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1、柴油机电控燃油喷射系统(ECD),柴油机电控技术概述 柴油机电控燃油喷射系统功能与组成柴油机供（喷）油量控制柴油机供（喷）油正时控制,柴油机电控燃油技术（EFI):由电子控制系统根据收集到的各种传感器信息，按预设的程序进行计算，通过控制各执行器来控制喷油量、喷油压力、喷油时间、喷油率和其他附加控制功能。ECD：柴油机电控燃油喷射系统,汽、柴油机电控燃油喷射系统不同点分析 1传感器在EFI系统中，以空气流量传感器传来的空气流入量作为控制基础，为汽油机各个工况提供最佳空燃比。为了降低排污，采用闭环控制，氧传感器废气中氧含量信号，反馈给ECU，由ECU修正喷油，把空燃比控制在理论空燃比附近，并配合使
2、用三元催化反应器后处理装置，使排气的有害成分CO，HC，NOx等大幅度降低。装有爆震传感器,ECU检测到爆震信号后，即将点火时间推迟，以避免爆震。在ECD系统中，ECU根据加速踏板位置和柴油机转速等传感器的输入信号，作为供油量的控制基础，然后根据其他传感器的信号，对基本喷油量进行修正。加速踏板位置传感器，只是把驾驶员的意志传给ECU，驾驶员并不实际操纵供油量。柴油机的平均过量空气系数1，柴油机排气中残留的氧气量较多，使氧传感器的控制不灵敏(1附近最灵敏)，所以ECD系统不装氧传感器。,2控制功能汽、柴油机工作原理的不同决定了柴油机没有点火系统，所以柴油机没有点火正时的控制，也不设爆震传感器。如
3、同汽油机点火正时的控制，柴油机有供油时刻的控制，即最佳供油提前角的控制。3反馈控制ECD系统由喷油泵供油量调节电磁阀反馈控制，修正供油量。由喷油提前器反馈控制，修正供油时刻。而EFI系统喷油器没有反馈控制。,ECD系统工作原理在ECD系统中，ECU根据加速踏板位置传感器和柴油机转速传感器的输入信号，首先算出基本喷油量；然后根据冷却液温度、进气温度、进气压力等传感器信号以及起动机信号，对基本喷油量进行修正，最后计算出供油量调节套筒的目标位置。ECU把供油量调节套筒的实际位置与目标位置相比较，并对输给供油量控制电磁阀的电流进行调整，即按供油量调节套筒位置传感器信号进行反馈修正之后，精确地确定柴油机
4、在工况下的最佳供油量。,第一节、柴油机电控技术概述,一、柴油机电控技术的发展柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。柴油机电控系统的开发研究从20世纪70年代开始，经历了三代：位置控制时间控制时间压力控制（压力控制）,柴油机电控技术的发展：第一代（位置控制方式）,保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构，只是取消了机械控制部件（调速器等），增加了传感器、ECU、执行器等组成的控制系统，使控制精度和响应速度得以提高。优点：柴油机的结构几乎不需改动，便于对现有柴油机进行升级换代。缺
5、点：响应慢，控制精度不高，供油压力不能控制。在直列柱塞泵上实施位置控制的有：日本电装公司的ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系统；德国波许公司的EDR系统；美国的PEEC系统等。在分配泵上实施位置控制的有：日本电装公司的ECD-V1系统；德国波许的EDC系统；美国的PCF系统等。,柴油机电控技术的发展：第二代（时间控制方式）,基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构，通过高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷油结束。因此可实现供油量控制，又可实现供油正时的控制。优点：控制自由度更大，供油加压与供油调节在结构上相互独立，使喷油泵结构得以简化，强
