重型柴油車電控高壓共軌系統(tǒng)教程(共43頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上重型柴油車電控高壓共軌系統(tǒng)教程柴油發(fā)動機周圍環(huán)境的變遷為了防止全球變暖和降低廢氣排放，從而減少對人類健康的影響，改善車輛的燃油經(jīng)濟性已成為全世界亟需解決的問題。在歐洲，柴油發(fā)動機車輛是很受歡迎的，因為它的燃油經(jīng)濟性較好。另一方面，必須大大降低廢氣中所含的“氮氧化（NOx）”和“粒子狀物質(zhì)（PM）”，以滿足廢氣法規(guī)的要求，而用以改善燃油經(jīng)濟性和降低廢氣的相關(guān)技術(shù)也正在積極開發(fā)中。對柴油車輛的要求：減少廢氣（NOx、PM、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和煙霧）。改善燃油經(jīng)濟性。·減少噪音。·提高功率輸出和駕駛性能。廢氣排放法規(guī)的變遷（大型車輛柴油

2、法規(guī)）對燃油噴射系統(tǒng)的要求為了應(yīng)對施加于柴油車輛的各種要求，燃油噴射系統(tǒng)（包括噴射泵和噴嘴）起到舉足輕重的作用，因為它直接影響到發(fā)動機和車輛的性能。其中一些要求是：更高的噴射壓力、最佳的噴射率、更高精度的噴射正時控制、更高精度的噴射量控制。因此電控高壓共軌柴油機在現(xiàn)今正逐步推廣。共軌系統(tǒng)特性共軌系統(tǒng)使用一種稱為油軌的蓄壓室來存儲加壓燃油，帶電子控制電磁閥的噴油器可將加壓燃油噴射到各個氣缸中。由于發(fā)動機控制器控制噴射系統(tǒng)（包括噴射壓力、噴射率和噴射正時），所以噴射系統(tǒng)是相對獨立的，不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速或負荷的影響。由于發(fā)動機控制器可以將噴射量和噴射正時控制到很高的精度，甚至可實現(xiàn)多次噴射（一次噴射行程

3、中有多次燃油噴射）。這樣確保噴射壓力在任何時候都是穩(wěn)定的，即使在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍，通?？梢燥@著減少在起動和加速期間柴油發(fā)動機排出的黑煙量。因此，廢氣更加清潔且廢氣排放減少，從而實現(xiàn)更高的功率輸出。A.噴射控制的特性a.噴射壓力控制·在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)高壓噴射。·優(yōu)化控制，從而減少粒子狀物質(zhì)和NOx的排放。b.噴射正時控制根據(jù)駕駛情況實現(xiàn)最佳控制。c.噴射率控制在進行主噴射之前，先導(dǎo)噴射控制首先噴射少量燃油。燃油共軌構(gòu)成共軌控制系統(tǒng)可大致劃分為以下四個方面：傳感器、發(fā)動機控制器、EDU 和執(zhí)行器。A.傳感器監(jiān)測發(fā)動機和泵的狀況。B.發(fā)動機控制器從傳感器接收信號，計算實現(xiàn)發(fā)動

4、機最佳運行所需的正確噴射量和噴射正時，然后向執(zhí)行器發(fā)出合適的信號。C.執(zhí)行器根據(jù)從發(fā)動機控制器接收的信號，提供最佳噴射量和噴射正時。概述：燃油共軌系統(tǒng)主要由輸油泵、油軌和噴油器組成。根據(jù)所使用的輸油泵的不同，有以下類型。A.HP0 型這是電裝商品化的第一個燃油共軌系統(tǒng)。它使用HP0 型輸油泵，并被安裝在大型卡車和大型公共汽車上。a.系統(tǒng)主要組件外觀圖b.系統(tǒng)主要組件構(gòu)成（以HP0 為例）輸油泵A. HP0 型a.結(jié)構(gòu)和特性·HP0 輸油泵主要由傳統(tǒng)型直列泵（兩氣缸）中的壓送系統(tǒng)、控制燃油排放量的PCV （泵控制閥）、氣缸識別傳感器（TDC （上止點）（G）傳感器）和進油泵組成。

