電控柴油噴射系統的類(lèi)型

   柴油機電控噴射系統可分為兩大類(lèi)，即位置控制系統和時(shí)間控制系統。

   第一代柴油機電控噴射系統采用的是位置控制系統。它不改變傳統的噴油系統的工作原理和基本結構，只是采用電控組件，代替調速器和供油提前器，對分配式噴油泵的油量調節套筒或柱塞式噴油泵的供油齒桿的位置，以及油泵主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的相對位置進(jìn)行調節，以控制噴油量和噴油定時(shí)。其優(yōu)點(diǎn):無(wú)須對柴油機的結構進(jìn)行較大改動(dòng)，生產(chǎn)繼承性好，便于對現有機型進(jìn)行技術(shù)改造;缺點(diǎn):控制系統執行頻率響應仍然較慢、控制頻率低、控制精度不夠穩定。由于噴油率和噴油壓力難于控制，而且不能改變傳統噴油系統固有的噴射特性，因此很難較大幅度地提高噴射壓力。

   第二代柴油機電控噴射系統采用的是時(shí)間控制方式，其特點(diǎn)是在高壓油路中，利用電磁閥直接控制噴油開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間，以改變噴油量和噴油定時(shí)。它具有直接控制、響應快等特點(diǎn)。

    時(shí)間控制系統又有電控泵噴油器系統和共軌式電控燃油噴射系統兩類(lèi)。電控泵噴油器系統除了能自由控制噴油量和噴油定時(shí)外，噴射壓力還十分高(峰值壓力可達240 MPa)，但它無(wú)法實(shí)現噴油壓力的靈活調節，且較難實(shí)現預噴射或分段噴射。共軌式電控燃油噴射系統是比較理想的燃油噴射系統。它不再采用噴油系統柱塞泵分缸脈動(dòng)供油原理，而是用一個(gè)設置在噴油泵和噴油器之間的、具有較大容積的共軌管，把高壓油泵輸出的燃油蓄積起來(lái)并穩定壓力，再通過(guò)高壓油管輸送到每個(gè)噴油器上，由噴油器上的電磁閥控制噴射的開(kāi)始和終止。

電控柴油噴射的基本原理

    電控柴油噴射系統由傳感器、控制單元(ECU)和執行機構3部分組成。傳感器采集轉速、溫度、壓力、流量和加速踏板位置等信號，并將實(shí)時(shí)檢測的參數輸入計算機;ECU是電控系統的“指揮中心”，對來(lái)自傳感器的信息同儲存的參數值進(jìn)行比較、運算，以確定最佳運行參數;執行機構按照最佳參數對噴油壓力、噴油量、噴油時(shí)間、噴油規律等進(jìn)行控制驅動(dòng)噴油系統，使柴油機工作狀態(tài)達到最佳。

電子控制柱塞式噴油泵

     柱塞式噴油泵的噴射壓力對于可燃混合氣的形成及燃燒質(zhì)量影響很大，為了獲得良好的燃燒性能，要求噴油壓力較高。由于柱塞式噴油泵的高壓油管的壓力與噴油泵轉速和靜態(tài)供油速率(每度凸輪軸轉角的噴油量，簡(jiǎn)稱(chēng)供油速率)成正比，因此發(fā)動(dòng)機在高速運轉時(shí)，高壓油管內的壓力隨噴油泵轉速的升高而提高。在低速運轉時(shí)，高壓油管內的壓力將隨噴油泵轉速的下降而降低。

    理想的噴油泵應保證發(fā)動(dòng)機低速運轉時(shí)增加供油速率，以便得到較高的噴油壓力。在發(fā)動(dòng)機高速運轉時(shí)應減低供油速率，以避免噴油壓力過(guò)高。電控預行程可控式噴油泵，也稱(chēng)為電控供油速率可控式噴油泵，正是按這一要求設計的一種新型電控噴油泵。

