电控高压共轨柴油发动机原理及特点

电控高压共轨柴油发动机原理及特点

前言

电控柴油发动机进入海气已有十个年头了，我们的汽车维修工还没有正确认识它。目前进入我国燃油喷射系统技术有博世、电装、德尔福等几家柴油机用电控技术来控制供油，并非想象中的那么神秘，它的发动机工作原理是一样的。我们常见电控柴油发动机均采用电控共轨或单体泵技术，其主要差异在于发动机的燃油喷射系统，发动机的外形差异不是很大，电控部分的实现、更加有利于整正性能的优化，减少排放、经济性、动力性、以及整车的舒适性等。

第一章 电控发动机与普通发动机的差异

一、技术原理上的差异性。 1、高压共轨与四气门技术结合。

电控发动机目前一般采用高压共轨、四气门和涡轮增压中冷

技术相结合，四气门结构（二进、二排）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置，使多孔油未均匀分布，可为燃油和空气良好混合创造条件，同时可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有圆形状的结构以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质），有效降低碳烟颗粒（HC）碳氢和（NOX）氮氧化物排放，并提高热效率。

2、高压喷油和电控喷射技术。

高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整车性能。

二、部件构成上的差异。

电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、压力传感器和

ECU（电脑控制）组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此分开的一种技术。由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷油压力独立可调。

三、高压共轨系统的特点。

高压共轨系统改变了传统的喷油系统的组成结构，最大的特点就是将燃油压力产生和燃油喷射分离，以此对轨管内的油压实现精确控制。

1、可靠性：对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证，中型比较成熟。

2、继承性：结构简单，安装方便。

3、灵活性：高压共轨油压独立于发动机转速控制，整车控制功能强。

4、喷油压力：共轨管压力1600bar、普通压力180kgf/cm2。 5、多次喷油：可以实现多次喷射，目前最好的共轨系统可以进行6次喷射，共轨系统的灵活性好。

6、升级潜力：多次喷油特别是后喷能力使得共轨系统特别方便与后处理系统配合。

7、匹配适合性：结构移植方便，适应范围广，与柴油机均能很好匹配。

8、时间控制：时间控制系统抛弃了传统喷油系统的泵、管、嘴、系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的通与断，喷油量由电磁阀开启和切断的时间来确定，时间控制系统结构简单，将喷油量和喷油正时的控制合二为一，控制的自由度更大，同时能较大地

提高喷油压力。

9、环保：高压共轨式燃油喷射技术有助于减少柴油机尾气排放量，以及改善噪声、燃油消耗等方面的综合性能。

四、电控高压共轨系统组成与功能。

在高压共轨喷油系统中，喷油压力的建立与喷油量互不相关，喷油压力不取决于柴油机的转速和喷油量。在高压共轨中，始终充满着高压燃油，而喷油量、喷油正时和喷油压力由电控单位（ECU）根据其存储的特性曲线和传感器采集的柴油机运转工况信息算出，然后控制每缸喷油器高速电磁阀开与关来实现。

系统组成：高压共 轨喷油系统的控制部分和传感器部分包括电控单元（ECU）、曲轴转速传感器、凸轮轴相位传感器、油门踏板传感器、增压压力传感器、空气质量流量计、共轨压力传感器及冷却水温度传感器。

电控单位（ECU）借助于传感器得知驾驶员的要求及发动机和车辆的实时工作状态，它处理由传感器产生并经数据导线输入的信号，对发动机进行控制和调节，曲轴转速传感器测定发动机的转速，凸轮轴相位传感器确定喷油顺序和相位，加速踏板传感器是一种电位计，它通过电压信号告知电控单元（ECU）关于驾驶员对扭矩的要求，空气质量计告知电控单元（ECU）发动机实时的进气、空气质量流量，以根据排放要求来匹配相应的基本喷油量。在带有增压压力调节的增压柴油机上，增压压力传感器用以测定增压压力，在低温柴油机处于冷状态时，电控单元(ECU)根据冷却水温度传感器和进气空气温度传感器的信号值。确定合

适的喷油点，预喷油量和其他参数的额定值。

第二章 博世（BOSCH）共轨油路、电子控制

及读取故障码

一、博世（BOSCH）共轨油路的原理介绍。

发动机油路走向原理图

共轨压力反馈各缸高压油 各缸喷油指令输油泵（在高压油泵后端）→细滤→压油泵→共轨管→喷油器。

燃油的主要走向：油箱→粗滤带（手油泵）→燃油分配器→

共轨压力指令 其它传感 器输入

1、高压油泵（CP3.3）： （1）3-缸径向柱塞高压油泵。

（2）集成燃油计量单元MEUN，并由之控制轨压。 （3）高压油泵理论供油速率：1.087cm3/rev。 （4）最大允许轨压1600bar。 2、燃油计量单位MEUN：