6、度得到提高。高压喷油能力大大加强。缺点：供油压力无法控制。,在分配泵上实施时间控制的有：日本电装公司的ECD-V3系统；美国Stanadyne公司的DS型和RS型（DS型已用于GM公司1994年的增压柴油机上，RS型已用于GM公司的客货两用车和越野车）；日本丰田公司的ECD-2系统，等等。电控泵喷嘴系统有：德国波许公司的PDE27/PDE28系统，等等。,柴油机电控技术的发展：第三代（时间-压力方式）,这是国外于20世纪90年代中期研制的一种新型柴油机电控技术。1、基本改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正
7、时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行时间-压力控制。2、油泵并不直接控制喷油，而仅仅向共轨供油以维持所需的共轨压力，并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力。,1、优点：可实现高压喷射（最高达200Mpa），喷射压力独立于发动机转速，可实现理想喷油规律，具有良好的喷射特性。共轨喷射系统是柴油机燃油系统的一个发展方向。目前在卡车和轿车柴油机上得到广泛应用，发展速度十分惊人。国外典型共轨喷射系统：日本电装公司的ECD-U2系统；美国BKM公司的servojet系统；美国Caterpiller公司的HEUI系统，等等。,与传统的机械控制柴油喷射系统相比，电控柴油喷射系统(ECD)特点：,1)机械控制喷
8、射系统的基本控制信息是柴油机的转速和加速踏板的位置，而电控喷射系统则通过许多传感器检测柴油机的运行状态和环境条件，并由电控单元计算出适应柴油机运行状况的控制量，然后由执行器实施。因此控制精确、灵敏。而且在需要扩大控制功能时，只需改变电控单元的存储软件，便可实现综合控制。2)机械控制喷射系统往往由于设定错误和磨损等原因，而使喷油时刻产生误差。但是，在电控喷射系统中，总是根据曲轴位置的基本信号进行再检查，因此不存在产生失调的可能性。3)在电控喷射系统中,通过改换输入装置的程序和数据,可以改变控制特性,一种喷射系统可用于多种柴油机。在此过程中不需要机械加工，故可缩短开发新产品的周期，有利于降低成本。
9、,二、柴油机电控燃油喷射系统的优点,1、改善低温起动性 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。2、降低氮氧化物和烟度的排放 采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。3、提高发动机运转稳定性 采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。,柴油机电控燃油喷射系统的优点,4、提高发动机的动力性和经济性 柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。5、控制涡轮增压
10、 采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。6、适应性广 只要改变ECU的控制程序和数据，一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上，而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制，有利于缩短柴油机电控系统开发周期，并降低成本，从而扩大柴油机电控系统的应用范围。,第二节、柴油机电控系统的功能与组成,一、柴油机电控系统的内容及功能1喷油量控制 2喷油正时控制3怠速控制 4各缸喷油量不均匀修正5排气再循环控制 6进气节流控制7增压控制 8进气涡流强度控制9起动预热控制 10故障自诊断及故障保护功能,喷油量控制发动机转速信号（基本喷油量）加速踏板信号（基本喷油量）进气温
11、度信号（修正喷油量）进气压力信号（修正喷油量）冷却液温度信号（修正喷油量）通过电磁溢流阀的快速响应，对喷油量进行十分精确的控制,电控系统的功能,1、喷油正时控制 喷油正时是由发动机转速和加速踏板位置决定的，并由冷却液温度、进气温度、进气压力等信号进行修正。通过着火正时传感器检测实际燃烧开始时刻,实现对喷油正时的闭环控制。,电控系统的功能,2、怠速控制 由于发电机、空调、动力转向等辅助装置工作状态的变化引起柴油机负荷变化导致发动机转速变化。柴油机控制系统通过控制怠速喷油量，使怠速控制在目标转速。,电控系统的功能,3、各缸喷油量不均匀修正 由于各缸喷油泵的性能差异导致各缸喷油量的差异，引起发动机转
