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1、排放控制技术柴油发动机,在排气的成分里，包含有CO2（二氧化碳）、CO（一氧化碳）、HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧化合物）、PM（Particulate Matter=微粒子状物质）/黑烟等等。,进入本世纪后，由于以石油为代表的化石燃料的大量消费，以及作为吸收源的热带雨林的采伐，二氧化碳的产生量有了急剧的增加。同时，CO2带来了地球的温室效应，作为“温室效应气体”为世人所共知。燃料消费量少、比汽油发动机的CO2排放量少是柴油发动机的特点。,CO（一氧化碳）、排放限制的对象,一般认为，来自汽车的排放量约占到90%，是所有排气中最早受到限制的对象。CO会引起中毒。但是，因为柴油发动机与汽油发动机
2、相比，在空气十分充足的状态下燃烧，所以CO的发生量也就非常少。,HC（碳氢化合物）、排放限制的对象,氢元素和碳元素构成的化合物总称。这也是形成光化学烟雾的因素，有些种类会对呼吸系统造成影响。,NOx（氮氧化合物）、排放限制的对象,NO、NO2、N2O、N2O2等等化合物的总称。在高温下氮和氧结合后产生。越接近完全燃烧产生的量越多，所以必须降低燃烧温度。,PM是柴油发动机排放的微粒子状物质的总称。主要由黑烟、被称为SOF（可溶有机成分）的燃烧残留下来的燃料及润滑油的成分、被称为氧化硫的由柴油中的硫生成的成分等构成。,PM（Particulate Matter=微粒子状物质）/黑烟、排放限制的对象
3、,柴油发动机在汽车的内燃机当中热效率最高，燃料消费率较小。另一方面，因为汽油发动机比柴油发动机的热效率差，燃料消费率就高。因此，CO2的排放量也多。,由于柴油发动机是在相对于燃料而言，空气的量较充分的状态下燃烧的。汽油发动机的燃料和空气的比例大致相同，燃烧时会产生局部的氧分不足，使HC与CO的排放量增多。,柴油发动机是向汽缸内喷射燃料使燃料和空气混合的，容易产生混和状态的不均匀；同时，在扩散燃烧期和后燃烧期汽缸内的温度和压力很低。燃烧状态恶化后，就会产生燃料的不完全燃烧。这时，就会产生PM和黑烟。另一方面，由于汽油发动机采用的是对混和良好的混和气点火的方式，产生不完全燃烧的燃烧过程少，排放量也
4、可以控制在较少。,在历史建筑、森林、湖泊等遭受酸雨侵害日益严重的欧洲，对于整个地球的环境污染问题的关心度越来越高，环境保护的意识也广泛地深入人心。另外，对于地球的温室效应，以由此引起的海平面上升给国土带来极大影响的荷兰为代表，欧洲各国都有着很强的危机感。因此，对于地球温室化效应的主因CO2的关心程度，比日本还要高。这样，柴油车以CO2的排放量少，以及综合的优良环境性受到重新认识，引起了关注。,最新的柴油发动机由于经过了长期的研究开发、以及以共轨式高压燃料喷射系统、EGR、DPF(柴油机颗粒捕捉器)系统为代表的，各种各样最尖端的净化技术的采用，与以前相比，排放量大大地减少了。,1 柴油机燃油系统
5、,（0.150.3MPa）,（1020MPa以上）,燃 油 供 给 装 置,低压油路,高压油路,油箱,油水分离器,柴油滤清器,输油泵,高压油管,调速器,喷油器,低压油管,喷油泵,柱塞式,分配式,油箱,油水分离器,输油泵,燃油滤清器,喷油器,喷油器,油箱,燃油滤清器,输油泵,油箱,油水分离器,一级输油泵,柴油滤清器,喷油器,二级输油泵,一、柴油机燃烧室的形状,直喷式燃烧室,分隔式燃烧室,型,球型,U型,涡流式,预燃式,二、输油泵,输油泵的作用是保证足够数量的柴油自燃油箱压送到喷油泵，它不仅要克服管道及滤清器的阻力，同时还要保持一定的供油压力，其输油量应为全负荷最大喷油量的34倍。,活塞式,叶片式
6、,活 塞 式 输 油 泵,输油泵实物,活塞式输油泵结构原理,叶片式输油泵,叶片式输油泵结构原理,偏心环,柴油滤清器,油水分离器,三、喷油器,汽车柴油机广泛采用闭式喷油器。闭式喷油器的喷油嘴是由针阀和针阀体组成的一对精密偶件，其配合间隙仅为0.0020.004mm。为此，在精加工之后，尚需配对研磨，故在使用中不能互换。,孔式喷油器,轴针式喷油器,根据喷油嘴结构形式的不同,喷 油 器 工 作 原 理,1.孔式喷油器,孔式喷油器用于直喷式燃烧室柴油机上。孔式喷油器的喷油嘴头部加工有1个或多个喷孔，有1个喷孔的称单孔喷油器，有两个喷孔的称双孔喷油器，有3个以上喷孔的称多孔喷油器。一般喷孔数目为17个。
