柴油电喷任务二综述

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1、任务二 “位置控制式”电控柴油发动机系统 知 识 目 标 能 力 目 标 l掌握不同柴油机电控燃油喷射系统中喷油 量的控制方法 l掌握“位置控制”式电控系统供油量控制 l掌握“位置控制”式电控系统的控制策略 l了解柴油机电控系统组成 l了解“位置控制”式电控系统的基本组成 了解轴向柱塞式分配泵“位置 控制”式电控系统的基本组成；了 解发动机电脑ECU对VP37分配泵 喷油量的控制，喷油正时的控制； 能利用解码仪、万用表等工具对电 控系统的故障做出正确的诊断。 任 务 分 析 柴油机电控系统一般由传感器、ECU、 执行器三部分组成。如视频所示 1. 电控系统传感器 传感器（包括信号开关）用来检测

2、柴油机与 汽车的运行状态,并将检测结果转换成电信号 输送给ECU。 根据用途和功能分为以下三种 类型。 相 关 知 识 （一）柴油机电控系统组成 （1）运行工况传感器 用来检测柴油机运行工况基本参数的 传感器。这类传感器的信号,一是控制系统 工作时的主要控制信号,用来确定基本循环 供油量或基本供油提前角等。 （2）修正信号传感器 指用来检测柴油机运行工况非基本参数 的传感器, 这类传感器的信号,作为控制系 统工作时的辅助控制信号,用来对基本循环 供油量或基本供油提前角等进行修正。 （3）反馈信号传感器 反馈信号传感器就是指闭环控制系统中用来 检测控制系统执行元件实际位置的传感器。在 柴油机电控

3、燃油喷射系统中主要包括供油齿条 位置传感器、燃油压力传感器配泵正时活塞位 置传感器、着火正时传感器等。 上述三类传感器中大多数是汽车汽油机电控 系统中通用的。但也有一些是与汽油机电控系 统中使用的传感器不完全相同的,或是柴油机电 控系统中特有的,如光电式着火正时传感器等。 2.电控系统ECU ECU的功用是根据各传感器输 入信号和内存程序,计算出供(喷) 油量和供(喷)油开始时刻,并向执 行元件发出执令信号.柴油机电控 系统在运算原理、控制原理、存储 原理、数据传输原理及程序设计等 方面与汽油机电控系统基本相同。 3. 执行元件 执行元件主要是执行ECU的指令,对被 控制对象实施调控的元件。由

4、于柴油机缸 内混合的特征对循环喷油量、喷油正时的 精度要求很高，柴油机燃油喷射又具有高 压、高频和脉动等特点，再加上柴油机燃 油喷射装置的多样性，使得现代汽车柴油 机电控系统在燃油喷射控制中所用的执行 元件远比汽油机复杂，技术含量也要高得 多。 （二）“位置控制”式电控系统的基本组成 一汽大众推出的捷达1.9SDI轿车，是 国际成熟柴油技术首先应用于中国的轿车 。SDI是英文Suction Direct Injection 的缩写，意为自然吸气直接喷射（柴油发 动机）。它采用德国Bosch公司VP37分配 泵，属于第一代“位置控制”式电控系统 。它的基本组成如图7-2-1，如图7-2-2。 图

5、7-2-1 轴向柱塞式分配泵“位置控制”式电控系统的基本组成 图7-2-2 轴向柱塞式分配泵“位置控制”式电控系统的基本组成 1.燃油滤清器：柴油中水分大，需要油 水分离器。捷达轿车燃油滤清器和油水 分离器是制成一体的。其结构如图7-2-3 所示。其工作原理见图7-2-4。在更换新 滤芯时，需先将新滤芯加满柴油，然后 再更换。 （三）“位置控制”式电控系统低压油路 1、供油管（从油箱来） 2、回油管（到油箱） 3、O 型密封圈 4、控制阀（注意安装方向 ） 5、安全销 6、回油管（从喷油泵来） 7、供油管（到喷油泵） 8、燃油滤清器 9、密封圈 10、放水螺栓 图7-2-3燃油滤清器 图7-2

6、-4燃油滤清器 2.叶片式输油泵：是分配泵燃油供给系统中的第 二级输油泵,它安装在分配泵内部,如图7-2-5所示, 主要由转子、叶片、偏心环和端盖等组成。 偏心环用定位销与喷油泵壳体固定；转子装在偏 心环内，转子上的4个凹槽中均装有叶片，叶片既可 随转子一起转动，也可在转子凹槽内滑动；端盖用 于封闭偏心环两端形成泵腔。叶片的外端为圆弧面 ，与偏心环内表面配合并始终保持接触，叶片将输 油泵转子与偏心环内表面之间隔成4个泵油腔。输油 泵转子与喷油泵轴用键联接。 图7-2-5 叶片式输油泵 1-低压油管 2-转子 3-油道 4-叶片 5-输出油道 6-调压阀 柴油机工作时,输油泵转子带动叶片在偏心环