12、速波动即所谓：怠速颤振。电控系统通过作工冲程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的差异。利用电磁溢流阀快速响应，及时修正各缸的喷油量来降低发动机转速波动，按各缸转速无波动偏差来控制各缸喷油量。,电控系统的功能,4、废气再循环控制（EGR）ECU主要根据柴油机转速和负荷信号，按内存程序控制EGR阀开度，以调节EGR率。减少排气中的NOX排放量，与汽油机电控系统相同。5、进气节流控制 在怠速时，系统通过控制节气门的开度，控制进气量，降低怠速时的振动和噪声；停车时系统关闭节气门，中断进气，减轻发动机的振动。,电控系统的功能,6、增压控制 柴油机的增压控制主要是由ECU根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力
13、信号等，通过控制废气旁通阀的开度或废气喷射器的喷射角度、增压器涡轮废气进口截面大小等措施，实现对废气涡增压器工作状态和增压压力的控制，以改善柴油机的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪声。电控系统控制增压压力和进气量、空燃比。,电控系统的功能,7、进气涡流强度控制系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速及负荷下更好地组织进气涡流，改善燃烧质量，提高动力性、经济性、降低排放和污染。8、起动预热控制在不同的起动条件下系统通过控制起动预热塞的通电时间改善柴油机低温起动和低温怠速运转。,电控系统的功能,9、故障自诊断功能及故障保护功能 包含故障自诊断和失效保护两个子系统。柴油机电控系统出现故障时，自
14、诊断系统将点亮仪表盘上的“故障指示灯”，提醒驾驶员注意，并储存故障码，检修时可通过一定的操作程序调取故障码等信息；同时失效保护系统启动相应保护程序，使柴油能够继续保持运转或强制熄火。,电控系统的功能,10、巡航控制 带有巡航控制功能的柴油机电控系统，当通过巡航控制开关选定巡航控制模式后，ECU即可根据车速信号等自动维持汽车以一定车速行驶。11、柴油机与自动变速器的综合控制 在装用电控自动变速器的柴油车上，将柴油机控制ECU和自动变速器控制ECU合为一体，实现柴油机与自动变速器的综合控制，以改善汽车的变速性能。,电控系统的功能,二、电控柴油机喷油提前角的控制方式,一、开环控制：1、输入信号：活塞
15、位置、发动机转速、总供油量、冷却液温度2、控制方法：电磁阀控制流入、流出活塞的通路，使活塞到达所要求的位置,电控柴油机喷油提前角的控制方式,二、闭环控制：1、输入信号：喷油传感器（或点火正时传感器）的信号2、控制方法：ECU根据实际喷油正时，通过电磁阀控制正时活塞使之回到调整点,电控柴油机喷油提前角的控制方式,三、开环-闭环综合（复合式）控制：1、输入信号：活塞位置、发动机转速、总供油量、冷却液温度、喷油传感器（或点火正时传感器）的信号2、控制方法：当调整点与实际喷油正时出现误差时，控制系统使活塞移动，迅速达到调整点,三、柴油机电控系统的组成,柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时
16、和喷油的压力都有很高的要求（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6MPa）。各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基本组成由传感器、（电子控制单元）ECU、执行元件三部分组成。,电控柴油喷射系统组成,（1）传感器：实时检测柴油机与汽车的运行状态，以及驾驶员的操作意向和操作量等信息，并将其传输给电控单元。（2）电子控制单元（ECU）根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执行令信号。（3）执行元件 执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。从而调