5、83;它通過改變凸輪的齒數(shù)來控制發(fā)動機缸數(shù)。輸油泵以發(fā)動機一半的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機缸數(shù)與輸油泵的壓送次數(shù)之間的關(guān)系如下表所示。通過增加凸輪齒的個數(shù)來控制發(fā)動機缸數(shù)，使用一個小型、兩缸的泵單元可以實現(xiàn)。此外，由于此泵的壓送行程數(shù)與噴射次數(shù)相同,所以油軌壓力會保持平穩(wěn)。b.輸油泵零部件功能(1)進油泵進油泵（集成在輸油泵中）從燃油箱吸入燃油，然后通過燃油濾清器供給泵室。進油泵有兩種類型：次擺線型和葉輪型。次擺線型進油泵的功能如下所示。凸輪軸驅(qū)動進油泵的外部/ 內(nèi)部轉(zhuǎn)子，使其開始轉(zhuǎn)動。根據(jù)外部/ 內(nèi)部轉(zhuǎn)子的運動產(chǎn)生的空間，進油泵將燃油抽吸到吸入口，然后壓送到排放口。(2) PCV：泵控制閥PCV （泵

6、控制閥）調(diào)節(jié)輸油泵的燃油排放量，以便調(diào)節(jié)油軌壓力。輸油泵排放到油軌的燃油量取決于向PCV 施加電流的正時。A)執(zhí)行電路下圖所示為PCV 的執(zhí)行電路。點火開關(guān)接通或關(guān)斷PCV 繼電器，以向PCV 施加電流。ECU 對PCV 的打開/ 關(guān)閉進行控制。它根據(jù)每個傳感器發(fā)出的信號，確定提供最佳油軌壓力所需的目標供油量，并控制PCV 的打開/ 關(guān)閉正時，從而達到目標供油量。(3) 壓送機構(gòu)凸輪軸由發(fā)動機驅(qū)動，凸輪通過挺柱體驅(qū)動柱塞以壓送進油泵提供的燃油。PCV 對供油量進行控制。燃油從進油泵壓送到氣缸，然后到出油閥。(4) 氣缸識別傳感器（TDC （G）傳感器）當(dāng)脈沖通過氣缸識別傳感器（TDC （G）傳

7、感器）時，磁阻發(fā)生變化，而且通過傳感器的電壓發(fā)生變化。內(nèi)部IC 電路使電壓的變化放大，并且輸出到發(fā)動機控制器。在輸油泵凸輪軸的中心有一個盤形齒輪，其上每隔60°就有一個缺口，以及一個額外缺口。因此，發(fā)動機每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)（對于六缸發(fā)動機）該齒輪輸出七個脈沖。通過將發(fā)動機側(cè)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速脈沖和TDC 脈沖相結(jié)合，可將額外切口脈沖之后的脈沖辨認為1 號氣缸。c.輸油泵工作原理(1)輸油泵燃油總流程燃油從燃油箱被吸入到進油泵，然后通過PCV 輸送到抽吸機構(gòu)。PCV 將抽吸機構(gòu)抽吸的燃油量調(diào)整到必要的排出量，然后燃油通過出油閥被壓送到油軌。(2)燃油排供油控制從進油泵輸送的燃油經(jīng)過柱塞抽吸。為了調(diào)整油

8、軌壓力，PCV 對排放量進行控制。實際操作如下所示。A) 每一個行程期間PCV 和柱塞的操作a)進氣行程(A)在柱塞下降行程中，PCV 打開，同時低壓燃油通過PCV 被吸入到柱塞室中。b)預(yù)行程(B)就在柱塞進入上升行程時，PCV 不通電并保持開啟。此時，通過PCV 吸入的燃油沒經(jīng)過加壓（預(yù)行程）而通過PCV 返回。a)抽吸行程(C)在獲得所需排放量的最佳時機，提供電力使PCV 關(guān)閉，則返回通道關(guān)閉，同時柱塞室中的壓力上升。因此，燃油流經(jīng)出油閥（反向切斷閥），然后被抽吸到油軌。具體情況是，PCV 關(guān)閉之后柱塞升程部分變成排放量，而且通過改變PCV 關(guān)閉正時（柱塞預(yù)行程的終點），排放量得到改變，