7、,2.轴针式喷油器,在轴针式喷油器中，针阀密封锥面以下有一段轴针，它穿过针阀体上的喷孔且稍突出于针阀体之外，使喷孔呈圆环形。因此，轴针式喷油器的喷注是空心的。轴针可以制成圆柱形或截锥形。圆柱形轴针其喷注的喷雾锥角较小，而截锥形轴针其喷注的喷雾锥角较大。,喷 油 器 的 基 本 检 查,四、喷油泵,喷油泵的功用是按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律，定时定量地向喷油器输送高压燃油。多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求：1.各缸供油量相等。在标定工况下各缸供油量相差不超过3%4%。喷油泵的供油量应随柴油机工况的变化而变化，为此喷油泵必须有供油量调节机构。2.各缸供油提前角相同，误差小于
8、0.51曲轴转角。供油提前角也应随柴油机工况的变化而变化，为此应装置喷油提前器。3.各缸供油持续角一致。4.能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象。,喷油泵种类很多，在汽车柴油机上得到广泛应用的有直列柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵。此外，还有单体泵喷油器等。,1.柱塞式喷油泵的结构,泵油机构,供油量调节机构,驱动机构,喷油提前器,柱 塞 式 喷 油 泵 结 构,喷 油 泵 的 泵 油 机 构,柱 塞 偶 件,出 油 阀 偶 件,喷油泵的泵油机构工作原理,喷油泵的驱动机构,喷 油 提 前 器,柱 塞 式 喷 油 泵 零 件 图,柱 塞 式 喷 油 泵 实 物,输油泵,驱动齿轮,喷油提前器,凸轮
9、盘,柱塞,出油阀,断油阀,调速器杠杆,回油口,驱动轴,调速手柄,2.VE泵结构和工作原理,滑片式输油泵,泵油机构,断油电磁阀,喷油提前器,泵体和泵盖,分 配 式 喷 油 泵,泵 油 机 构 的 位 置,泵 油 机 构,泵 油 机 构,压力平衡槽,电磁式断油阀,起动时，将起动开关旋至ST位置，这时来自蓄电池的电流直接流过电磁线圈，产生的电磁力压缩回位弹簧，将阀门吸起，进油孔开启。柴油机起动之后，将起动开关旋至ON位置，这时电流经电阻流过电磁线圈，电流减小，但由于有油压的作用，阀门仍然保持开启。当柴油机停机时，将起动开关旋至OFF位置，这时电路断开，阀门在复位弹簧的作用下关闭，从而切断油路，停止供
10、油。,液压式喷油提前器,当柴油机在某一转速下稳定运转时，作用在活塞左、右端的力相等，活塞处于某一平衡位置。若柴油机转速升高，二级滑片式输油泵的出口压力增大，作用于活塞右端的力随之增加，推动活塞向左移动，并通过连接销和传力销带动滚轮架绕其轴线转动一定的角度，直至活塞两端的力重新达到平衡为止。滚轮架的转动方向与平面凸轮盘的旋转方向正好相反，使平面凸轮提前一定角度与滚轮接触，供油相应提前，即供油提前角增大。,调速器,调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。由于柴油机的负荷经常变化，当负荷突然减小时若不及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转
11、速将迅速增高甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，这种现象称“超速”或“飞车”。当负荷骤然增大时，若不及时增加喷油泵的供油量，则柴油机的转速将急速下降直至熄火。,转 速 感 应 元 件 飞 锤,在飞锤支架上装有4个飞锤，飞锤通过止推片推动调速套筒移动。,传 动 齿 轮,调速器杠杆系统,M,球头销,导杆,张力杠杆,起动杠杆,N,全程式调速器的基本调速原理是，由于调速器传动轴旋转所产生的飞锤离心力与调速弹簧力相互作用，如果两者不平衡，调速套筒便会移动。调速套筒的移动通过调速器的杠杆系统使供油量调节套筒的位置发生变化，从而增减供油量，以适应柴油机运行工况变化的需要。,调速套筒,调速弹簧,高速限位螺钉,
12、张力杠杆,N,起动前，将调速手柄推靠在最高速限止螺钉上。这时调速弹簧被拉伸，弹簧的张力拉动张力杠杆绕销轴N点向左摆动，并通过起动弹簧使起动杠杆压向调速套筒，从而使静止的飞锤处于完全闭合的状态。与此同时，起动杠杆下端的球头销将供油量调节套筒向右拨到起动加浓供油位置C，供油量最大。,起动弹簧,起动杠杆,调节套筒,起动后，飞锤的离心力克服作用在起动杠杆上的起动弹簧的弹力，使起动杠杆绕销轴N点向右摆动，直到抵靠在张力杠杆的挡销上。此时，起动杠杆下端的球头销向左拨动供油量调节套筒，供油量自动减少。,高速限位螺钉,张力杠杆,N,起动弹簧,起动杠杆,调节套筒,柴油机起动后，将调速手柄移至怠速调节螺钉上。在这