7、内转动 ,使叶片、转子 偏心环和端盖共同形成的4个泵油腔容积 不断变化。当泵油腔转至进油口附近时，由于容积逐渐增 大，将来自膜片式输油泵的柴油吸人泵油腔；泵油腔转过 进油口后, 容积逐渐减少，使泵油腔内的柴油压力升高； 当泵油腔与出油口连通时，泵油腔内的柴油输出送往分配 泵。调压阀用来限制输油泵的输出压力，当叶片式输油泵 输出的油压超过规定值时，柴油顶开调压阀，使部分柴油 经调压阀流回低压油管。调压阀也可用来调整输油泵输山 油压，增加调压阀弹簧预紧力，输油泵输出油压提高,反 之输出油压降低。 （四）“位置控制”式电控系统分配泵驱动机构 分配泵驱动机构的组成如图7-2-6所示。喷油泵 轴支承在喷

8、油泵壳体上，端面凸轮与分配泵柱塞连成 一体，并用联轴器与喷油泵轴连接，端面凸轮的端面 上有与气缸数相等的凸轮。在柱塞回位弹簧作用下， 端面凸轮始终抵靠在滚轮架上的滚轮上。分配泵柱塞 随喷油泵轴一起旋转的同时，在端面凸轮和回位弹簧 作用下，不断进行往复轴向运动，喷油泵轴的转速为 曲轴转速的一半，柱塞随喷油泵轴每转一圈，往复运 动的次数与端面凸轮数（气缸数）相等。柱塞每往复 运动一次，即完成一次吸油和泵油过程。 图7-2-6分配泵驱动机构 1-喷油泵轴 2-滚轮架 3-联轴器 4-端面凸轮 5-分配泵柱塞 （五）“位置控制”式电控系统分配泵 分配泵的工作过程可分为吸油、泵油、回油和 均压四个过程。

9、 1.吸油过程(图7-2-8a)：柱塞上设有4个 ( 四缸发动机用)均布的轴向进油槽(见图7-2-7)、 1个分配孔、1个中心油道和1个泄油孔，柱塞套 上均布4个与出油道对应的出油孔。当柱塞上的 某一轴向进油槽与进油孔接通时,来自叶片式输 油泵的柴油经进油道、进油孔和轴向进油槽进人 泵腔,分配泵完成吸油过程。 图7-2-8 VE型分配泵的工作过程 1-断油阀 2-进油孔 3-进油槽 4-柱塞腔 5-喷油器 6-出油阀 7-分配油道 8-出油孔 9-压力平衡孔 10-中心油孔 11-泄油孔 12-平面凸轮盘 13-滚轮 14-分配柱塞 15-油量调节套筒 16-压力平衡槽 17-进油道 18-燃

10、油分配孔 19-喷油泵体 20-柱塞套 图7-2-7分配柱塞 2. 泵油过程(图7-2-8b)：随柱塞继续转动，轴 向进油槽与进油孔错开，泄油孔仍被封闭，端面凸 轮顶动柱塞使其向右移动，泵腔内的油压升高。当 分配孔与柱塞套上的某一出油孔接通时，泵腔内的 高压柴油即经柱塞中心油道和分配孔进入出油道， 并顶开出油阀供往喷油器,分配泵完成泵油过程。 由于端面凸轮上的凸峰数量也与柴油机气缸数相等 ,所以柱塞每转一圈，分配泵按做功顺序向各缸喷 油器供油一次。 在柱塞上还设有油压平衡槽，其功用是：在柱 塞旋转过程中分别与出油道接通,以平衡各出油道 内的压力，对保证分配泵向各缸分油均匀有利。 3. 回油过程

11、(图7-2-8c)：在分配 泵泵油过程中，随柱塞向右移动， 当泄油孔从油量控制滑套中露出， 即与泵壳内腔相通时，分配泵内的 高压柴油经柱塞中心油道和泄油孔 流人泵壳内腔，出油道内油压迅速 下降,出油阀关闭，分配泵泵油过程 结束。 4.均压过程(图7-2-8d)：柱塞上 开有压力平衡槽16，当柱塞转动 180后，该槽对准出油道，使出油 道中的燃油压力与泵壳内的油压相平 衡，这将有助于改善各缸分配的不均 匀性。 5. 停机熄火: 分配泵上装有一 个断油电磁阀，如图7-2-9所示。当 点火开关处于ON位置时，断油电磁阀 电路接通，将断油阀体吸起，分配泵 进油道开通。当需要停机熄火时，只 要关闭点火开