預行程可控式噴油泵的工作原理

     預行程是指噴油泵柱塞從下止點(diǎn)開(kāi)始上升至關(guān)閉進(jìn)、出油孔，在開(kāi)始壓送燃油之前的凸輪行程。普通柱塞式噴油泵的進(jìn)、出油孔設置在柱塞套筒上，當柱塞關(guān)閉進(jìn)、出油孔時(shí)，開(kāi)始泵油的預行程是不能改變的，供油速率也是一定的;但預行程可控式噴油泵的供油速率則可自由調節。這樣，在發(fā)動(dòng)機低速運轉時(shí)可增大預行程，柴油機電控系統的組成,柴油機電控系統的工作原理,柴油機電控系統的組成及工作原理維修技術(shù),柴油機電控系統的維修服務(wù)商提高柱塞速度，從而增大供油速率，使高壓油管內的壓力升高;在發(fā)動(dòng)機高速運轉時(shí)，用常規的預行程保持原有供油速率，以防止高壓油管內壓力過(guò)高。隨著(zhù)預行程的增減，噴油開(kāi)始的時(shí)刻也發(fā)生變化，可起到相當于普通噴油提前角調節器的作用。

預行程可控式噴油泵的構造

     預行程可控式噴油泵的構造所示，其結構主要有以下兩個(gè)特點(diǎn):一是在柱塞套筒下方設置有一個(gè)控制套筒，通過(guò)調節桿的上下移動(dòng)來(lái)控制預行程量的變化;二是進(jìn)油口設置在柱塞上，其燃油的噴射過(guò)程與普通噴油泵不同。預行程可控式噴油泵的工作過(guò)程。

 (1)進(jìn)油過(guò)程

    當凸輪升程處于低位置時(shí)，柱塞上的進(jìn)油孔位于控制套筒的下邊，儲油室的燃油從柱塞上的進(jìn)油孔進(jìn)入壓力室，此時(shí)壓力室與儲油室連通，故壓力室內的壓力不會(huì )升高。

 (2)開(kāi)始壓油

    當柱塞被凸輪頂起，開(kāi)始上升直至柱塞上的進(jìn)油孔被控制套筒關(guān)閉為止，所對應的凸輪升程即預行程，此后壓力室內的壓力開(kāi)始上升并開(kāi)始壓油。

 (3)噴油過(guò)程

    柱塞上有螺旋槽與柱塞中心的進(jìn)油孔相通，從柱塞上行至進(jìn)油孔被控制套筒關(guān)閉時(shí)起，到柱塞上的螺旋槽與控制套筒上的出油孔接通之前，柱塞上的進(jìn)油孔和螺旋槽均被關(guān)閉，隨著(zhù)柱塞的上升，壓力室的燃油被壓送到噴油器(即噴油過(guò)程)，柱塞的這段行程即泵油有效行程。在柱塞總行程(由凸輪升程所決定)一定時(shí)，預行程越大，有效行程越小，泵油量越少;反之，預行程越小，有效泵油行程越大，泵油量越大，噴油量也越多。

 (4)停止噴油

    當柱塞上的螺旋槽與控制套筒上的出油口連通時(shí)，壓力室內的高壓燃油通過(guò)柱塞上的螺旋槽排至儲油室，壓力室內的油壓急劇下降，從而停止泵油。

    從上述工作過(guò)程看出，泵油量的大小決定于柱塞的有效行程，而泵油有效行程又決定于開(kāi)始泵油的時(shí)刻和停止泵油的時(shí)刻。開(kāi)始泵油時(shí)刻決定于預行程的大小;而停止泵油時(shí)刻決定于柱塞上的螺旋槽與控制套筒上出油口的相對位置，即由調速器控制油量、控制齒條轉動(dòng)柱塞來(lái)實(shí)現。當柱塞與控制套筒圓周位置一定時(shí)，只要使控制套筒沿柱塞上下移動(dòng)，即可改變預行程，從而改變開(kāi)始泵油時(shí)刻，進(jìn)而改變泵油量，同時(shí)也改變廠(chǎng)噴油提前角。若預行程小，則泵油時(shí)刻提前，泵油量大;而若預行程大，則泵油開(kāi)始時(shí)刻晚，泵油量小。

預行程控制機構

     預行程控制機構?？刂铺淄苍趯驐U的引導下可上下移動(dòng)，而控制套筒的上下移動(dòng)是由預行程執行機構(螺旋電磁線(xiàn)圈)通過(guò)U形接頭轉動(dòng)定時(shí)桿，并由其上的銷(xiāo)釘撥動(dòng)控制套筒上下移動(dòng)來(lái)改變預行程的。