9、從而使油軌壓力得到控制。a)進氣行程(A)當(dāng)凸輪超過最大升程時，柱塞進入下降行程，同時柱塞室中的壓力下降。此時，出油閥關(guān)閉，燃油抽吸停止。此外，PCV 由于被斷電而打開，低壓燃油被吸入到柱塞室。具體情況是，系統(tǒng)進入A 狀態(tài)。油軌A.油軌功能和構(gòu)成·油軌的功能是向各氣缸噴油器分配由輸油泵加壓的燃油。·油軌的形狀取決于車型，同時零部件也隨之改變。·零部件為油軌壓力傳感器（Pc 傳感器）、壓力限制器，有些車型上還有流動緩沖器和壓力限制閥。B.零部件結(jié)構(gòu)和工作原理a.壓力限制器如果壓力異常高，則壓力限制器打開以釋放壓力。如果油軌中的壓力異常高，壓力限制器工作（打開）。它在

10、壓力降低到一定水平之后恢復(fù)（關(guān)閉）。由壓力限制器釋放的燃油返回到油箱。b.油軌壓力傳感器（Pc 傳感器）油軌壓力傳感器（Pc 傳感器）安裝在油軌上。它檢測油軌的燃油壓力，然后發(fā)送信號給發(fā)動機控制器。這是一個半導(dǎo)體傳感器，它利用了壓力施加到硅元件上時電阻發(fā)生變化的壓電效應(yīng)。c.流動緩沖器流動緩沖器可降低加壓管中的壓力脈動，并以穩(wěn)定的壓力向噴油器提供燃油。流動緩沖器也可在出現(xiàn)燃油過度排放時（例如噴射管道或噴油器出現(xiàn)燃油泄漏的情況）切斷燃油通道，從而防止燃油異常排放。(1) 工作原理當(dāng)高壓管中出現(xiàn)壓力脈動時，它穿過量孔產(chǎn)生的阻力破壞了油軌側(cè)和噴油器側(cè)的壓力平衡，因此活塞將移到噴油器一側(cè)，從而吸收壓力

11、脈動。正常壓力脈動情況下，噴射因燃油流量降低而停止。隨著通過量孔的燃油量增加，油軌和噴油器之間的壓力得到平衡。結(jié)果，由于彈簧壓力，活塞被推回油軌側(cè)。但是，如果由于噴油器側(cè)燃油泄漏等而發(fā)生異常流量狀態(tài)，通過量孔的燃油就會失去平衡。這將使活塞被推動抵住底座而導(dǎo)致燃油通道封閉。3-3.噴油器A.概述·噴油器根據(jù)ECU 發(fā)出的信號，將油軌中的加壓燃油以最佳的噴射正時、噴射量、噴射率和噴射方式噴射到發(fā)動機燃燒中。·使用TWV （雙向閥）和量孔對噴射進行控制。TWV 對控制室中的壓力進行控制，從而對噴射的開始和結(jié)束進行控制。量孔可通過限制噴嘴打開的速度來控制噴射率。·控制活塞

12、通過將控制室壓力傳遞到噴嘴針來將閥打開和關(guān)閉。·當(dāng)噴嘴針閥打開時，噴嘴將燃油霧化并進行噴射。多次噴射是指為了降低廢氣排放和噪音，在不改變噴射量的情況下，用一到六次噴射來完成主噴射。B.噴油器工作原理噴油器通過控制室中的燃油壓力來控制噴射。TWV 通過對控制室中的燃油泄漏進行控制，從而對控制室的燃油壓力進行控制。TWV 隨噴油器類型的不同而改變。a. 無噴射當(dāng)TWV 未通電時，它切斷控制室的溢流通道，因此控制室中的燃油壓力和施加到噴嘴針的燃油壓力為同一油軌壓力。從而，噴嘴針閥由于控制活塞的承壓面和噴嘴彈簧力之間的差別而關(guān)閉，燃油未噴射。對于X1 型，外部閥被彈簧力和外部閥中的燃油壓力推