17、节柴油机的运行状态。,基本传感器,执行器的作用：EGR阀（废气再循环阀）：控制EGR气体的流入量SPV（喷油量控制阀）：控制喷油量TCV（喷油正时控制阀）：控制燃油喷射正时,VVS：真空开关电磁阀,第三节、柴油机电控燃油喷射系统的主要零部件,一、分 类：1、按直接控制的喷油量控制方式不同：1）位置控制：只是对传统供油系统中的齿条或滑套的运动位置由原来的机械调速器控制改为微机控制。2）时间控制：可以保留原来的喷油泵-高压油管-喷油器系统，也可以采用高速电磁阀直接控制高压燃油的喷射。2、按产生高压燃油的结构不同：直列泵电控喷射系统、分配泵电控喷射系统、喷油泵-喷油器式电控喷射系统、共轨式电控喷射系
18、统。,二、位置控制式电控喷油泵系统,1、位置控制系统：不仅保留了传统的泵管嘴系统，还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。,影响喷油量及喷油提前角的有关因素通过相应的传感器将信号输入ECU，经分析处理后输出控制指令，通过电动调速器和喷油提前角调节器来控制喷油量及喷油正时。分类：直列柱塞式和分配式,用电子调速器取代原有的机械调速器,以实现对喷油量的控制；供（喷）油量控制特点：用发动机转速传感器和加速踏板位置传感器代替原有的转速和负荷传感机构（如离心飞块、真空室等）；用ECU控制的电子执行元件来代替机械离心式调速执行机构和加速
19、踏板传动机构用正时控制器取代原有的机构离心式供油提前角自动调节器，来对喷油正时进行控制；设有油量调节拉杆（或齿条）位置传感器和正时传感器，对喷油量和喷油正时的控制均采用闭环控制方式。,1、位置控制式直列式柱塞泵系统,喷油量的控制：由ECU控制电子调速器进行动作来实现增减喷油量喷油提前角的控制：由ECU控制电磁阀，电磁阀控制由发动机油泵进入喷油提前角提前器（电子提前器）的油压，通过油压使活塞动作。,1）、喷油量的控制,2）喷油量的控制,电子调速器工作原理图,ECU控制电磁阀线圈的占空比铁芯产生电磁力铁芯推动供油齿条移动至与回位弹簧平衡改变供油量通过齿条位置传感器的反馈信号，得到齿条的实际位置，以
20、此进行反馈控制。占空比：发动机ECU 输出的控制信号在一个周期内，通电时间与周期的比值,2）、喷油提前角的控制组成：正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和ECU等。,ECU控制进油道关闭，回油道开启，液压活塞右移。滑块和滑块销向内径向移动，安装在滑块销上的大小偏心轮转动，使凸轮轴相对驱动盘沿反方向转一角度，使正时推迟。,需减小供油提前角,ECU控制进油道开启，回油道关闭，液压活塞左移。活塞推动滑块和滑块销向外径向移动，安装在滑块销上的大小偏心轮转动，使凸轮轴相对驱动盘沿转动方向转一角度，使正时提前。,需增大供油提前角,电子提前器控制喷油时间,位置：发动机驱动轴与凸轮轴之间,1）、喷
21、油量的控制：由ECU控制电子调速器中的溢流环的位置来实现增减喷油量。,2、位置控制式电控分配泵系统（ECD-V1),位置控制式电控分配泵（ECD-V1)系统图,（1）组成：转子式溢流控制线圈、油量控制机构,（2）转子式电磁执行器：,（3）喷油量控制方式：,ECU控制电磁阀线圈的占空比线圈的输入电流变化转子轴转动的电磁力矩变化偏心钢球绕转子轴中心线左右转动滑套左右移动改变柱塞的回油时间改变供油量通过滑套位置传感器的反馈信号，得到滑套的实际位置，以此进行反馈控制,2）、喷油提前角的控制：,控制方法：提前器活塞内设有连通高压腔和低压腔的通道，依靠占空比控制的定时控制阀使活塞两侧的压力发生变化，从而控
22、制喷油时间,在原供油提前角自动调节器活塞两侧油腔之间增加一条液压通道，并由ECU通过电磁阀控制该液压通道来实现。ECU控制电磁阀的占空比 正时活塞两端的压力差变化 正时活塞左右移动 由滑销带动滚轮架转动 改变供油正时通过正时传感器的信号，得到实际的供油正时，以进行反馈控制。,正时控制阀（TCV）：受ECU控制，其作用是控制连接正时活塞高压室和低压室的中间通路。用以控制通往正时活塞高压室的油压，实现对喷油提前角的控制。通电高、低压室相通正时活塞复位喷油时间推迟断电活塞在高压油下压缩弹簧向左移动喷油时间提前,通电时间长，喷油提前角减少；通电时间短，喷油提前角增大。,活塞左移：滚轮架与平面凸轮盘转向