（1）控制进入柱塞的燃油量，从而控制共轨管压力。 （2）线圈电阻：2.6~3.15（欧姆）。 3、喷油器：

（1）根据电控单元（ECU）指令向气缸喷油。

（2）高速强力电磁阀工作电压24V，线圈静态电阻230mΩ。 4、共轨管：

（1）积累和分配高压燃油。降低压力波动。 （2）轨压传感器：最高压力1800bar。 （3）泄压阀。

5、带水分离器滤清器：预滤器及细滤要求比较严格，过滤燃油中的染物。

二、电子控制部分。

接插件2 （传感器） 接插件3 （执行器） 接插件1 （整车功能）

1、控制单元（ECU）功能。

（1）喷油方式控制：高达5次喷油（现只用2次）。

（2）喷油量控制：预喷油量的学习控制，减速断油控制。 （3）喷油正时控制：主喷正时，预喷正时，正时补偿。 （4）轨压控制：正常和快速轨压控制，轨压建立和超压保护，喷油器漏压控制。

（5）扭矩控制：瞬态扭矩、加速扭矩、低速扭矩补偿、最大扭矩控制、瞬态冒烟控制、增压保护控制。 （6）过热保护。 （7）各缸平衡控制。 （8）ECR控制。 （9）VGT控制。 （10）辅助起动控制。 （11）系统状态管理。 （12）电源管理。 （13）故障诊断。 2、传感器。

（1）曲轴传感器：精确计算曲轴位置，用于喷油时刻、喷油量和转速计算。

（2）凸轮轴传感器：判断和曲轴传感器失效时用于踏脚回家。 ①两者同型号：

a.空气间隙:0.5-1.5mm b.静态电阻值:860Ω c.两个输出端子。

②主要功能：

a.判缸 b.瞬态转速计算

c.喷油时刻计算 d.喷油脉宽（喷油量）计算、 ③故障现象：难起动、无法起动、高速发抖。 （3）增压压力及温度传感器。

①特性参数：a.四个输出端子。

b.输出电压（0.3±0.5）～（4.8±0.5）V c.电阻：2.5KΩ±5% ②主要功能：a.进气流量计算。

b.冒烟限制。 c.增压器保护。 d.进气温度过热保护。 e.高原补偿

③故障现象：功率不足，转速受限1700rpm以内油耗高。 （4）冷却水温度传感器。

①特效参数：a.两个输出端子。

b.工作电压：5±0.15V。 c.静态电阻：2.5KΩ±6%。

②主要功能：a.喷油量修正。

b.喷油正时修正。 c.起动控制（冷、热）。 d.目标怠速控制。 e.过热保护。

③故障现象：功率不足，转速受限1700rpm以内，高寒工况下难于启动，误操作热保护。 （5）油门位置传感器。

①特性参数：a.双信号输出：比例式（P1 P2）。

b.6输出端子。 c.工作电压5V。

②主要功能：a.扭矩控制（油量控制）。

b.怠速控制（高、低怠速）。 c.减速断油控制。

③故障现象：a.油门失效，转速维持在1100rpm左右。

b.油门时有时无。

三、故障码的读取。

1、控制器（ECU）具有故障自诊断功能，一旦控制器(ECU)检测出电喷系统故障，将产生对应的故障码并内存。依照故障的严重等级自动进入不同的失效保护策略。

（1）大部分情况下。失效保护策略仍能保持发动机以降低功率的方式继续工作。

（2）少数极其严重的故障，失效保护策略会停止喷油。 2、故障码的读取。

（1）通过故障检测仪读取。

（2）通过发动机故障灯的闪码读取。 3、故障灯。

（1）该灯位于仪表板 （2）颜色为红色

（3）打开关火开关后，系统使发动机的线电进行自检，点亮故障灯，如无故障，则故障灯2分钟后熄灭。

（4）电喷系统故障消失后，故障指示灯在下一次运转循环自动熄灭。

4、通过故障指示灯读取故障码，读取故障闪码的方法。 （1）点火开关处于发动机工作位置（ON）。 （2）待机与运行工况下均可进行。

（3）按下—松开诊断请求开关即可激活闪码。

（4）一次操作只闪烁一个故障码，依次进行即可读完所有故障码。 5、故障码清除。

（1）将关火开关关闭，至少关闭20秒以上（等ECU内部主断电器断开）。

（2）打开故障请求开关。

（3）打开点火开关后4～8秒迅速关闭故障请求开关（时间的掌握非常重要）。

（4）再打开故障请求开关，故障码清除。