共供油管内的油压实现 精确控制，使高压油管压力大 小与发动机的转速无关。ECU 控制喷油器的喷油量，喷油量 大小取决于燃油轨(公共供油 管)压力和电磁阀开启时间的 长短。

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一汽解放配套的新一代共轨系统柴油机

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轿车用柴油机共轨系统

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电控共轨系统工作原理：控制器ECU根据各种传感器采集的信号确定发 动机工况，计算喷油量需求及喷油脉宽(喷油速率、喷油持续时间), 同时通过油量计量阀调节进入高压油泵的油量，进而调节共轨压力到对 应工况的喷油压力值。 共轨腔的高压燃油一路通向喷油 嘴的盛油槽，另一路通向喷油器 上的三通电磁阀。当控制器ECU控 制指令切断泄油通路时，高压燃 油经进油单向阀到达液压活塞上 腔，此时整个活塞、顶杆、针阀 组件处于液力平衡状态；在针阀 弹簧的压力作用下，针阀处于关 闭状态。一旦三通阀切换到高压 油路并打开泄油通路时，液压活 塞上腔迅速泄压，其中燃油流经 节流孔流向泄油通路。此时针阀 在盛油槽内高压油的作用下克服 弹簧预紧力而开启喷油。

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电控高压共轨系统的特点： 1)自由调节喷油压力(共轨压力控制); 2) 自由调节喷油量； 以发动机的转速及油门开度信号为基础，计算机计算出最 佳喷油量，并控制喷油器的通断电时间； 3)自由调节喷油率形状； 4) 由调节喷油时间。

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优点： 1)喷油压力与高压燃油泵转速无关，只取决于共轨腔的压力；解决了 传统燃油泵高、低速时压差过大，综合性能不稳的矛盾。 2)高压燃油泵峰值时所需转矩小，驱动损失小。 3)共轨压力可调节，电磁阀升程灵活可控，可完全实现喷油压力和喷 油速率的柔性控制。 4) 系统的结构尺寸较紧凑。 不足： 1)高压油的联接管路与联接处较多，密封性能要求高，燃油泄漏的概 率增大。 2)对燃油品质要求相对较高，系统的技术与生产成本及售价较高。 3)最高喷射压力现尚难与电控泵喷嘴、电控单体泵相媲美。后 退 返 回

5.1.2

电控泵喷嘴系统(EUI)

电控

泵喷嘴将喷油泵、喷油嘴和电磁阀组合为一体，没有高压油管， 每缸一组泵喷嘴，靠安装在气缸盖上的凸轮轴来驱动和工作。 特点：由于没有高压油管，在所有 油泵中，具有最高的机械和液力刚度， 能够承受200Mpa以上的喷射压力。 应用实例：一汽大众生产的宝来TDI

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5.1.3

电控单体泵(EUP)

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电控单体泵的特点： 1) 高达 25Mpa 的高压喷射能力；双电磁阀系统 (溢流+油嘴控制);喷油干脆，断油迅速灵活。 可以获得低油耗、低Nox和低微粒排放。 2)在整个工作速度范围内可根据转速、负荷、 瞬态工况的不同，实现喷油压力、速率编程控制 与调节(可燃混合气的混合比)。 3) 可进行早喷(初期预喷)、预喷(二次预 喷)。 4)喷油速率可编程控制。 5)可有效进行预喷后紧跟大油量高压主喷射， 并紧随迅速突然断油，有效控制气缸峰值压力， 避免过高的峰值温度。

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6)可进行高压后喷射(或晚喷)与控制。 7)各喷射段(早喷、预喷、主喷、后喷、晚喷等)均可进行程序控制， 并具有最优的液压效率。 8)快速响应，阀体重量轻、巧，安装位置可选。 9)独立喷油系统的电子特性，小的控制器EUP安装壳体。 应用实例：玉柴YC6G

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