13、个位置，调速弹簧的张力几乎为零，即使调速器传动轴的转速很低，飞锤也会向外张开，推动调速套筒，使起动杠杆和张力杠杆绕销轴N点向右摆动，并使怠速弹簧受到压缩。这时，飞锤离心力对调速套筒的作用力与怠速弹簧及起动弹簧对调速套筒的作用力平衡，供油量调节套筒处于怠速供油位置D，柴油机在怠速下运转。,怠速调整螺钉,怠速弹簧,柴油机在高于怠速而又低于最高转速的任何中间转速工作时，则需将调速手柄置于怠速调节螺钉与最高速限止螺钉之间某一位置。这时，调速弹簧被拉伸，同时拉动张力杠杆和起动杠杆绕销轴N向左摆动，而起动杠杆下端的球头销则向右拨动供油量调节套筒，使供油量增加，柴油机由怠速转入中速状态。,转速升高，飞锤离心
14、力增大。当其向右作用于调速套筒上的推力与调速弹簧向左作用于张力杠杆和起动杠杆上的拉力平衡时，供油量调节套筒便稳定在某一中等供油量位置，柴油机也就在某一中间转速稳定运转。当把调速手柄置于最高速限止螺钉上时，调速弹簧的张力达到最大，供油量调节套筒也相应地移至最大供油量位置，柴油机将在最高转速或标定转速下工作。,2 电控柴油机的概述,一、电控柴油车的发展的必要性,现代先进的柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量降低、噪音与烟度控制等方面已经取得了重大突破，达到了汽油机的水平，而且尾气中HC、CO和 CO2含量低于汽油机和天然气发动机。新型柴油机的微粒排放减少了90，一般为16至21
15、，而汽油机只有7至10。柴油机的热效率远远大于汽油机，同时油耗要比汽油机低20左右，CO2排放与汽油机相比也低得多。近10年来，柴油发动机已经在机动车排放法规实施最严格的欧洲、美国取得了很大成功。不仅如此，国外轿车用柴油机也日益普遍，奔驰、宝马、大众、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有柴油发动机的车型。,二、电控柴油机的主要特点,1.改善柴油机的经济性和降低排放,（1）节能优势,柴油机的高能量获得率，使得柴油机轿车油耗比汽油车低，与同等排量的汽油车相比，能够节油30。,（2）经济优势,柴油机轿车具有优异的节油特性，行驶成本远远低于汽油轿车。,（3）环保优势,柴油机轿车的二氧化碳的排放量比汽油机轿车低
16、3045，环境效益十分显著。柴油轿车的一氧化碳和碳氢化合物的排放也大大低于汽油机。而达到欧标准的柴油轿车，其排放的微粒和氮氧化合物已经与汽油车相差无几。,2.发动机的工作可靠性好,柴油机发动机的燃料是直接喷入燃烧室内压燃着火的，不会产生早燃、爆燃等不正常的燃烧。独特的燃烧室设计使得十分容易实现分层燃烧和稀薄燃烧。,3.控制快,控制系统从接受到一个信息开始，到处理完毕并输出控制信号所需的时间一般为毫秒级。,4.控制精度高,计算机控制系统的控制精度，远高于机械控制的原因是对输入、输出信号实现了数字化传输。,（1）输入信号的高保真,（2）控制器内部的数据处理或传输,（3）高分辨率的输出信号,5.控制
17、策略灵活,计算机电子控制系统能方便的与各种不同用途的柴油机匹配，需要改变的仅仅是EPROM中的软件程序，基本上不涉及硬件系统。,6.电子控制,柴油机电子控制技术与汽油机电子控制技术有许多相似之处，整个系统都是由传感器、电控单元及执行器组成。（1）关键技术和技术难点主要集中在执行器上。（2）柴油电控喷射系统的多样化。（3）柴油机燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点。喷射压力60150Mpa，甚至200Mpa。,三、电控柴油机的分类,从20世纪70年代开始，世界上许多技术发达国家就已竞相开发柴油机电子控制技术.到目前为止,已经经历了五代。,电控直列式喷油泵,电控单体泵系统,电控分配泵,电控泵喷嘴系统
18、,电控共轨燃油系统,1.电控直列式喷油泵,电控直列式喷油泵是在直列泵基础上发展起来的电子控制燃油喷射装置,它具有喷油量与喷油定时控制功能或只具备其中一种功能,有些控制系统还具有喷油压力和喷油速率等控制功能.电控直列泵的喷油量控制装置为电控调速器.电控调速器使喷油量随转速变化的控制易于实现,而且其响应速度比机械式调速器快得多.,2.电控单体泵系统,德国Bosch公司的电控单体泵(EUP)系统,采用较短的高压油管,可实现较高的喷油压力,最高喷油压力可达160MPa,该系统采用高速电磁阀控制喷油定时及喷油量.,3.电控分配泵,柴油机电控分配泵的喷油量及喷油定时的控制一般采用高速电磁阀,电磁阀的闭合时