23、相反，供油提前角增大。活塞右移：滚轮架与平面凸轮盘转向相同，供油提前角减小。,三、时间控制方式,在回油通道中安装一个由ECU控制的高速强力电磁阀来取代滑套控制回油通道的开闭。一般情况下，电磁阀关闭开始喷油；电磁阀打开喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。可取消油量控制滑套，还可取消泵油柱塞上的回油槽。,三、时间控制方式,在泄油通道中安装一个由ECU控制的高速强力电磁阀来取代滑套控制回油通道的开闭。一般情况下，电磁阀关闭开始喷油；电磁阀打开喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。可取消油量控制滑套，还可取消泵油柱塞上的回油槽。
24、,三、时间控制式电控喷油泵,时间控制分配泵喷射系统ECD-V3，是在ECD-V1基础上取消了原VE泵的溢油环，在泵的泄油通路上设置一个电磁溢油阀，采用时间控制方式。,日本电装公司ECDV3系统,日本电装公司开发的ECDV3系统也是在转子分配式喷油泵基础上，增加电子控制装置形成的柴油机电控燃油喷射系统。与ECDV1系统相比，主要是喷油量控制方法不同，ECDV3系统是通过控制喷油时间来实现对喷油量控制的，即ECU在确定喷油器的喷油开始时刻后，再通过溢流控制电磁阀来控制柱塞泵回油的时刻（即停止喷油的时刻），以此来控制喷油量。为控制喷油时间，在转子分配式喷油泵内增设了泵角传感器。泵角传感器采用电磁感应
25、式，向ECU提供喷油泵凸轮轴位置和转角信号。ECDV3系统装用光电式着火正时传感器，对喷油正时实施反馈控制。发动机转速传感器安装在曲轴上。,日本电装公司ECD-V3系统图,EDU=Electronic Driver Unit 电子驱动单元SPV=Spill Control Valve 溢流控制阀 TCV=Timing Control Valve 正时控制阀,ECD-V3喷油量控制原理,1）喷油量的控制：通过控制柱塞泵高压腔与低压腔的通路即溢油通路开启的时刻，改变柱塞的泵油行程（有效行程）来实现的。在柱塞泵泵油阶段，当电磁溢流阀断电，溢流阀打开，高压油立即卸压，停止喷油。喷油始点取决于分配泵端面
26、凸轮的行程，电磁阀打开越迟，喷油量越多。,电磁溢流阀结构：导向阀为一小电磁阀，开闭受电磁线圈控制，电磁线圈又受ECU控制；主阀为液压阀，开闭受燃油压力控制。,电磁溢流阀结构,电磁溢流控制阀工作原理,建立油压与喷油,导向阀开启,主阀开启,（1）建立油压与喷油：电磁溢流阀通电导向阀压在阀座上，主阀压向阀座高压燃油经高压油管由喷油器喷出（2）导向阀开启：ECU切断辅助电磁溢流阀中电流，导向阀打开（3）主阀开启 导向阀开主阀背面燃油溢流主阀正面小孔节流，下降较慢主阀自动开启，高压腔内燃油迅速卸压停止喷油,泵角脉冲发生器,2）喷油提前角（喷油正时）控制：喷油正时控制机构与ECD-V1系统一样 ECD-V
27、3系统是通过ECU控制正时控制电磁阀线圈电流的通断来控制作用在正时活塞上的油压，从而实现对喷油提前角的控制。但取消了提前器活塞位置传感器，反馈信号来自于曲轴位置信号和喷油泵转角传感器的无齿段信号间的相位差。在油泵驱动轴上装有泵角脉冲发生器泵角传感器向ECU输入燃油何时开始喷射的信号；曲轴位置传感器向ECU输入曲轴基准位置的参考信号；ECU根据这两个信号确定喷油提前角,燃烧始点光电传感器,燃烧始点光电传感器（着火正时传感器）：位置：设置在气缸内工作：燃烧光石英棒光敏晶体三级管电信号ECU 实际点火时刻修正喷油提前角作用：用以检测气缸内混合气燃烧的实际开始时刻，以此信号对供油正时进行反馈控制。消除
28、柴油品质（十六烷值）、大气压力变化对柴油机性能的影响。,四、电控泵喷嘴系统,特点：取消高压油管，柱塞泵油时产生的高压燃油立即进入喷油嘴。位置：发动机燃烧室附近类型：时间控制类（用高速强力电磁阀来控制喷油正时和喷油量）工作：高速电磁阀受ECU控制，即控制流过线圈电流通、断时刻及通断时间的长短，从而控制喷油提前角与喷油量驱动：喷油泵柱塞可通过凸轮或采用液压驱动,泵喷嘴,泵喷嘴必须安装到位。若泵喷嘴与缸盖不垂直，禁固螺栓会松动，引起泵喷嘴或缸盖的损坏。,凸轮驱动式电控泵喷嘴喷射系统,五、电控液压驱动式泵喷嘴系统,美国Caterpillar公司的HEUI系统,中压共轨（共用油轨）电控喷射系统,泵喷嘴结
