南京依维柯索菲姆电控共轨柴油机及整车匹配技术资料 一、引言 共轨柴油喷射系统(Ｃomｍｏｎ Raｉｌ Sysｔｅｍ)是随着世界范畴内对柴油机排放规定的提高以及电子控制技术的发展而产生的新一代燃油系统，它相对于其她燃油系统,在排放、噪声、振动和经济性等规定方面，具有极大的优越性 欧美汽车发达国家已研制出成熟的共轨柴油机,并在汽车上获得应用相比而言，国内对于共轨柴油喷射系统的研发和应用,还差距甚远南京依维柯公司为了满足中国实行的柴油车欧Ⅲ排放原则规定，从依维柯公司引进了索菲姆81４0.４３S发动机,它是国内首例达到欧Ⅲ排放原则的小型柴油机 引进之初，依维柯公司和博世公司都持谨慎态度,由于索菲姆814０.43Ｓ共轨发动机比之前以凸轮轴驱动的索菲姆２．8Ｌ柴油喷射系统,在共轨、电控技术以及对中国燃油品质和环境适应性规定方面,难度大诸多南京依维柯公司通过严格的二次开发，国产化索菲姆81４0.４3S发动机已经正式下线,装配该发动机的都灵Ｖ汽车也已投产并获得了较好的市场体现 二、柴油发动机的电控共轨技术 (一)概述 为了减少排放中的微粒,规定特别高的喷射压力。
如图1,索菲姆81４0．４3S柴油发动机采用博世EDCＭＳ6.3电控共轨系统(注：EDＣ是ElｅctrｏniｃＤiesｅlConｔroｌ的缩写，6．3代表控制单元的版本),它能适应柴油机高度复杂的控制需要,最高喷射压力可达１35MPa,最高转速可达600０r／ｍｉn其中,“燃油轨(共轨）”是储存燃油的公共油轨,它使喷射时间可以自由地组织,完全与系统压力独立高压泵”用来生成喷射压力,它和燃油的喷射过程是独立的，生成的高压燃油被储存在共轨中档待着喷射电磁喷油器”具有预喷功能,在主喷之前１%秒内,少量的燃油被喷进了气缸压燃,预加热燃烧室预热后的气缸使主喷射后的压燃更加容易，缸内的压力和温度不再是忽然地增长，有助于减少燃烧噪音在膨胀过程中进行后喷射,产生二次燃烧，将缸内温度增长200℃～250℃，减少了排气中的碳氢化合物电子控制单元ECＵ”是共轨系统的控制中心,它计算需要的燃油喷射量、喷射始点和喷射压力,控制喷油器中的电磁阀的动作,使得每一气缸的燃油喷射始点是完全独立控制的二、发动机的基本参数索菲姆８140．４3S共轨发动机的基本参数见表１及图2、图３三、电控共轨系统的架构如图４，是索菲姆8１40.43S发动机共轨燃油系统的架构，分为燃油供应系统和电子控制系统两部分，系统零部件的构成及在汽车上的布置见图5。
四）电子控制方略索菲姆８140.43Ｓ发动机油门的控制方式为电子控制（线控),取消了老式的拉丝控制,信号传递快控制单元具有控制和诊断功能,能对系统中其她零部件实行闭环控制,并对系统执行许多精密的诊断它根据从各个传感器监测到的多种参数进行计算分析、判断并下达控制指令给各个执行器(如喷油器等）由于采用电子控制,因此，可控制的范畴较广系统重要的控制方略涉及如下方面:1．自诊断——闪烁代码控制单元自诊断系统检测来自各个传感器的发信号,并将它们与限定值进行比较，如果超过,则记录相应的故障代码,该代码以不同的闪烁频率被仪表批示灯显示2．燃油温度当在柴油滤清器上探测到燃油温度超过75℃时，控制单元控制压力调节器减少管道压力（不修正喷射)如果温度超过９0℃时,则功率将低６0%3．燃油喷射量控制单元根据来自传感器的信号和mａp值,控制压力调节器、在2２00rpm变化预喷时间及变化主喷时间4.怠速调节控制单元解决来自多种传感器的信号并调节燃油的喷射量、控制压力调节器的压力、变化电磁喷油器的喷射时间并保持蓄电池电压在一定范畴5.调节发动机转速平滑过渡(防锯齿）控制单元解决从传感器收到的信号,通过压力调节器和电磁喷油器打开时间来决定将要喷射的燃油量，以保证在转速提高时调节发动机匀速地增长转速。