19、刻对应着喷油定时,电磁阀从闭合到开启的时间确定了喷油量.如日本丰田公司的ECD-2型电控VE 泵.,4.电控泵喷嘴系统,泵喷嘴就是喷油泵与控制单元和喷嘴组合在一起,既高压油管长度为零的燃油系统.它安装在缸盖上,每个缸都有一个,由于无高压油管,所以高压系的死容积可以最大限度地减小,这对高压化非常有利.关于喷油量的控制,则是由电磁阀控制喷油的开始和终了,使喷油泵腔和低压系统接通或切断进行控制的.如宝来轿车TDI系统.,5.电控共轨燃油系统,共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，通过电磁阀的控制喷射
20、过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活控制。,2 电控柴油机系统的实例,一、日本电装公司的电控分配泵ECD-V系列,日本电装公司于1977年引进德国博世公司VE分配泵技术。80年代初期开始研制电控分配泵，技术迅速发展升级，形成了一个完整的电控分配泵产品系列。1982年开始将第一代分配泵ECD-V1投放市场，随后在ECD-V1的基础上，陆续推出了ECD-V3、ECD-V4和ECD-V5。,二、ECD-V1系列的控制功能及组成,ECD-V1型电控柴油喷射系统是位置控制型电控柴油喷射系统，用于日本丰田增压轿车柴油机上。ECD-V1系统中的喷油泵为VE型分配泵，为适应电控的需要而进行了改造。取消了机
21、械调速器，代之以供油量控制电磁阀，通过杠杆来改变供油量调节套筒的位置，以实现喷油量的控制。同时，还通过供油量调节套筒位置传感器的反馈信号，实现闭环控制。ECD-VI系统保留了VE型分配泵的液压式喷油提前器，增设一个定时器控制阀，以实行喷油定时的电子控制。,供油量调节套筒位置传感器,供油量控制电磁阀,转速传感器,定时器位置传感器,油量调节套筒,定时器控制阀,加速踏扳位置传感器,进气管压力传感器,冷却液温度,进气温度,三、供油量的控制,在ECD-V1系统中，电控单元(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，首先算出基本供油量。然后根据来自冷却液温度、进气温度和进气管压力等传感器
22、的信号以及起动机信号，对基本供油量进行修正。再按供油量调节套筒位置传感器信号进行反馈修正之后，确定最佳供油量。因此，不论汽车是低温起动、加速，或是在高原行驶，ECD-V1系统都能精确地确定适应柴油机运转的最佳供油量。,电控单元把计算和修正的最后结果作为控制信号传输给供油量控制电磁阀的电磁线圈产生电磁力，吸引可动铁心。控制信号的电流越大，磁场就越强，可动铁心向左的移动量越大，通过杠杆将供油量调节套筒向右推移的越多，供油量也就越多。,供油量控制电磁阀及供油量调节套筒位置传感器,四、怠速转速的控制,电控单元根据加速踏板位置传感器、车速传感器等的输入信号以及起动机信号，决定何时开始怠速控制，并根据冷却
23、液温度传感器、空调及空档开关等信号，计算出设定的怠速转速及相应的供油量。为了使设定的怠速转速保持稳定，还需根据柴油机转速的反馈信号，不断对供油量进行修正。,五、供油定时的控制,电控单元首先根据柴油机转速和加速踏板位置等传感器的输入信号，初步确定一个供油时刻，然后根据进气管压力、冷却液温度等传感器的信号和起动机信号再进行修正。电控单元根据最后确定的供油时刻，向供油定时控制阀的线圈通电，可动铁心被电磁力吸引，压缩弹簧向右移动，打开喷油提前器由高压腔通往低压腔的油路，使喷油提前器活塞两侧的压差缩小，活塞向右移动，供油时刻推迟，即供油提前角减小。供油定时控制阀是电磁阀，通过其线圈的电流是脉冲电流，电控
24、单元通过改变脉冲电流的占空比，来改变由喷油提前器的高压腔到低压腔的流通截面积，以调整喷油提前器活塞两侧的压力差，使活塞产生不同的位移，达到控制供油时刻的目的。喷油提前器活塞位置传感器为非接触式电感传感器，其中的可动铁心直接与喷油提前器活塞相连，并随活塞一起动作。当可动铁心移动时，引起线圈电感的变化，借以检测活塞的位置。喷油提前器活塞位置信号回授给电控单元，以实行反馈控制。,六、进气节流控制（VSV）进气管的空气通路分为主、副两支，在两支通路上分别设有大直径的主节气门（与加速踏板联动）和小直径的副节气门副节气门由ECU控制，按全开、半开和全闭三种情况调节设置副节气门的目的，是为了在发动机暖机后怠
