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1、项目八 柴油发动机电控系统认识与检修,一、项目要求 柴油电控发动机常见故障有启动困难、难于启动、工作不稳定、功率不足、排气烟色不正常（黑烟、白烟和蓝烟）、飞车等。,该项目通过对柴油机电控系统故障的诊断、拆卸、检修、安装调整过程的介绍，使同学在掌握柴油发动机电控系统结构与工作原理等方面理论知识的同时，具备对上述故障进行分析与排除的能力。,【知识要求】1熟悉柴油发动机电控系统的组成与发展状况2掌握柴油发动机电控喷油系统的组成和工作原理,3掌握柴油发动机电控喷油系统中的传感器的结构和工作原理4掌握柴油发动机电控喷油系统中的执行器的结构和工作过程5掌握柴油发动机电控系统电路的分析,【能力要求】1能正确
2、认识和拆装柴油发动机系统2能正确进行柴油发动机系统中各个部件的检修3能正确检查柴油发动机电控系统工作线路，能够读懂其中的电路原理图,4能正确检测柴油发动机电控系统各个传感器信号，并判断其是否正确5能正确分析柴油发动机电控系统故障，并排除故障,二、相关知识,与现代汽车汽油发动机电控技术的发展背景一样，面对无法回避的局部和全球性的环境和能源问题，现代汽车柴油发动机不得不采用和发展电控系统，以保持汽车柴油发动机的可持续发展，更充分发挥柴油发动机固有的优点（低油耗和低CO2排放）。,近年来柴油发动机电控系统的发展势头是令人瞩目的。以柴油汽车用得最多的欧洲为例，由于欧洲道路车辆用多缸柴油发动机从2000
3、年开始执行欧3排放标准，电控技术已在需满足欧3标准的柴油发动机上普遍使用，一些大的厂商则早已着手研制满足欧4排放标准的电控柴油发动机，现在，电控共轨系统在多缸柴油发动机上的应用已明显增多。,（一）柴油发动机电控系统的特点,柴油发动机电控系统最突出的特点是借助单片机的功能，以实现更为复杂的控制规律，而这在以前的控制系统中是无法实现的。,在采用单片机控制系统之后，柴油发动机的面貌大为改观，且随着单片机控制技术的逐步发展和不断成熟，和人们对柴油发动机所提出的各种严格要求而不断完善。 下面介绍单片机电控系统的特点：,改善发动机的经济性和排放；提高发动机的工作可靠性；响应快、控制精度高；控制策略灵活。,
4、（二）柴油发动机电控系统控制原理和发展过程,1柴油发动机电控系统控制原理,图8-1 柴油发动机电控喷油系统控制原理图,2柴油发动机电控喷油系统的发展过程,柴油发动机电控喷油系统的开发研究从20世纪70年代开始，已经经历了3代。第一代电控喷油系统是位置控制式。第二代电控喷油系统是时间控制式。第三代电控喷油系统是时间压力控制式，即电控共轨式喷油系统。 共轨喷油系统可分为高压共轨喷油系统和中压共轨喷油系统。,（三）不同种类的柴油发动机电控系统的工作过程,1位置控制式电控系统（1）直列柱塞泵的供油量控制（2）转子分配泵的供油量控制,图8-2 直列柱塞泵位置控制电子调速器,图8-3 转子分配泵位置控制电
5、子调速器,2时间控制式电控系统,供油量的位置控制方式是用模拟量来控制执行元件工作的，通过对喷油泵油量控制机构的定位来得到所需的供油量。,用以闭环控制供油量的反馈信号是由模拟信号传感器检测的，ECU只有对模拟信号进行A/D转换后才能处理，这必然影响供油量的控制精度和执行元件的响应速度。,此外，该方式中采用了机械装置来实现对喷油泵供油量的调节，也会降低控制精度和响应速度。所以继位置控制之后出现了时间控制方式。 转子分配泵时间控制方式。,图8-4 转子分配泵时间控制电子调速器,3时间压力控制式电控系统,柴油发动机电控共轨式燃油喷射系统主要由油箱、高压输油泵、公共油轨、喷油器、ECU和各种电子元件组成