12、关，断油电磁阀电路断 开，断油阀体在弹簧作用下切断分配 泵进油道，分配泵停止供油，柴油机 熄火。 图7-2-9 停机断油机构的结构 （六）“位置控制”式电控系统供油量控制 捷达SDI分配泵为轴向压缩式分配泵(VE 泵)，由其分配转子的转动来实现泵油和燃 油分配的。分配泵供油量的调节是通过改变 油量控制滑套在柱塞上的轴向位置来实现的 ，如图7-2-10。滑套向左移动时，泄油孔从 滑套中露出之前柱塞有效泵油行程减小，供 油量减少；滑套向右移动时，柱塞有效泵油 行程增大，供油量增加。滑套的轴向位置由 电子调速器控制。 图7-2-10 轴向柱塞式分配泵供油量控制 电子调速器的结构如图7-2-11所示，

13、由定子、 转子、线圈、转子轴和滑套位置传感器等组成，转 子轴下端的偏心钢球伸入油量控制滑套的凹槽中。 当给线圈通入的直流电流变化时,就会产生使转子轴 转动的电磁力矩。当电磁力矩与转子轴回位弹簧力 矩平衡时，转子轴就会固定在某一位置。转子轴转 动时，通过伸入滑套凹槽内的偏心钢球使滑套轴向 移动，从而改变喷油泵的供油量。ECU根据发动机的 工况计算出目标供油量，通过驱动回路控制流经线 圈的电流方向来控制转子轴的转动方向，控制通电 占空比来控制转子轴转动的角度，从而实现供油量 的控制。如图7-2-12所示。 图7-2-11 电子调速器的结构 图7-2-12 “位置控制”式电控系统供油量控制 滑套位置

14、传感器安装在转子轴 上，ECU通过该传感器检测的转子 轴位置信号确定油量控制滑套的实 际位置，并对滑套位置(即供油量)进 行闭环控制（如图7-2-13）。 图7-2-13 “位置控制”式电控系统供油量控制 位置控制式电控分配泵供油正时的控制（如图7-2 -14）通常是在原供油提前角自动调节器活塞两侧高、 低压腔之间增加一条液压通道，依靠占空比控制的正 时控制阀使活塞两侧的油压发生变化，从而控制供油 正时。正时控制阀结构如图7-2-15所示，由 ECU传来 的信号使电磁线圈N108产生电磁力吸动滑动铁芯，铁 芯带动阀门移动,这样就改变了正时活塞右侧(高压腔 ）与左侧(低压腔)之间的压力差，从而使

15、正时活塞移 动，带动分配泵滚轮架转动，以实现调整供油时刻。 （七）“位置控制”式电控系统供油正时控制 图7-2-14 位置控制式电控分配泵供油正时的控制 图7-2-15 正时控制阀结构 当正时控制阀线圈通电时，高压腔与 低压腔连通，活塞两端的油压差消失，在 弹簧的作用下，活塞复位，喷油时间推迟 。当正时控制阀线圈断电时，高压腔与低 压腔断开，活塞在高压油压力的作用下压 缩弹簧向左移动，使凸轮盘相对于滚柱的 位置产生偏转，供油时间提前。通电时间 长，供油提前角减小；通电时间短,供油提 前角增大。正时活塞位置传感器检测出正 时活塞的位置，从而进行反馈控制。 （八）“位置控制”式电控系统的控制策略

16、1. 喷油量控制 电控单元分析发动机转速、加速 踏板位置和冷却水温等传感器的信号 ，确定所需喷油量，并发相应控制信 号给喷油泵中的油量调节器。通过安 装在油量调节器上的活塞位移传感器 的反馈，实现油量的闭环控制。 基本喷射量控制 基本喷射量由发动机转速和加速踏板开度决定。 当发动机转速恒定时，如果加速踏板开度增加，喷 射量增加；加速踏板开度恒定时，如果发动机转速 增加，喷射量降低。 起动喷射量控制 起动喷射量根据发动机起动时的基本喷射量和起 动机开关ON时间、发动机转速和冷却液温度增加的 校正来决定。如果冷却液温度低，则喷射量增加。 当发动机完全起动时，该模式被取消。 最高转速设定喷射量 最高转速设定喷射量由发动机转速