25、速运转时，减少进气量，降低发动机的爆发力，减少振动和噪声，并在发动机停止时切断进气,用计算机控制两个电磁阀VSV1和VSV2的动作，使A、B两室与真空连通。当冷却液温度在60度以下时，副节气门全开；当水温在60度以上时，副节气门半开，采用与发动机联动的真空泵制取真空，并贮存在真空箱里,七、电热塞控制系统电热塞控制集成在EDC电控单元中，控制分为两部分：预热和后热。预热：由于直喷柴油机的启动性能好，预热只需在温度低于+9以下进行，冷却水温传感器为电控单元提供准确的温度信号，驾驶员通过仪表盘上的预热报警灯了解预热情况。后热：发动机启动以后，就要进入后热阶段，后热可以减少发动机的噪音，改善怠速工况的
26、发动机性能，并且降低碳氢排放。发动机转速达到2500rpm时后热阶段停止。,自然吸气式柴油发动机,SDI,T-TURBO:涡轮增压D-DIRECT：直接I-INJECTION：喷射,S-SUCTION：吸气式D-DIRECT：直接I-INJECTION：喷射,SDI和TDI,缸数:4气门数/缸:2排量:1.896L冲程:95.5mm缸径:79.5mm压缩比:19.5:1扭矩:130NM/2200rpm功率:48kW/4200rpm发动机管理系统:BOSCH柴油标号：49点火顺序：1-3-4-2废气再循环:有三元催化转换:有,SDI 发动机技术指标,JETTA轿车百公里油耗对比:,SDI,2V-
27、MPI,5V,90kM L/100kM,6.5,6.9,4.3,120kM L/100kM,8.5,8.9,6.1,10.6,11.0,5.4,城市工况 L/100kM,1.9l SDI 发动机,型燃烧室,螺旋进气道空气涡流运动,5孔喷油器,stroke2,stroke1,针阀,主喷射行程stroke2,预喷射行程stroke1,弹簧1,弹簧2,针阀总行程stroke=stroke1+stroke2,G80针阀升程传感器,电磁线圈,针阀,针阀升程传感器是捷达柴油发动机系统中重要的传感器之一，它与三缸喷油器合成一体。它采集喷油始点信号和喷油持续时间信号。其作用有三个：1.作为调整柴油发动机正时活
28、塞及喷油时刻的主要信号。2.感知喷油持续时间。3.可以作为判缸信号。针阀的移动使线圈的电压成线性增加。,滚轮,凸轮盘,分配转子,出油阀总成,高压泵,叶片式输油泵,供油过程,泵油过程,分配柱塞,压缩室,柱塞分配孔,泵体至出油阀通道,柱塞分配槽,燃油切断电磁阀N109,弹簧,电磁铁,供油孔,压缩室,停机断油示意图,正时活塞,弹簧,提前,滞后,滚轮,传力销,压力腔,与输油泵吸入端相通,供油提前角调节阀 N108,供油提前角自动调节机构,供油提前角调节阀 N108,控制套筒位置传感器G149,油量调节器N146,调速机构,发动机EDC根据套筒位置传感器输送来的信号，确定喷油量。控制油量调节器，使油量控
29、制套筒向左或向右滑动，从而增加或减少喷油量。,控制套筒位置传感器G149,燃油温度传感器G81,控制套筒的位移变化使线圈的电压成线性增加。,怠速,负荷,发动机管理系统示意图,柴油喷射系统控制单元J248,自诊断故障报警灯K83,预热报警灯K29,空气流量计G70,进气压力传感器G71和进器温度传感器G72,EGR阀N18,发动机转速传感器G28,冷却液温度传感器G62,预热塞Q6,预热塞继电器J52,油量调节器N146 供油提前角调节阀 N108,控制套筒位置传感器G149 燃油温度传感器G81,预热塞继电器J52,自诊断接口,CAN bus 数据总线,针阀升程传感器G80,加速踏板位置传感器
30、G79,空气流量计G70,废气增压器,进气翻板转换阀,EGR电磁阀,喷油泵,凸轮轴传感器发动机转速传感器,EDC,进器温度传感器,EGR阀,12.预热塞继电器J52,14.冷却液温度传感器G62,13.控制套筒位置传感器G149 燃油温度传感器G81,加速踏板位置传感器G79,02.预热报警灯K29,03.自诊断故障报警灯K83,18.自诊断接口,17.车速传感器,电控柴油喷射系统控制单元,空气流量计G70,1.作用：发动机控制单元利用该测量值计算喷油量和废气再循环率。空气流量的信号越小，喷油量也越少。2.安装位置：位于进气管内。形式为热膜式。,转速传感器G28,SDI柴油发动机转速传感器采用
