《汽车发动机电控系统构造与检修 教学课件 ppt 作者 林平 第8章 柴油机电控燃油系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机电控系统构造与检修 教学课件 ppt 作者 林平 第8章 柴油机电控燃油系统（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章 柴油机电控燃油系统,8.1 柴油机电控燃油系统的类型与组成,8.1.2 柴油机电控燃油系统的类型 柴油机电控燃料系统在多年的发展过程中产生了多种结构类型，按照产生高压燃油的机构不同，可以分为电控喷油泵系统（包括电控直列泵系统和电控分配泵系统）和电控单缸泵系统（包括电控泵喷嘴系统和电控单体泵系统），以及目前广泛应用的电控高压共轨喷射系统。,根据控制方式的不同，柴油机电控燃油系统又可分为位置控制方式、时间控制方式和时间压力控制方式等。,8.1.3 柴油机电控燃油系统的组成,柴油机电控燃油系统不论其类型如何，均由传感器、电控单元（ECU）与执行器三部分组成。,1传感器,常见的传感器主要有以下
2、几种。 （1）燃油温度传感器 （2）冷却液温度传感器 （3）机油温度传感器 （4）空气温度传感器,（5）空气流量计 （6）加速踏板位置传感器 （7）针阀升程传感器 （8）冷却液位传感器 （9）曲轴位置传感器,（10）凸轮轴位置传感器 （11）共轨压力传感器 （12）燃油压力传感器 （13）机油压力传感器 （14）进气歧管压力传感器 （15）大气压力传感器 （16）氧传感器,8.2 电控直列泵系统,8.2.1 电控直列泵系统的组成 电控直列泵系统属于电控柴油机的早期产品，主要用在载货汽车柴油机上，比较典型的是电控滑套式直列泵，其组成如图8.1所示。,图8.1 电控直列泵系统的组成 1油箱 2输油
3、泵 3燃油滤清器 4直列式喷油泵 5电子停油装置 6燃油温度传感器 7油量调节齿 杆位置传感器 8线性电磁执行机构 9转速传感器 10喷油器 11冷却液温度传感器 12加速踏板位置 传感器 13离合器、制动和排气制动开关 14操纵板 15警告灯和故障诊断座 16车速表 17ECU 18进气温度传感器 19增压压力传感器 20涡轮增压器 21电门开关 22蓄电池,这种系统是对传统的机械式喷油泵进行的改进，在喷油泵中增设了控制油量拉杆的电控调速机构，以及控制柱塞滑套的电控供油正时调节机构。,各种传感器将柴油机的运行参数和驾驶员的操作意图传给ECU，ECU根据上述信息进行计算后，控制喷油泵中相关执行
4、机构的工作，使发动机获得最佳的供油正时和供油量。,8.2.2 电控直列泵系统主要部件的构造与工作原理,1电控供油正时调节机构 电控直列泵的滑套式电控供油正时调节机构由柱塞、滑套、油量调节齿杆、滑套调节轴、供油正时调节器等组成（见图8.2）。,滑套由供油正时调节器控制作上下移动，从而达到改变柱塞预行程和供油始点的目的。 滑套上移，预行程增加，供油推迟；反之，预行程减小，供油提前。,图8.2 滑套式电控供油正时调节机构 1柱塞套 2滑套 3油量调节齿杆 4柱塞 5喷油泵凸轮轴 6供油正时调节器 7滑套调节轴 8电子调速器 9齿杆位移传感器 10回油孔,图8.3 滑套控制供油正时示意图 1出油阀 2
5、柱塞顶部空间 3柱塞套 4滑套 5控制斜槽 6柱塞上的进油孔 7柱塞 8柱塞弹簧 9挺柱滚轮 10凸轮 11回油孔,2电控调速机构,在电控直列泵中，油量调节齿杆是由ECU通过电控调速机构来控制。 图8.4是一个电磁式电控调速器，ECU根据加速踏板位置传感器的信号，控制油量调节齿杆的位置。,ECU除了通过电控调速器实现供油量的控制外，还要实现调速器的功能，在发动机转速因外界影响而变化时，及时调整供油量，以保证发动机的稳定运转。,图8.4 电控调速机构 1油量调节齿杆 2回位弹簧 3油量调节齿杆 4电磁线圈 5转速传感器 6转速传感器脉冲轮 7喷油泵凸轮轴,8.3 电控分配泵系统,8.3.1 位置
6、控制式电控分配泵系统 图8.5所示为位置控制式电控分配泵的结构图。 它主要包括调节轴角位移传感器、油量调节电磁阀、电子停油装置、分配泵柱塞、供油正时控制电磁阀和油量调节套等。,图8.5 位置控制式电控分配泵的结构 1调节轴角位移传感器 2油量调节电磁阀 3电子停油装置 4分配泵柱塞 5供油正时控制电磁阀 6油量调节套,图8.6所示为位置控制式分配泵的工作原理。 油量调节电磁阀控制调节轴旋转，拉动油量调节套使其沿分配泵柱塞左右移动（见图8.5），以改变分配泵的供油量；供油正时控制电磁阀接在分配泵液压提前器的旁通油路中，在ECU控制下改变开度，控制作用在提前器柱塞上的压力，以改变供油正时。,图8.