6．加速排放烟度在急加速时，根据从电位计(加速踏板传感器）和发动机转速收到的信号,控制单元控制压力调节器、变化电磁喷油器的喷射时间,以决定最合适的喷油量7.空调系统的执行控制单元操作空调压缩机:(１）当按压相应的空调控制开关时，控制压缩机的接通／断开;(2）在急加速或满负荷规定或发动机冷却温度达到接近105℃时,立即切断压缩机(将近６秒）8．燃油泵控制与速度无关，电子控制单元：(1)当钥匙接通时向燃油泵供电；(２）如果发动机在几秒钟内没有起动,则切断燃油泵的电源9.气缸位置在发动机的每一种循环行程内，控制单元辨认哪一缸在做功行程并操作合适气缸的喷射顺序1０.预喷和主喷的提前角按照来自各个传感器的信号,涉及装在控制单元中的绝对压力传感器,控制单元根据内部脉谱图来决定最合适的喷射点11.喷射压力的闭环通过对来自各个传感器信号的解决来决定发动机负载,并根据发动机负载，控制单元操作调节器获得最合适的管道压力１2．燃油供应对的供油可以避免噪音、排烟、过载、过热和增压器超速,供油的计算与加速踏板位置、发动机转速和进气量有关,水温影响输出成果与否对的在如下状况下供油可以被修正：(1)外部装置(ＡBS)、AＢD、EDB的动作；(2)严重故障减少了负载或发动机停机。
通过测量空气量和温度决定了进气量之后,控制单元计算响应的燃油量以喷进相应的气缸(mg/每次供油)，并考虑柴油温度以这种方式计算的燃油量一方面转换成体积（ｍｍ３/每次输送)，然后转换为节气门开度或喷射持续时间13.根据水温校正流速冷态发动机在运转时具有较大的阻力,摩擦力较高,机油粘性仍然很强，多种公差也不最优化此外,将要喷射到金属表面压缩的燃油也仍然是冷的对于冷态发动机的供油因此比热机的供油要多14.喷射提前角从一种喷油器到下一种喷油器的提前角是不同的,从一种气缸到另一种气缸的提前角也是不同的,其计算与发动机负载有关在加速阶段内,控制单元按照水温合适地修正提前角,以获得较低的排放、噪音和超负载以及更好的汽车加速一种极端的大的提前角是基于水温来设立起始的从供油开始的反馈是通过变化喷油器电磁阀的电阻来提供的15．速度管理/最高转速限制电子速度管理对怠速和最高车速、所有速度进行管理，在一般状况下,它是稳定的,而机械管理器是不精确的根据转速,控制单元执行两个动作方略：在4250r/ｍｉｎ,控制单元通过减少电磁喷油器的打开时间来减少燃油流量;当超过5０00r／ｍｉｎ时,它使电磁喷油器不工作16.发动机起动在发动机最初几种运营过程中,烟度和1号气缸辨认的信号（飞轮传感器和凸轮轴传感器)是同步的,加速踏板信号在起动时是被忽视的。
起动供油的设立仅仅按照水温,通过特殊的脉谱当控制单元探测到这个速度以及飞轮的加速度，就可以觉得发动机在起动了，并不再由起动机来驱动,它再次使加速踏板起作用1７．冷／热起动如果任何三个温度传感器（水、空气或柴油)之一记录到温度低于10℃，则预热被激活当钥匙接触使预热批示灯点亮并保持一段与温度相应的时间时（此时加热器在进气歧管中加热空气),然后闪烁，这时才可以起动发动机当起动机正在运转时,该批示器熄灭，此时加热器继续被通电某一段时间(变化的）进行预热如果，批示器始终闪烁，发动机在2０~25秒内没有起动,则动作被取消以便不耗费蓄电池电量，预热曲线也与蓄电池电压相相应如果提到的温度所有超过１0℃,当钥匙接触使批示灯点亮持续将近2秒进行短暂的检测,然后熄灭，这时才可以起动发动机１８.运转／运营后当钥匙接触,电子控制单元传播信号至存储器，当发动机在最后停机进入主存储器时，并进行系统诊断一旦用钥匙关闭发动机,则控制单元通过主继电器保持几秒的供电这使微解决器可以从主存储器中将某些数据（变化的型号）转换为固定的，它们可以在EEPROＭ上被删除和重写，以便可以用作下一次的起动这些数据基本涉及:（1)不同的设立(发动机怠速调节,等等);（２)某些零部件的设立;（3)故障记忆。