31、的是电磁感应式转速传感器。1.作用：是控制发动机喷油量的基本从参数之一。当发动机转速传感器失效时，发动机出现不能启动、运行中熄火等现象。2.安装位置：安装在曲轴后端信号轮固定在飞轮上，传感器安装在飞轮壳体上。,加速踏板位置传感器G79,SDI柴油发动机加速踏板位置传感器采用的是电位器式踏板位置传感器。1.作用：发动机控制单元利用该信号识别加速踏板位置。在自动变速器车辆上，强制低档开关提供给发动机控制单元车辆加速的信息。2.安装位置：该传感器安装在加速踏板上，怠速开关和强制低档开关也集成在该传感器上。,冷却液温度传感器G62,燃油温度传感器G81,点火开关,EDC:,进气翻板控制阀（电子）,进气
32、翻板控制阀（机械）,进气翻板,进气,进气管,进气翻板控制系统,Exhaust：排放Gas：气体Recirculation：再循环,废气再循环系统EGR,废气再循环系统EGR的作用,EGR系统原理图,1、EDC2、EGR控制阀N183、EGR阀4、空气流量计G705、氧化催化转换器,EGR控制阀N18,EGR阀,EGR阀,起动预热系统示意图,柴油喷射系统控制单元J248,预热报警灯K29,发动机转速传感器G28,预热塞Q6,预热塞继电器J52,冷却液温度传感器G62,为改善发动机冷机的起动和起动后的怠速稳定性，ECU还进行预热塞通电控制,宝来轿车电喷柴油机泵喷嘴燃油供给系统,宝来轿车电喷柴油机采
33、用的是泵喷嘴燃油供给系统，该系统由泵喷嘴、油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油冷却器、燃油温度传感器和供油管等组成。,其中主要部件作用如下：1.单向阀：发动机不工作时，防止燃油回流。2.旁通阀：若燃油内有空气，则通过此处排出。3.节流孔与过滤器：收集、分离供油管内的气泡。4.限压阀1：调节供油管内压力大于0.75MPa时打开。,5.限压阀2：保持回油管内压力在0.10MPa。,6.燃油泵：燃油泵是间歇式叶片泵，其优点是在较低发动机转速时也可供油。泵体内油道使油泵转子始终处于被燃油浸润的状态，从而可随时输送燃油。,7.燃油分配管集成：燃油分配管集成在缸盖内的供油管内，其功能是等量向各泵喷嘴分配燃油，在
34、此，燃油与受热燃油混合，并被泵喷嘴强制流回供油管。使供油管内流向各缸的燃油温度一致。所有泵喷嘴被提供相同量的燃油，使发动机运转平稳。否则，泵喷嘴的油温将会不同，并且泵喷嘴被提供不同质量的燃油。这将会使发动机运转不平稳并将在前几个缸中产生极度高温。,8.燃油冷却系：冷却从泵喷嘴回流的高温燃油，防止油箱和油位传感器受到过热燃油的影响。,9.泵喷嘴结构和工作原理：泵喷嘴即高压油管长度为零的燃油系统。它安装在缸盖上，每个缸都有一个。由于无高压油管，所以可消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响。高压容积大大减少，因此可产生所需的高喷射压力。泵喷嘴具有如下功能：（1）产生燃油喷射所需的压力。（2）按正确
35、的时间和正确的喷油量喷油。泵喷嘴具有分配式喷射系统所不具有的优点，发动机每个缸都有一个泵喷嘴，这就意味着不再需要高压管或分配式喷射泵。因此没有高压油管，这对高压化非常有利，,泵喷嘴的结构,控制单元精确控制喷嘴电磁阀激活时刻和激活时间的长短，从而精确调节泵喷嘴的喷射始点和喷射量。,陡峭的上升面平滑的下降面,回油管的作用：1.来自供油管的燃油冲刷通向回油管的泵喷嘴油道。2.排出泵活塞处泄出的燃油3.通过回油管内节流孔分离来自供油管的气泡。,泵喷嘴技术的喷射循环：,高压腔充注燃油,预喷射循环,主喷射循环,喷射结束,高压腔充注燃油阶段,泵活塞在活塞弹簧压力作用下向上移动，这样使高压腔内容积扩大。喷嘴电
36、磁阀不动作，电磁阀处于静止位置，供油管到高压腔的通道打开，供油管内的油压使燃油流入高压腔,预喷射循环开始,喷射凸轮通过滚柱式摇臂将活塞压下，将高压腔内的燃油排出到供油管，ECU激活喷嘴电磁阀来起动喷射循环，在此过程，电磁阀针阀被压入到阀座内，关闭高压腔到供油管的通道。高压腔内开始产生压力。当压力达到18Mpa时，压力高于喷射弹簧弹力，喷射针阀上升，预喷射循环开始。,预喷射循环结束,喷嘴针阀打开后，预喷射立即结束。上升的压力使收缩活塞下移，使高压腔内的容积扩大。于是，压力瞬时下降。喷嘴针阀关闭。此时，预喷射结束。收缩活塞的下移增加了喷嘴弹簧的压紧程度。在接下来的主喷射循环中，若想再次打开针阀，油
37、压必须比预喷射过程中的油压高。,主喷射循环开始,喷嘴针阀关闭后短时间内，高压腔内压力立即重新上升喷嘴电磁阀仍然关闭，泵活塞下移。约30Mpa时，燃油压力高于喷嘴弹簧作用力，喷嘴针阀再次上升，主喷油开始。,电控共轨燃油系统,电控共轨燃油系统是20世纪90年代研制出了一种全新的燃油喷射系统。虽然正式问世不久，但已显示出它的巨大的优越性。这种燃油系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状态，通过发动机电控单元的计算和处理，可以对喷油时间、喷油压力和喷油率进行最佳控制。传统的泵管嘴燃油系统中，喷油压力与发动机的转速和负荷有关，不是一个独立变量。在高压电控共轨系统中，喷油压力(共轨压力)与发动机的转速和