    ECU根據發(fā)動(dòng)機的轉速、負荷、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力(增壓壓力)等有關(guān)信號，計算出最佳控制參數值，控制螺旋電磁閥執行機構動(dòng)作，控制預行程，并根據預行程位置傳感器的反饋信號進(jìn)行修正。

預行程可控式噴油泵電控系統

    預行程可控式噴油泵電控系統的組成?？刂葡到y的輸入信號由發(fā)動(dòng)機轉速傳感器、加速踏板位置傳感器、水溫傳感器、增壓壓力傳感器(進(jìn)氣壓力傳感器)、車(chē)速傳感器、控制套筒位置傳感器、齒條位置傳感器等傳感器產(chǎn)生的信號組成。執行器主要有控制套筒執行機構(螺旋電磁閥)、電動(dòng)調速器、故障診斷指示燈、經(jīng)濟行駛燈及蜂鳴器等。系統控制功能主要有預行程控制(供油速率及噴油提前角控制)、噴油量控制、故障自診斷、經(jīng)濟行駛監控、自動(dòng)控制車(chē)輛經(jīng)濟速度行駛等功能。

     電子控制系統根據發(fā)動(dòng)機的轉速、負荷和冷卻水溫度等信號，由ECU計算并發(fā)出指令，通過(guò)螺旋電磁線(xiàn)圈移動(dòng)控制套筒，實(shí)現對預行程的控制。

    對噴油量的控制是根據發(fā)動(dòng)機轉速、負荷、冷卻水溫度、增壓壓力等信號，由ECU計算出最佳噴油量的控制參數值，并控制電動(dòng)調速器改變油量控制齒條的位置來(lái)實(shí)現的。

    由于改變預行程的同時(shí)也改變了噴油提前角，故系統不再單獨設噴油提前角控制裝置。這樣能大大改善噴油提前角的響應性，提高發(fā)動(dòng)機過(guò)度運轉時(shí)的噴油提前角控制精度，改善低溫啟動(dòng)性能。

電子控制分配式噴油泵

     電子控制分配式噴油泵的組成，主要由電磁溢流閥控制柱塞溢流通路，以及直接控制高壓燃油的溢油通路來(lái)控制噴油器。它將曲軸位置傳感器和泵角傳感器的信號，以及點(diǎn)火正時(shí)傳感器的修正信號作為主信號，來(lái)驅動(dòng)正時(shí)控制閥中活塞的位置，以實(shí)現控制噴油提前角的功能。輸入信號還有加速踏板位置傳感器、燃油溫度傳感器、水溫傳感器、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)等。

噴油量的控制

    分配式噴油泵的燃油控制是通過(guò)柱塞在高壓室加壓，由高壓油管送至噴油器，再?lài)娙肴紵?。噴油量控制是通過(guò)柱塞控制柱塞泵高壓室與低壓室的通路，即溢流通路開(kāi)啟的時(shí)刻和改變柱塞的泵油行程(有效行程)來(lái)實(shí)現的。

   電子控制分配式噴油泵采用電磁溢流閥直接控制溢流的通路，它的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單且控制性能好，響應速度快，能精確地控制燃油噴射量。

(1)電磁溢流閥的構造與工作原理

    電磁溢流閥采用雙重閥的結構形式。輔助閥為一個(gè)小電磁閥，其開(kāi)閉受ECU控制;主閥為液壓閥，其開(kāi)閉受燃油壓力控制。其結構及工作原理，

①壓縮噴射柱塞右移，高壓室燃油壓力升高，高

壓燃油經(jīng)主閥上的小孔作用在主閥的右側。此時(shí)，ECU控制輔助電磁閥線(xiàn)圈通電，輔助閥關(guān)閉，使主閥左右兩面的燃油壓力相等，但是由于主閥右邊的受壓面積大于左邊的受壓面積，即主閥右邊的總壓力大于左邊的總壓力，故在壓力差以及彈簧力的作用下，主閥壓緊在閥座上，將溢流通路關(guān)閉，高壓室的燃油經(jīng)高壓油管由噴油器噴出。