29、构与传动机构,1、通过高速电磁阀开闭控制高压燃油回油通路的开闭时刻从而控制喷油开始及停止的时刻来实现对喷油提前角及喷油量控制2、高速电磁阀受ECU控制 ECU根据发动机转速加速踏板位置水温进气温度及压力传感器输入信号分析处理计算出相应的最佳控制参数值控制电磁阀线圈电流导通与关断的时刻及通电时间长短，实现对喷油提前角及喷油量的实时控制,共轨式电控燃油喷射,一、共轨式电控燃油喷射技术的原理 共轨式电控燃油喷射技术通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃
30、烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。,二、共轨式电控燃油喷射技术的特点与现状 柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。该技术的主要特点是：1.采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀；2.采用共轨方式供油；3.控制灵活；4.系统结构移植方便，适应范围宽。,三、电控共轨式喷油系统的类型：电控中压共轨式喷油系统电控高压共轨式喷油系统,电控中压共轨式喷油系统的共轨油道内为中压燃油（或机油），喷油压力要取决于共轨燃油（或机油）压力和控制电磁阀的通电时间。采用高速电磁阀可实现喷油量、喷油压力、
31、喷油定时的柔性控制，不足之处在于：用电控方式难以实现喷油速率形状控制和预喷射，而通常通过机械控制方式来实现。典型代表有：（1）美国卡特匹勒公司开发的 HEUI 型电控喷油系统,用共轨油道内的中压机油来驱动燃油增压机构。最大喷油压力可达到 150MPa（2）美国 BKM 公司开发的 Servojet 型电控喷油系统，用共轨油道内的中压燃油来驱动燃油增压机构。最大喷油压力超过 150MPa，Servojet 型电控喷油系统又可分为 SSI 1 系统和 SSI 2 系统，区别在于：SSI 1 系统采用蓄压式喷嘴，而 SSI 2 系统则采用传统结构喷嘴。,电控高压共轨式喷油系统的共轨油道内为高压燃油，
32、喷油压力仅取决于共轨油道内的燃油压力，采用高速电磁阀可实现喷油量、喷油压力、喷油定时和喷油速率的柔性控制。改变施加在电磁阀上的控制脉宽，可以调节喷油量。改变脉冲时刻，可以控制喷油定时。其典型代表有：（1）日本电装公司开发的 ECDU2电控高压共轨式喷油系统，当时最高喷油压力已达到 120MPa，并且具备了达到 150MPa 的潜力。（2）德国 BOSCH 公司在九十年代所开发的电控高压共轨式喷油系统，当时最大喷油压力可达 140MPa，后来又达到 160MPa 甚至 170MPa。,美国Caterpillar公司HEUI系统,HEUIHydraulic Electronic Unit Inje
33、ctor该系统具有共轨式柴油机电控燃油喷射系统的基本组成和结构，属第三代电控共轨式燃油喷射系统。系统控制功能包括：燃油喷射控制、进气控制、起动控制、故障自诊断、失效保护和应急备用，同时还具有与其他控制系统进行数据传输的功能。喷油量控制采用了压力控制方式，通过由传感器、ECU和执行元件等组成的控制系统，对循环喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行控制。,美国Caterpillar公司HEUI共轨式液压喷油系统,HEUI系统的特点,中压共轨电控液压式喷射系统；系统共轨中采用燃油和柴油机润滑油两条共轨，因此系统中有润滑油和燃油两套油路；采用机油共轨油道驱动燃油增压活塞，对燃油增压，实现高压喷油；利