7、6 位置控制式分配泵的工作原理 1分配泵 2供油正时调节电磁阀 3油量调节电磁阀 4电子停油装置 5ECU,8.3.2 时间控制式电控分配泵系统,1时间控制式轴向柱塞分配泵系统 图8.7所示为日本电装（Nippon-Denso）公司开发的ECD-V3型时间控制式轴向柱塞分配泵系统。 供油量的改变采用时间控制方式。,当油量调节电磁阀关闭时，柱塞顶部空间与低压腔隔绝，因而在柱塞上行时产生高压，喷油泵即通过出油阀向喷油器供油；当ECU控制该油量调节电磁阀开启时，高压油腔卸压，供油过程即终止。,由此可见，供油量取决于油泵开始供油到油量调节电磁阀开启之间的持续时间，ECU通过控制这个时间的长短达到控制供
8、油量的目的。,图8.7 ECD-V3型电控分配泵系统 1供油量控制电磁阀 2柱塞 3柱塞顶部空间 4出油阀 5供油正时控制电磁阀 6曲轴位置传感器 7阀芯 8低压油路 9旁通油路,2时间控制式径向柱塞分配泵系统,图8.8所示为时间控制式径向柱塞分配泵的结构图。 其主要特点是采用径向柱塞取代轴向柱塞，同样采用时间控制方式。 由于各柱塞在圆周上均匀分布，凸轮环受力均匀且作用力相互平衡，因此可以产生较高的供油压力（达170MPa）。,图8.8 时间控制式径向柱塞分配泵系统 1ECU 2ECU 3滑片式输油泵 4转角信号传感器 5径向柱塞高压部分 6供油量控制电磁阀 7供油调节装置 8供油正时电磁阀
9、9喷油器,8.4 电控单缸泵系统,电控单缸泵系统有电控泵喷嘴系统和电控单体泵系统两种。 这类系统每个气缸都有1个单独的喷油泵，并将喷油泵布置在气缸盖上，可采用较短的高压油管，甚至取消了高压油管，具有机械结构刚性较好的特点，燃油喷射压力高，最高可达200MPa以上，可以满足日益严格的排放法规要求。,8.4.1 电控泵喷嘴系统,1电控泵喷嘴系统的组成 电控泵喷嘴系统核心部件是泵喷嘴。 通常安装在气缸盖上，每缸一个泵喷嘴，由顶置式凸轮机构直接驱动。,2电控泵喷嘴的工作原理,（1）高压腔进油阶段 泵活塞在活塞弹簧压力作用下向上移动，高压腔内容积增大。 喷嘴电磁阀不动作，电磁阀针阀处于初始的开启状态，供
10、油管到高压腔的通道打开，使柴油进入高压腔（见图8.10）。,图8.9 电控泵喷嘴 1滚柱式摇臂 2球销 3泵活塞 4活塞弹簧 5电磁阀 针阀 6喷嘴电磁阀 7回油管 8收缩活塞 9供油管 10喷嘴弹簧 11针阀缓冲元件 12缸盖 13针阀 14隔热密封垫 15O形环 16高压腔 17喷射凸轮,图8.10 电控泵喷嘴高压腔进油阶段 1滚柱式摇臂 2泵活塞 3活塞弹簧 4电磁阀针阀 5高速电磁阀 6供油管 7高压腔,（2）预喷射阶段,预喷射的目的就是在主喷射开始前，让少量的燃油在低压下喷入燃烧室。 使燃烧室内的温度和压力上升，可以减少点火延迟的时间，降低燃烧噪声，减小氮氧化合物的排放。,喷油凸轮通
11、过摇臂驱动泵活塞向下移动。 高速电磁阀关闭，高压腔内压力上升。 当压力达到18MPa时，预喷射开始，如图8.11所示。 高压腔达到一定油压时，收缩活塞向下运动，高压腔的容积突然增大，燃油压力瞬间下降，喷嘴针阀关闭喷油孔，预喷射结束。,图8.11 电控泵喷嘴预喷射阶段 1泵活塞 2电磁阀座 3电磁阀针阀 4供油管 5喷油针阀 6高压腔 7喷油凸轮,图8.12 收缩活塞的作用过程 1高压腔 2收缩活塞,（3）主喷射阶段,预喷射结束后，随着泵活塞继续压油，高压腔内的压力重新上升。 当油压上升到约30MPa时，燃油压力高于喷嘴弹簧的作用力，喷嘴针阀再次上升，主喷射开始（见图8.13）。,当喷油量达到目