38、负荷无关，是可以独立控制的。由共轨压力传感器测出燃油压力，并与设定的目标燃油压力进行比较后进行反馈控制。,一、共轨系统特性 1共轨系统使用一种称为油轨的蓄压室来存储加压燃油，带电子控制电磁阀的喷射器可将加压燃油喷射到各个气缸中。2由于发动机 ECU 控制喷射系统（包括喷射压力、喷射率和喷射正时），所以喷射系统是相对独立的，不受发动机转速或负荷的影响。3由于发动机 ECU 可以将喷射量和喷射正时控制到很高的精度，甚至可实现多重喷射（一次喷射行程中有多次燃油喷射）。4这样确保喷射压力在任何时候都是稳定的，即使在低发动机转速范围，通常可以显著减少在起动和加速期间柴油发动机排出的黑烟量。因此，废气更加
39、清洁且废气排放减少，从而实现更高的功率输出。,二、共轨系统构成 共轨控制系统可大致划分为以下四个方面：传感器、发动机 ECU、执行器和诊断系统。,从功能方面分析，电控共轨系统可以分成两大部分。即电控系统和燃料供给系统。,（1）电控系统,（2）燃料供给系统,三、零部件结构和工作原理,1.输油泵：主要由进油泵、调节阀、吸入控制阀、泵单元和出油阀等组成。,（1）进油泵 进油泵采用次摆线型进油泵（集成在输油泵中）。,进油泵从燃油箱吸入燃油，然后通过燃油滤清器和 SCV（吸入控制阀）供给两个柱塞。驱动轴驱动进油泵的外部/内部转子，使其开始转动。根据外部/内部转子的运动增加和减少的空间，进油泵将燃油抽吸到
40、吸入口，然后抽吸到排放口。,（2）调节阀 调节阀使燃油进油压力保持在低于一定水平。如果泵转速增加且进给压力超过调节阀处预设的压力，该阀通过克服弹簧力而打开，从而使燃油能够返回到吸入侧。,（3）SCV吸入控制阀 SCV 使用线性电磁线圈型电磁阀，控制从 ECU 向 SCV 施加电流的时间，从而控制提供给高压柱塞的燃油量。当电流流经 SCV 时，其中的电枢根据占空比的不同而移动。燃油流量随电枢的操作而变化，并根据气缸燃油通道的打开幅度进行控制。结果，吸入燃油量在控制下达到目标油轨压力，输油泵执行负荷减少。,（4）泵单元 泵单元由偏心凸轮、环形凸轮和柱塞组成。偏心凸轮附在凸轮轴上，而环形凸轮安装在偏
41、心凸轮上。两个柱塞对称位于环形凸轮的上方和下方。,（5）出油阀 出油阀有一个集成元件，由止回球、弹簧和保持件组成。当柱塞中的压力超过油轨中的压力时，止回球打开以排放燃油。,2.输油泵工作原理（1）输油泵燃油总流程,2.工作原理,3.油轨的组成 油轨的结构组成如图所示。零部件为油轨压力传感器（Pc 传感器）、压力限制器，有些车型上还有流量缓冲器和压力排放阀。功能是向各气缸喷射器分配由输油泵加压的燃油。,(1)压力限制器油轨压力限制器结构和工作原理如图所示。如果压力异常高，则压力限制器打开以释放压力。如果油轨中的压力异常高，压力限制器工作（打开）。它在压力降低到一定水平之后恢复（关闭）。由压力限制
42、器释放的燃油返回到油箱。压力限制器的操作压力取决于车辆型号，用于阀开启的压力大约为 140-230MPa，用于阀闭合的压力大约为 30-50MPa。,(2)油轨压力传感器（Pc 传感器）油轨压力传感器（Pc 传感器）安装在油轨上。它检测油轨的燃油压力，然后发送信号给发动机 ECU。它是一个半导体传感器，它利用了压力施加到硅元件上时电阻发生变化的压电效应。,(3)流量缓冲器 流量缓冲器可降低加压管中的压力脉动，并以稳定的压力向喷射器提供燃油。流量缓冲器也可在出现燃油过度排放时（例如喷射管道或喷射器出现燃油泄漏的情况）切断燃油通道，从而防止燃油异常排放。有些流量缓冲器由一个活塞和球组成，而有些只有
43、一个活塞。1）活塞和球结合型的工作原理,2）单活塞型的工作原理 活塞直接接触座，然后直接切断燃油通道。工作原理与活塞和球结合型的相同。,(4)压力排放阀的结构与工作原理 压力排放阀控制油轨中的燃油压力。当油轨压力超过目标喷射压力，或者当发动机 ECU 判断油轨的燃油压力超过目标值时，压力排放阀电磁线圈被通电。这将打开压力排放阀通道，使燃油能够流回到燃油箱，并使油轨的燃油压力降低到目标压力。,4.喷射器 喷射器根据 ECU 发出的信号，将油轨中的加压燃油以最佳的喷射正时、喷射量、喷射率和喷射方式喷射到发动机燃烧室中。使用 TWV（双向阀）和量孔对喷射进行控制。TWV 对控制室中的压力进行控制，从