②輔助溢流:停止噴油時(shí)，ECU切斷輔助電磁閥線(xiàn)圈中的電流，輔助電磁閥打開(kāi)，主閥右邊的燃油流出，使主閥右邊的油壓迅速降低。

③主閥溢流:一旦輔助電磁閥打開(kāi)，主閥右側的油

壓將泄掉，主閥左側高壓油將主閥壓開(kāi)，高壓室的燃油迅速流入低壓室，從而使高壓室油壓迅速降低，噴油器隨即停止噴油。

    這種雙重閥的控制方式，由于輔助電磁閥的質(zhì)量及磁滯影響都很小，加上控制油腔的容積很小，故具有很高的響應速度。電磁溢流閥的響應特性。

(2)噴油量控制方式

    電子控制分配式噴油泵在油泵驅動(dòng)軸上裝有泵角脈沖發(fā)生器(泵角傳感器的轉子)，在滾柱環(huán)上裝有泵角傳感器。ECU根據泵角傳感器的脈沖信號確定電磁溢流閥的控制信號，并通過(guò)控制溢流角來(lái)控制噴油量,泵角脈沖發(fā)生器的結構。其圓周上有56個(gè)齒，在90。的間隔位置上共有4處各缺兩個(gè)齒。兩個(gè)齒間所對應的泵軸轉角為5. 625°，對應的曲軸轉角為11. 25°泵角傳感器輸出信號波形。

    泵角脈沖發(fā)生器的每一個(gè)缺齒部之后的第一個(gè)泵角脈沖信號所對應的正好是柱塞開(kāi)始泵油的位置，即端面凸輪頂起滾輪，驅動(dòng)柱塞開(kāi)始壓縮燃油的位置，ECU根據此泵角脈沖信號去控制溢流角的大小，即控制噴油量。在柱塞的吸油行程結束時(shí)電磁溢流閥應再次關(guān)閉。從波形圖上看，在缺齒的前兩個(gè)脈沖波處，電磁溢流閥線(xiàn)圈將通電，溢流閥關(guān)閉，為下一次噴油做好準備。

    當改變噴油提前角時(shí)，端面凸輪相對于滾環(huán)的位置發(fā)生角度的偏轉，從而使柱塞的壓縮開(kāi)始點(diǎn)發(fā)生變化。由于泵角傳感器被安裝在滾環(huán)上，隨滾環(huán)一起偏轉一個(gè)角度，因而泵角信號也相應偏移一個(gè)角度，但溢流角不會(huì )改變，因此噴油量不會(huì )因噴油提前角的改變而受影響，即噴油量只決定于溢流角的大小。

(3)噴油量的修正

    電子控制分配式噴油泵由發(fā)動(dòng)機轉速和加速踏板位置傳感器信號確定基本噴油量，并根據冷卻水溫、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等信號對噴油量進(jìn)行修正，其主要修正功能簡(jiǎn)述如下:

    ①燃油特性的修正控制。柴油品質(zhì)、溫度對發(fā)動(dòng)機的工作性能有很大影響，當柴油的物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，對噴油量也應當相應地進(jìn)行修正。

    電控分配式噴油泵利用怠速控制(ISC)的修正量來(lái)測定燃油的黏度，并根據燃油黏度去控制怠速?lài)娪托拚?。當燃油溫度較高或使用黏度較低的燃油時(shí)，噴油量將會(huì )減少且怠速轉速將會(huì )降低。為穩定怠速轉速，系統將要用較大的怠速修正量，同時(shí)系統測得這個(gè)修正量，并根據所測得的這個(gè)修正量對燃油噴射量進(jìn)行最佳控制。

   ②低溫噴油量修正控制。發(fā)動(dòng)機在低溫條件下運轉時(shí)，由于柴油黏度高等因素引起的摩擦損失增大，柴油機的實(shí)際輸出功率降低，尤其是在低溫啟動(dòng)后的低速運轉工況下，這種影響更為明顯。同時(shí)，由于進(jìn)氣溫度低，空氣密度較大，系統將根據冷卻水溫度和轉速對噴油量進(jìn)行修正控制。