6、，如图8-5所示。,图8-5 柴油发动机电控共轨式燃油喷射系统组成,（1）ECDU2高压共轨喷油系统,图8-6 ECDU2系统,ECDU2高压共轨喷油系统的主要部件及其作用如下。1）高压输油泵的结构和工作原理2）压力控制阀3）共轨管4）高压油管5）电控喷油器,图8-7 ECDU2系统的高压输油泵结构,图8-8 ECDU2系统的高压输油泵控制示意图,图8-9 ECDU2系统的共轨管,图8-10 二位二通电磁阀控制的喷油器,图8-11 二位三通电磁阀控制的喷油器,（2）美国Caterpillar公司HEUI共轨式液压喷油系统,图8-12 美国Caterpillar公司HEUI系统,图8-13 HE
7、UI系统结构示意图,图8-14 HEUI喷油器结构1菌状阀2菌状阀下阀座3高压机油进口4电磁阀回位弹簧5电磁阀6菌状阀上阀座7柱塞8增压活塞9菌状机油阀腔10弹簧施压止回球阀11套筒12燃油活塞腔13进油单向阀14逆流止回阀15燃油充油口16喷油嘴组件17喷油阀,图8-15 HEUI系统的预喷射结构1控制阀2增压活塞3活塞套4喷油嘴5进油孔6精密回油孔7增压活塞小回油孔,三、项目实施,（一）项目实施要求 通过该项目的实施，应该掌握柴油发动机检修中的注意事项，能够对机油压力、输油泵、调速器、喷油器和喷油泵进行检查和故障检修。, 通过该项目的实施，能够掌握电控系统各种传感器的检测方法，并掌握各种传
8、感器的正常参数范围值。, 通过该项目的实施，应该能够对电控柴油发动机经常出现的启动困难、排气烟色不正常和飞车等几种故障进行分析排查，基本掌握故障排除的操作流程。, 该项目应具备螺丝刀、扳手、万用表、示波器、解码仪等拆装与检修工具和相应柴油发动机控制系统电路图等资料。,（二）项目实施步骤,1柴油发动机电控系统检测步骤 柴油发动机电控系统有上面介绍的几种形式，各种形式的结构和控制过程有明显的区别，所以电控柴油喷射系统的故障检修也有所不同，针对不同结构的发动机应该应用对应的检测步骤来进行实际工作。,柴油发动机出现故障时，操作人员应沉着仔细、及时地分析故障的特征，判断其产生的原因，一般按如下原则进行。
9、 当柴油发动机运转中有不正常的现象时，可以用“看、听、摸、嗅”等综合判断哪一个部位或哪一个系统产生故障。,“看”观察各仪表的读数，排气烟色及水、油的变化情况。“听”用细长的金属棒或木柄螺丝刀触及柴油发动机外表面相应部位听运动件发出的声音及其变化情况。,“摸”凭手指感觉检查配气机构等零件的工作情况和柴油发动机震动情况。“嗅”凭感官的嗅觉，嗅出柴油发动机是否有出现异常气味的地方。, 当柴油发动机突然发生故障或已判定出故障的原因，而且故障将影响柴油发动机正常工作时，应及时地停车检查。对不能立即查明原因的故障，可以先将柴油发动机低速空载运转，再观察分析找出原因，以避免产生更大的故障。, 当判断是较大故
10、障或柴油发动机突然自行停车时，应及时地拆检和保养。 应将每次出现的故障特别是大的故障原因的排除方法，记录在柴油发动机的运行薄上，供下次检修参考。,在实际工作中，应根据当时当地的具体条件和实践经验灵活掌握，找出产生故障的内、外原因，及时排除。,（1）柴油发动机机油压力不正常故障检修,续表,（2）柴油发动机输油泵常见故障检修,（3）柴油发动机调速器常见故障检修,续表,（4）柴油发动机喷油器常见故障检修,续表,（5）柴油发动机喷油泵常见故障检修,（6）电控系统传感器检测,1）转速传感器,图8-16 转速传感器位置和电路, 分别检查发动机转速传感器连接器的A、B、C端子的接地电阻，阻值应大于100k。