12、标值后，ECU切断喷油电磁阀的电路，打开电磁阀针阀，高压腔内压力急剧下降，关闭喷油针阀，主喷射结束。,图8.13 电控泵喷嘴主喷射阶段 1泵活塞 2高速电磁阀 3喷嘴弹簧 4喷嘴针阀 5高压腔,8.4.2 电控单体泵系统,1电控单体泵系统的组成 电控单体泵机械液力系统的结构如图8.14所示。,图8.14 电控单体泵系统示意图 1喷油器 2高压油管接头 3高压油管 4螺纹接头 5行程限止器 6针阀 7盖板 8泵体 9柱塞顶部高压腔 10柱塞 11柴油机体 12滚轮挺柱销 13凸轮 14弹簧座 15电磁阀弹簧 16高速电磁阀 17衔铁板 18中间板 19密封圈 20进油口 21回油口 22柱塞导向
13、套 23挺柱弹簧 24挺柱体 25弹簧座 26滚轮挺柱 27滚轮,2电控单体泵系统的工作原理,电控单体泵系统的供油量与供油正时均由高速电磁阀根据ECU的指令来控制，高速电磁阀通过针阀来控制柱塞顶部空间中的燃油压力。 电磁阀断电时，将旁通油路打开（同时将高压油路关闭），柱塞顶部空间与油泵体内的回油道相通，这时即使柱塞处于上升阶段，也不能建立高压。,反之，若电磁阀通电，其针阀将旁通油路关闭，使柱塞高压腔与出油口相通，则柱塞顶部空间的油压迅速升高，并通过高压油路流向喷油器，使之喷油。 此后电磁阀再断电，高压油路卸压，喷油终止。,由此可知，在电控单体泵系统中，供油量和供油正时取决于高速电磁阀关闭和开启
14、旁通油路的时刻（供油始点）以及开启持续时间的长短（供油量）。,8.5 电控共轨喷射系统,电控高压共轨喷射的工作方式与传统柴油机的机械燃油系统和电控燃油系统都有着本质的不同，其主要特点是喷油压力不受柴油机转速和负荷的影响，可以独立控制，从而实现喷油量和喷油正时的时间压力控制，而且控制精度高。其优点可归纳如下。, 宽广的应用领域。小型乘用车、重型载重车、内燃机车和船用柴油机，都可以采用电控高压共轨喷射系统。, 极高的喷油压力，最高可达200MPa。 喷油始点和喷油终点可以根据工况而改变。 容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机排放污染，又能保证优良的动力性和经济性。, 共轨系统中的喷油压力柔性可
15、调，可根据不同工况实现最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。 由电控喷油器控制喷油，其控制精度较高，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动。,8.5.1 电控共轨喷射系统的组成与原理,1电控共轨喷射系统的组成 电控共轨喷射系统包括电控系统和燃油供给系统两大部分，其组成部件如图8.15所示。,图8.15 电控共轨喷射系统的组成 1高压油泵 2燃油切断阀 3调压阀 4柴油滤清器 5油箱（内有输油泵和粗滤器） 6ECU 7蓄电池 8高压共轨 9共轨压力传感器 10燃油温度传感器 11喷油器 12冷却液温度传感器 13曲轴位置传感器 14加速踏板位置传感器 15凸轮轴位置传感器 16空气流量计 17增压压力传感器 18进气温度传感器 19涡轮增压器,（1）电控系统,电控系统由各种传感器、ECU和执行器组成。 其主要的功能是根据传感器的信号，由ECU计算出最佳喷油时间和最合适的喷油量，并且计算出在什么时刻、在多长的时间范围内喷油，并据此向喷油器发出开启或关闭电磁阀的指令，从而精确控制柴油机的喷射过程（见图8.16）。,图8.16 电控共轨喷射系统的控制框图,（2）燃油供给系统,燃油供给系统的组成如图8.17所示，其主要部件是高压油泵、高压共轨和喷油器。 低压燃油由输油泵从油箱中抽出后经柴油滤清器输送到高压油泵，高压油泵将燃油加压至高压，然后送入高压共轨内。 高压共