34、用高速开关电磁阀控制共轨油道中机油进出增压活塞，实现燃油压力的上升与下降，从而实现喷油的定时控制；通过采用预喷射量孔控制初期喷油率实现预喷；喷油压力与柴油机转速和负荷无关。,（1）该系统配有两条油路：机油油路和柴油油路机油机油泵机油冷却器、机油滤清器高压机油共轨柴油柴油箱输油泵燃油滤清器缸盖油道回油管喷油器下腔喷入气缸或回油箱特点：起动时，机油压力建立较慢，因此冷起动困难,（2）电控液压驱动式泵喷嘴的结构与工作原理,喷油器结构：内有提升式电磁阀、增压柱塞、套筒、喷油嘴等。,工作：a.通电关闭B A打开高压机油自A进入活塞下移燃油喷入气缸b.断电提升阀回落上座合面开，下座合面关高压机油自B出增压
35、活塞复位喷油停止燃油自C经单项阀进入活塞下腔,A：高压机油通道B：回油机油通道C：燃油进口通道,电磁阀的提升和下降时间决定喷油定时和喷油量,五、高压共轨式电控燃油喷射系统的结构及原理,定义：指该系统中有一条具有可以独立控制的燃油压力共用油轨（相当于蓄压器），用高压（或中压）输油泵向共轨泵油，用电磁阀进行燃油压力调节，并由压力传感器反馈控制。工作：电磁阀（喷油器上)控制喷油量和喷油正时（脉宽调节喷油量；脉冲时刻控制喷油定时）喷射压力取决于共轨中油压或由喷油器中增压活塞对由共轨来的油压予以增压。,1、Bosch公司的高压共轨式燃油喷射系统,Bosch公司第一代的高压共轨式燃油喷射系统,特点：共轨压
36、力为135MPa、可实现预喷射、闭环控制、可用于38缸轿车 柴油机、可满足欧3号排放法规,特点：能满足现代大多数采用的高速喷射、4气门、涡轮增压、废气再循环、中冷技术的发动机对ECD的要求。,4缸柴油机示意图,第二代高压共轨式燃油喷射系统,1）喷油器,Bosch公司共轨燃油喷射系统喷油器,工作：（1）电磁阀不通电回油节流孔关闭进油节流孔进油控制室与共轨压力相同柱塞压力大于承压面力燃烧室无燃油进入（2）电磁阀断电回油节流孔开控制室压力下降喷油嘴针阀开启喷油针阀开启速度决定于进、回油节流孔之间的流量差；针阀的关闭速度决定于进油节流孔的流量。,2）压电晶体式喷油器,由西门子公司研发组成：多孔油嘴（带
37、弹簧）、控制活塞、进出油节流孔、二位二通阀、压电晶体部件等。针阀锥面油路 活塞顶油腔1压电晶体不通电，喷油器不喷油压电晶体通电，喷油器开始喷油压电晶体断电，喷油器停止喷油,3）高压供油泵,高压供油泵作用 是将低压燃油变成高压燃油，储存在共轨内，等待ECU的喷射指令，供油压力可以通过压力限制器进行设定。,Bosch公司电控共轨式供油泵,装在发动机上，由发动机驱动，采用燃油润滑,4）共轨压力传感器,共轨压力传感器的作用：测定共轨中的实时燃油压力，并向ECU提供电信号。工作原理：当膜片形状改变时，膜片上涂层的电阻发生变化。,5）流量限制器,正常工作状态：活塞处于静止位置，即靠在共轨端的限位体上。一次
38、喷油后，喷油器端压力略有下降，从而活塞向喷油器方向移动。活塞下移量取决于喷油器喷出的油量。在喷油终了时，活塞停止运动，不关闭密封座面，弹簧将活塞压回到静止位置。燃油经节流孔流出。此静止位置一直保持到下一次喷油。,流量限制器的作用：防止喷油器可能出现的持续喷油现象。,流量限制器,喷油量过大时：由于喷出的油量过多，活塞从静止位置被压到喷油器端的密封座面上，一直保持到发动机停机时，从而关闭通往喷油器的进油口。喷油量过小时：活塞不再能达到静止位置。经过几次喷油后，活塞移动到喷油器端的密封座面上，一直停留到发动机停机时，从而将通往喷油器的进油口关闭。,6）调压阀,调压阀的作用：根据发动机的负荷状况调整、
39、保持共轨中的压力。当共轨压力过高时：调压阀打开，一部分燃油经集油管流回油箱；当共轨压力过低时：调压阀关闭，高压端对低压端密封。,调压阀不工作时：共轨出口压力高于调压阀进口压力，电磁线圈不通电调压阀开燃油回油箱调压阀工作时：电磁线圈通电电磁吸力+弹簧力 共轨压力球阀关,调压阀结构：固定在共轨（或供油泵）上；铁芯周围有燃油进行润滑和散热,7）限压阀,限压阀的作用：限制共轨中的最高、最低压力，相当于安全阀。当共轨中燃油压力过高时，打开放油孔卸压；当油压过低时，阀复位，保持共轨内的压力。,柴油机电控燃油喷射系统实例,一、日本五十铃公司ITEC系统,五十铃公司LTEC（全电子控制式）是在转子分配式喷油泵