13、向座，從而控制室的泄漏通道被切斷。對于X2/G2 型，控制室出油量孔直接在彈簧力作用下關(guān)閉。b. 噴射當(dāng)TWV 通電開始時，TWV 閥被拉起，從而打開控制室的溢流通道。當(dāng)溢流通道打開時，控制室中的燃油流出，壓力下降。由于控制室中的壓力下降，噴嘴針處的壓力克服向下壓的力，噴嘴針被向上推，噴射開始。當(dāng)燃油從控制室泄漏時，流量受到量孔的限制，因此噴嘴逐漸打開。隨著噴嘴打開，噴射率升高。隨著電流被繼續(xù)施加到TWV，噴嘴針最終達到最大升程，從而實現(xiàn)最大噴射率。多余燃油通過如圖所示的路徑返回到燃油箱。c. 噴射結(jié)束TWV 通電結(jié)束時，閥下降，從而關(guān)閉控制室的溢流通道。當(dāng)溢流通道關(guān)閉時，控制室中的燃油壓力立

14、即返回油軌壓力，噴嘴突然關(guān)閉，噴射停止。C.噴油器驅(qū)動電路為了改善噴油器的敏感度，將驅(qū)動電壓變?yōu)楦唠妷海瑥亩铀匐姶啪€圈磁化和TWV 響應(yīng)。ECU 中的EDU 或充電電路將各自蓄電池電壓提高到大約100V，維持電壓12.8 V，它通過ECU 發(fā)出的驅(qū)動噴油器的信號而施加到噴油器上。D.帶QR 代碼的噴油QR （快速響應(yīng)）代碼被用來提高校正精度。QR 代碼包含噴油器中的校正數(shù)據(jù)，它被寫入發(fā)動機控制器中。QR 代碼致使燃油噴射量校正點的數(shù)目大大增加，從而極大地改善了噴射量精度。QR 代碼是由電裝公司開發(fā)的一個新的二維代碼。除了噴射量校正數(shù)據(jù)之外，代碼還包括部件號和產(chǎn)品號，它們可以在非常高的速度下閱

15、讀。(1) 操作帶QR 代碼的噴油器（參考）帶QR 代碼的噴油器使發(fā)動機控制器能夠識別和校正噴油器，因此當(dāng)噴油器或發(fā)動機控制器被更換時，必須在發(fā)動機控制器中登記噴油器的ID 代碼。A) 更換噴油器必須將更換了的噴油器的ID 代碼登記到發(fā)動機控制器（ECU）中。B) 更換發(fā)動機控制器必須將所有車輛噴油器的ID 代碼登記到發(fā)動機控制器（ECU）中。4.控制系統(tǒng)組件說明4-1.發(fā)動機控制系統(tǒng)圖（參考）4-2.發(fā)動機控制器（電子控制單元）發(fā)動機控制器（ECU）通過傳感器發(fā)出的信號不斷檢查發(fā)動機的狀態(tài)，計算符合條件的燃油噴射量等，啟動執(zhí)行器以及將發(fā)動機控制到最佳狀態(tài)。噴油器可以由發(fā)動機控制器中的EDU

16、或充電電路來啟動。該執(zhí)行電路取決于其所安裝的車型的規(guī)格，ECU 也具有診斷功能，可用于記錄系統(tǒng)故障得。4-3.各種傳感器功能a. 曲軸t 位置傳感器（發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE 傳感器）和氣缸識別傳感器（TDC （G）傳感器）(1) 曲軸位置傳感器（發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE 傳感器）曲軸位置傳感器安裝在靠近曲軸正時齒輪或飛輪的位置。傳感器單元是MPU （電磁感應(yīng)）型。當(dāng)曲軸上安裝的發(fā)動機轉(zhuǎn)速脈沖齒輪通過傳感器時，傳感器內(nèi)線圈的磁場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生AC 電壓。AC 電壓可與檢測信號一樣由發(fā)動機控制器檢測到。發(fā)動機轉(zhuǎn)速脈沖的脈沖數(shù)量取決于安裝傳感器的車輛的規(guī)格。(2) 氣缸識別傳感器（TDC （G）傳感器）對于HP0

17、 系統(tǒng)，氣缸識別傳感器安裝在輸油泵單元上。傳感器單元使用MRE （電磁電阻元件）型。對于MRE 型，當(dāng)脈沖通過傳感器時，磁阻發(fā)生變化，而且通過傳感器的電壓發(fā)生變化。內(nèi)部IC 電路使電壓的變化放大，并且輸出到發(fā)動機控制器。TDC 脈沖的脈沖數(shù)量取決于安裝傳感器的車輛的規(guī)格。b. 加速器位置傳感器（另一制造商制造）加速器位置傳感器將加速踏板開度轉(zhuǎn)換為電子信號，并將其輸出到發(fā)動機控制器。另外，有兩個系統(tǒng)可在一旦發(fā)生故障時提供備用功能。(1) 用于柴油發(fā)動機（另一制造商制造）這是非接觸型傳感器。有連桿與加速踏板一起轉(zhuǎn)動，輸出端子電壓根據(jù)連桿轉(zhuǎn)動角度而變化。另外，鑒于現(xiàn)在有兩個傳感器輸出系統(tǒng)，沒有任何輸