11、否则，应更换发动机转速传感器，如图8-17所示。 检查是否开路。 检查是否短路接地，如图8-19所示。,图8-17 转速传感器连接器A、B、C端子的接地电阻检查,图8-18 转速传感器信号线开路检查,图8-19 转速传感器信号线开路检查, 检查端子间是否短路，如图8-20所示。 检查传感器电源电压，如图8-21所示。,图8-20 转速传感器信号线开路检查,图8-21 转速传感器信号线开路检查,2）加速踏板位置传感器（油门位置传感器）,图8-22 加速踏板位置传感器电路,图8-23 加速踏板位置传感器检测1,图8-24 加速踏板位置传感器检测2,图8-25 加速踏板位置传感器检测3,图8-26
12、加速踏板位置传感器检测4,图8-27 加速踏板位置传感器检测5,图8-28 加速踏板位置传感器检测6,3）冷却液温度传感器,表8-1冷却液温度传感器温度与电阻之间的关系,4）进气温度传感器,进气温度传感器与ECM连接电路如图8-29所示。 进气温度传感器温度与电阻的关系如图8-30所示。,图8-29 进气温度传感器与ECM连接电路,图8-30 进气温度传感器温度与电阻关系,2电控柴油发动机检修注意事项,（1）维修安全注意事项（2）对废气蜗轮增压系统维修时的清洁规则（3）路试（4）加注燃油注意事项,3柴油发动机电控系统故障排查实例,（1）启动困难（2）排气烟色不正常1）排黑烟2）排白烟3）排蓝烟
13、（3）飞车,图8-31 启动时不冒烟故障流程图,图8-32 启动时冒白烟或灰白烟故障流程图,图8-33 排气管冒黑烟故障流程图,图8-34 排气管冒白烟故障流程图,图8-35 排蓝烟诊断流程,图8-36 飞车诊断流程图,四、拓展知识,（一）可变喷嘴涡轮增压系统电控技术1废气涡轮增压器调节的目的 废弃涡轮增压器的调节目的在于既能保证在低速时有较高的转矩，又能保证发动机在标定点附近增压压力不致过高，以避免发动机过高的机械负荷和涡轮增压器的超速。,通过涡轮增压器的调节，可改善增压器与发动机的匹配，从而达到改善车用增压器发动机转矩特性的目的。 不仅如此，采用可调增压器，还可达到改善发动机部分负荷性能和
14、满足高原地区工作发动机功率的恢复。,可调增压器采用电控技术，可实现全工况范围内发动机与增压器的最佳匹配，从而达到发动机性能的全面优化。,2废气涡轮增压器调节的方法,废气涡轮增压器的调节中应用最多的是涡轮的调节，这种方法调节最为有效。,图8-37 涡轮机的流量特性 （ATeq1 ATeq2 ATeq3）,图8-38 涡轮流通部分可调截面1舌尖截面 2涡轮出口环形截面 3叶轮出口截面,涡轮出口截面的调节如图8-39所示，其中最有效的是可调喷嘴的方案。,图8-39 带喷嘴环时涡壳出口截面调节示意图,舌尖出截面的调节均是针对无叶涡轮箱而言，如图8-40所示有4种不同方案。 方案二中的转动舌尖型式由于其
15、结构简单，故近来受到了广泛关注。,图8-40 舌尖截面处调节示意图A0舌尖初始截面 A调节后的舌尖截面,3用于重型载货汽车的连续反馈控制可变喷嘴涡轮增压器（VNT）,图8-41 可变截面涡轮增压器结构1限位块 2、11操纵杆 3喷嘴叶片 4涡轮叶轮 5驱动杆 6滑块,7限位块 8拨叉 9转动环 10压缩空气汽缸,图8-42 可变截面涡轮增压器的控制系统图1增压压力传感器 2喷嘴叶片执行器 3外曲柄 4可变喷嘴涡轮增压器5PCM阀 6各种仪表 7发电机 8真空泵,（二）可变气门驱动系统,1可变气门驱动机构在柴油发动机上的应用 对自然吸气式柴油发动机而言，可变气门驱动系统可以用来改善启动性能。,对于中速柴油发动机而言，由于其压缩比不高，故其活塞与气门间的碰撞问题不再突出。 曾在20世纪50年代兴起过的米勒增压方法，就是可变气门驱动机构在增压柴油发动机上的应用。,可变气门驱动机构在增压柴油发动机中的另一有潜力的应用是改善其响应速度。,