44、而对喷射的开始和结束进行控制。量孔可通过限制喷嘴打开的速度来控制喷射率。控制活塞通过将控制室压力传递到喷嘴针来将阀打开和关闭。当喷嘴针阀打开时，喷嘴将燃油雾化并进行喷射。,SCV,5.喷射器工作原理喷射器通过控制室中的燃油压力来控制喷射。TWV 通过对控制室中的燃油泄漏进行控制，从而对控制室的燃油压力进行控制。TWV 随喷射器类型的不同而改变。,(1)无喷射 当 TWV 未通电时，它切断控制室的溢流通道，因此控制室中的燃油压力和施加到喷嘴针的燃油压力为同一油轨压力。从而，喷嘴针阀由于控制活塞的承压面和喷嘴弹簧力之间的差别而关闭，燃油未喷射。,(2)喷射当 TWV 通电开始时，TWV 阀被拉起，
45、从而打开控制室的泄漏通道。当泄漏通道打开时，控制室中的燃油流出，压力下降。由于控制室中的压力下降，喷嘴针处的压力克服向下压的力，喷嘴针被向上推，喷射开始。当燃油从控制室泄漏时，流量受到量孔的限制，因此喷嘴逐渐打开。随着喷嘴打开，喷射率升高。随着电流被继续施加到 TWV，喷嘴针最终达到最大升程，从而实现最大喷射率。多余燃油通回油管回到燃油箱。,（3）喷射结束TWV 通电结束时，阀下降，从而关闭控制室的溢流通道。当溢流通道关闭时，控制室中的燃油压力立即返回油轨压力，喷嘴突然关闭，喷射停止。,4 废气涡轮增压系统电控技术,发动机中增压系统的安装日渐增多,其目的是为了提高进气效率。电控增压系统的研制开
46、发使增压技术又跨上了一个新台阶。目前,应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统。通常增压器是为与发动机低速小负荷工况相匹配而设计的,当发动机大负荷运行时容易导致增压器超速运行而损坏,为此,电控废气涡轮增压系统专门在排气管中废气涡轮室处增加了一旁通气道,由 ECU控制切换阀的开度大小进行调整。通常情况下切换阀闭合,废气通过涡轮气室排出;一旦发动机大负荷运行将导致废气涡轮转速升高,当进气压力超过限值时,ECU便会通过相应机构开启切换阀,使旁通气道导通,废气不经涡轮室而直接由旁通气道排出,增压器停止工作。,宝马5系535d发动机增压系统宝马5系535d发动机为M57 TU TOP 发动机，排量2993mL
47、,从0km/h加速到100km/h只需6.5s，最高车速250km/h，发动机配置2级涡轮增压，它使用两个涡轮，一个小涡轮和一个大涡轮增压器。低转速时转矩大，加油反应快，高转速时功率输出也很好。在一档、二档和倒车，为了避免轮胎打滑，转矩则限制在500N.m。整个系统的增压压力最大为285kpa。小涡轮增压器的涡轮转速最大230000r/min，大涡轮增压器的涡轮转速最大170000r/min。发动机使用面积较大的燃油喷嘴，这样使燃油雾化更充分，该车还配有一个柴油机微粒过滤器，以减少废气排放，发动机的排放达到了欧废气排放标准。,主要部件的作用：1.小涡轮增压器：小涡轮增压器质量小，容易被废气转动
48、，加速时小质量的涡轮反应延迟时间小。2.大涡轮增压器：大涡轮增压器具有较大的横面积，因此有较高的输出功率。2级涡轮增压器的两个涡轮增压器串连在一起。废气首先驱动小涡轮，然后驱动大涡轮。在进气管，首先是大涡轮压缩空气，然后是小涡轮压缩空气。3.涡轮机调节翻板：它控制小涡轮和大涡轮之间的废气流分配，它由一个膜片箱气动调节并可变调节。4.空气压缩机旁路翻板：空气压缩机旁路翻板可以将废气绕过小涡轮，它由一个膜片箱气动调节。它可以完全打开或关闭。5.减压装置阀门：在达到额定功率时打开，以避免增压压力过高。通过减压装置阀门，释放通过大涡轮的废气。,在较低负荷和低转速时，涡轮机调节翻板关闭。废气首先驱动小涡
49、轮，然后大涡轮。在进气管，首先是大涡轮压缩新鲜空气，并且空气压缩机旁路翻板关闭，然后是小涡轮压缩空气。小涡轮承担了大部分压缩空气的工作，因此达到一个非常良好的加速性能,在中等负荷且转速在15003250r/min时，随着转速升高，大涡轮增压器作用也增强。在2000r/min发动机的最大转矩达到560N.m。涡轮机调节翻板部分开启及分配两个涡轮的废气流，同时增强进气压力,在中等负荷且转速在32504200r/min时，涡轮机调节翻板完全打开，因此更多的废气推动大涡轮，增强进气压力和增加进气量，空气压缩机旁路翻板也完全打开，因此新鲜空气可以不经小涡轮，压缩工作仅由大涡轮承担。,在高负荷且转速超过4200r/min时，为了防止进气压力过高，减压装置阀门开始打开，部分废气不经过大涡轮便排出车外。,