40、基础上，增加电子控制装置形成的全电子控制式柴油机电控燃油喷射系统。系统的主要特点：具有巡航控制功能，设有燃油温度传感器，不对喷油正时进行反馈控制。此外，加速踏板位置传感器采用差动电感式；进气节流（节气门）不受ECU控制。,二、直列柱塞泵电控系统,装用直流电动机式电子调速器的直列柱塞泵电控系统，用电子调速器取代原有的机械调速器，以实现对喷油量的控制；用正时控制器取代原有的机构离心式供油提前角自动调节器，来对喷油正时进行控制；设有油量调节拉杆（或齿条）位置传感器和正时传感器，对喷油量和喷油正时的控制均采用闭环控制方式。,三、日本电装公司ECDU2系统,系统主要用于载重汽车装用的柴油机上，日本日野汽
41、车公司、三菱汽车公司和日产汽车公司生产的载重汽车柴油机多数采用ECDU2系统。系统具有共轨式喷油系统的基本组成和结构，属于第三代柴油机电控燃油喷射系统。系统组成：由各种传感 器、ECU、燃油压力控制阀和三通电磁阀等组成的控制系统，对喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行时间压力控制。,日本电装公司ECD-U2高压共轨式喷油系统,日本电装公司ECD-U2系统油路,1、电控喷油器 有三通阀结构和二通阀结构式喷射器,早期ECDU2系统的电控喷油器采用二位三通电磁阀结构；在新结构的ECDU2系统中，都采用二位二通电磁阀结构。1）三通阀式喷油器组成：内座、外座、阀体,电磁阀不通电座B关高压油进入液压活
42、塞上方针阀升不起不喷油电磁阀通电外阀上移打开泄油口，座A关，关闭进油口液压活塞上方油泄压针阀打开喷油喷油结束，电磁阀断电，外阀落座，关闭泄油口，打开进油口，液压活塞下移将针阀关闭，喷油结束。,电磁阀脉冲波形,二位三通阀工作原理,喷油规律曲线图,ECD-U2系统喷油器不仅可实现初期喷油速率低、快速停喷（先缓后急）的三角形喷油规律，还可实现预喷射喷油规律。,靴形阀式喷油器,二通阀开启通电，控制腔中的高压燃油经量孔2流入低压腔，控制腔中的压力降低，但喷油嘴压力室中的燃油压力仍是高压，使针阀开启，喷油。二通阀不通电关闭时，通过量孔1控制腔中的燃油压力升高，针阀下降，喷油结束。,2）二位二通阀工作原理,
43、2、高压供油泵,结构和传统的直列柱塞泵相似采用发动机机油强制润滑，不需维护,高压供油泵的控制,基本工作原理柱塞下行控制阀开启低压燃油进入柱塞套柱塞上行控制阀未通电（仍开启）燃油未升压流回低压腔ECU向控制阀通电关闭控制阀燃油升压进入共轨,3、供油泵控制阀（PVC）,供油泵控制阀PCV的作用是通过调整供油泵供入共轨内的燃油量来调整共轨内的燃油压力。PCV阀断电和通电的时刻决定了高压供油泵向共轨内供入的燃油量。,4、压力限制器,压力限制器的作用是限制共轨中的压力，防止压力过高或过低。共轨中压力达到140MPa时，压力限制器开启，卸压。当压力下降到约30MPa，球阀复位。,高压溢流阀,燃油压力传感器
44、,溢流缓冲器,高压溢流阀常闭，当共轨内油压超过设定值时，阀门打开泄压。燃油压力传感器检测共轨内的燃油压力。溢流缓冲器通过高压油管与喷油器相连，可使共轨内和高压油管内的油压波动减小，且一旦流出油量过多时，切断燃油通道，停止供油。,共轨（Common-rail）,电控预行程可控制式喷油泵喷油率、提前角可控,传统柱塞泵当发动机低速时高压油管内的压力随喷油泵转速的下降而降低，但为了保证可燃混合气的形成和燃烧质量，低速时必须有高的喷油压力；而发动机高速运转时高压油管内的油压随油泵转速的升高而提高，这将导致高压油管内压力过高。若喷油泵的供油速率是可变的，就能保证低速时有高的喷油压力，高速时高压油管内油压不
45、至于过高。,原理柱塞套筒下方设有一个控制套筒通过调节杆的上下移动来控制预行程量的变化二是进油口设置在柱塞上燃油的喷射过程与普通喷油泵不同,可控滑套式的可变预行程喷油泵工作过程,进油,开始压油,喷油,停止喷油,结论：有效行程取决于开始泵油时刻和停止泵油时刻；开始泵油时刻取决于预行程的大小；停止泵油时刻取决于柱塞上螺旋槽与控制套筒上的出油口的相对位置。,控制滑套上移，柱塞预行程增大，喷油速率增大反之相反,可控滑套式的可变预行程喷油泵的控制机构,本节完,1、位置控制式电控喷油泵系统的特点？2、直列式柱塞泵位置控制方式如何进行喷油量的控制？3、转子分配泵位置控制方式如何进行喷油提前角的控制？,1、ECD-V3系统喷油量如何控制？2、ECD-V3系统喷油正时如何控制？3、燃烧始点光电传感器的作用？,3、HEUI系统的工作原理？,