18、出電壓抵銷。c. 進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器檢測進氣通過渦輪增壓器后的溫度。檢測溫度的傳感器部分包含一個熱敏電阻。該熱敏電阻有一個隨溫度的變化而變化的電阻，熱敏電阻用來檢測進氣溫度。d. 冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器安裝在氣缸體上，可以檢測冷卻液溫度。該傳感器為熱敏電阻型。e. 燃油溫度傳感器這是一個熱敏電阻型傳感器，可以檢測燃油溫度。在HP2、HP3 和HP4 系統(tǒng)中，該傳感器安裝在輸油泵單元上，但是在HP0 系統(tǒng)中，它安裝在噴油器的溢流管上。f. 渦輪壓力傳感器該傳感器為半導(dǎo)體型。它利用了傳感器中硅元件上壓力發(fā)生變化時電阻發(fā)生變化的壓電效應(yīng)。5.控制系統(tǒng)5-1.燃油噴射控制A.概述該

19、系統(tǒng)比傳統(tǒng)型噴射泵上使用的機械式調(diào)速器或正時器能更好地控制燃油噴射量和噴射正時。發(fā)動機控制器根據(jù)位于發(fā)動機和車輛上的傳感器發(fā)出的信號進行必要的計算。然后，ECU 控制施加到噴油器上電流的正時和持續(xù)時間，從而獲得最佳噴射正時和噴射量。B.各種燃油噴射C.燃油噴射量控制a. 概述該控制通過在基本噴射量上添加冷卻液溫度、燃油溫度、進氣溫度和進氣壓力校正來確定燃油噴射量。發(fā)動機控制器根據(jù)發(fā)動機工作條件和駕駛情況計算基本噴射量。b. 噴射量計算方法計算包括將以下兩個值進行比較：1. 調(diào)速器模式下由加速器位置和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算得出的基本噴射量。2. 通過向最大噴射量添加不同類型校正，由發(fā)動機轉(zhuǎn)速得出的噴射量

20、。兩個噴射量中較小的用作計算最終噴射量的基數(shù)。c. 設(shè)置噴射量(1) 基本噴射量該數(shù)量由發(fā)動機轉(zhuǎn)速和加速踏板開度決定。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速恒定時，如果加速踏板開度增加，噴射量增加；加速踏板開度恒定時，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，噴射量降低。(2) 起動噴射量該數(shù)量根據(jù)發(fā)動機起動時的基本噴射量和為起動機開關(guān)ON時間、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和冷卻液溫度增加的校正來決定。如果冷卻液溫度低，則噴射量增加。當(dāng)發(fā)動機完全起動時，該模式被取消。(3)最高轉(zhuǎn)速設(shè)定噴射量由發(fā)動機轉(zhuǎn)速決定。限制噴射量，以便防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速過度增加（超速）。(4) 最大噴射量這根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和為冷卻液溫度、燃油溫度、進氣溫度、大氣溫度、進氣壓力、大氣壓力和全Q 調(diào)整電阻（僅用于第1 代HP0 系統(tǒng)）增加的校正所確定的基本最大噴射量來決定。D.燃油噴射率控制  概述盡管采用高壓燃油噴射之后，噴射率得到提高，但是點火遲后（從噴射開始到燃燒開始的延遲）無法縮短到低于一定時間。因此，點火發(fā)生之前燃油噴射量增加（初期噴射率太高），致使爆炸燃燒與點火同時發(fā)生，并使NOx和噪音增加。要阻止這種情況，可采用預(yù)噴射使初期噴射保持在最小的需求速率，從而緩解初級爆炸燃燒以及降低NOx和噪音。E.燃油噴射正時控制a.概述燃油噴射正時由向噴油器施加電流的正時來控制。決定主噴射時間周期之后，也就明確了預(yù)噴射和其他噴射正時。