该过程将持续几秒钟,一般从2～7秒（根据保存的数据量)，之后,ECＵ会发出一种指令到主继电器并使ECU从蓄电池上切断１9.降速/断油万一发动机过热,就要修正喷射,减少供油以变化节气门的开度,使其与冷却液温度成比例在释放加速踏板的相位内（汽车滑行),控制单元通过控制燃油压力调节器,切断电磁喷油器的供油；在达到怠速之前部分地恢复电磁喷油器的供油20．气缸平衡单个气缸平衡有助于提高舒服性和操纵性该功能容许单独地、定制地控制燃油输送以及每一种气缸的开始输油,尽管从一种气缸到另一种气缸是不同的,以补偿喷油器的液压公差在不同喷油器之间的流量差别(输送规格)，可以被控制单元直接评估该信息是由Modｕｓ在装配时读取每一种喷油器的条形码而提供的根据从传感器收到的信号,控制单元通过变化进入单个电磁喷油器中的喷油量（喷射时间)来控制怠速时的扭矩均匀21.冷却电扇控制当冷却液温度超过98℃时电控中心将使电扇工作２2.跛行功能一般状况下,系统发生故障时,自动将发动机转速控制在150０r/mｉn，以使驾驶员能将车开到就近的维修中心进行维修机的使用规定,并为其她整车厂运用共轨柴油机提供了参照三、电控共轨发动机匹配整车的技术 由于索菲姆8140.４3S共轨发动机是在索菲姆机械2.8升柴油机的基本上,通过将老式机械式燃油喷射系统改为博世共轨喷射柴油喷射系统及发动机管理系统、并对气缸盖等有关部件进行相应改善而成的，它与仍在生产的索菲姆2．8Ｌ机械柴油机有较大的继承性和通用性,因此将它应用到南京依维柯都灵V汽车上时,在安装布置方面并未遇到太多困难,汽车动力性能和环保性能也有提高，而困难之处有三个方面：一是如何使发动机共轨零件与汽车外围共轨零件按规定的控制方略进行连接,使整个共轨系统得以有效运营;二是使汽车适应中国柴油品质和气候条件;三是建立ＥOL(Ｅnd Of Line)工作站，以满足电控单元的自动化编程。
因此可以说,索菲姆814０.4３Ｓ共轨发动机匹配整车是一种复杂的系统工程 (一)共轨系统专用零件的布置及技术特性 如图6，共轨系统专用件分为发动机件和汽车外围件,前者是固定的,后者的选择和布置则因车而异根据都灵V汽车的构造,共轨系统专用件被合理布置，提成发动机部件、底盘部件、发动机舱部件和驾驶室部件四个部分 １．发动机共轨专用件如图7,索菲姆81４０.4３S发动机上，分布着８个共轨专用件,其技术特性简介如下 ①凸轮传感器它是感应型传感器，安装在凸轮盖上皮带轮作为声轮,上面有5个齿,即４＋1用于相位辨认,传感器的信号使电控单元在起动的同步辨认发动机的相位,清晰哪一缸喷射 ②飞轮传感器 它与凸轮传感器是相似的零件,安装在飞轮壳上飞轮作为声轮,上面有58个孔,传感器感应飞轮的行程变化信号及飞轮上每两个孔之间的距离信号，使电控单元辨认活塞上死点，理解发动机转速,进行喷射控制和驱动发动机转速表 ③冷却液温度传感器 它是NTC型传感器，装在节温器上,测量发动机冷却液的温度,给电控单元提供发动机热态信号 ④空气流量计 它集成了温度传感器和压力传感器,装在发动机的进气歧管上。
向电控单元提供空气压力和温度信号，电控单元根据每一种循环喷射燃油量，计算需要的空气流量 ⑤“共轨”组件: 它用来输送高压燃油进入喷射器,由如下部分构成：—“共轨”:它能在起动、转速较低及流量增大时迅速建立燃油压力 克制流量的装置:当发生外部泄漏时，它能保护发动机或。