   ③急減速時(shí)的修正。為防止急減速時(shí)柴油機的轉速急劇降低，系統對噴油量進(jìn)行修正。

   ④低速反饋控制。電控系統采用反饋控制來(lái)調節柴油機的控制偏差與狀態(tài)的改變。發(fā)動(dòng)機在低速運轉時(shí)，系統可以隨各個(gè)發(fā)動(dòng)機之間的差異和運行條件的改變，隨時(shí)計算低速時(shí)發(fā)動(dòng)機轉速的變化量，并根據轉速變化量修正噴油量，以保證低速的穩定運轉。

噴油提前角(噴油正時(shí))的控制

    電控分配式噴油泵通過(guò)正時(shí)活塞的移動(dòng)來(lái)改變端面凸輪與滾輪的相對位置，從而實(shí)現對噴油提前角的控制;而正時(shí)活塞的位置則由加在它上面的油壓大小所決定。ECU通過(guò)控制電磁閥線(xiàn)圈電流的通斷來(lái)控制作用在正時(shí)活塞上的油壓，從而實(shí)現對噴油提前角的控制。

    為了實(shí)現噴油提前角的反饋控制，系統采用正時(shí)活塞位置傳感器向ECU傳送控制的實(shí)際結果。根據曲軸位置傳感器信號和泵角傳感器缺齒信號的相位差，由ECU計算出滾環(huán)的偏轉角度，確定控制的實(shí)際結果，同時(shí)在系統中還設有點(diǎn)火正時(shí)傳感器，以檢測實(shí)際點(diǎn)火的時(shí)刻;根據點(diǎn)火正時(shí)傳感器信號與曲軸位置傳感器信號的相位差，由ECU計算出噴油提前角的修正量，以排除燃油性能和大氣壓力變化對燃油著(zhù)火點(diǎn)的影響，從而保證在各種工況下實(shí)現對噴油提前角的精確控制。

(1)噴油提前角的控制方式

    ECU根據泵角傳感器信號和曲軸位置傳感器信號來(lái)確定噴油提前角。泵角傳感器向ECU輸入燃油何時(shí)開(kāi)始噴射的信號;曲軸位置傳感器信號向ECU輸入曲軸基準位置的參考信號。ECU根據這兩個(gè)信號才能確定噴油提前角，即控制噴油提前角的信號是加速踏板位置傳感器信號和轉速信號。同時(shí)，ECU根據水溫傳感器、進(jìn)氣溫度和近期壓力傳感器等信號對其加以修正。

(2)啟動(dòng)正時(shí)噴油提前角的控制

啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機轉速很低，曲軸位置傳感器信號電壓很低，系統采用開(kāi)環(huán)控制方式控制噴油提前角，即ECU根據加速踏板位置傳感器信號、轉速信號和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)信號，控制正時(shí)控制閥(TCV閥)來(lái)控制噴油提前角;而在正常轉速時(shí)，才進(jìn)入閉環(huán)控制。

(3)點(diǎn)火正時(shí)傳感器的結構及功用

    點(diǎn)火正時(shí)傳感器。燃燒室內的燃燒光通過(guò)石英導入光敏晶體三極管，轉換成電信號，ECU則根據此信號判定實(shí)際點(diǎn)火的時(shí)刻，并以此修正噴油提前角。

    使用點(diǎn)火正時(shí)傳感器后，系統能檢測到實(shí)際的點(diǎn)火時(shí)刻并相應修正噴油提前角，從而減小因大氣壓力的變化對發(fā)動(dòng)機性能的影響。因為在其他運行條件相同的情況下，進(jìn)氣壓力的變化將引起實(shí)際點(diǎn)火時(shí)刻發(fā)生變化，若此時(shí)噴油提前角不做相應修正，必然會(huì )影響發(fā)動(dòng)機的性能。

    使用點(diǎn)火正時(shí)傳感器，還能使發(fā)動(dòng)機的性能不受柴油品質(zhì)的影響，因為在相同的運行條件下，使用不同辛烷值的柴油時(shí)，其實(shí)際點(diǎn)火的時(shí)刻是不同的。通過(guò)點(diǎn)火正時(shí)傳感器檢測實(shí)際點(diǎn)火時(shí)刻，對噴油提前角進(jìn)行修正，就能消除由于柴油品質(zhì)的差異對發(fā)動(dòng)機性能的影響。