高压共轨柴油机

37 ECU借助于加速踏板位置传感器得知驾驶员的要求，以及柴油 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，对柴油机进行控制和调节。曲轴转速传感器测定 柴油机的速，凸轮轴相位传感器确定发火顺序和相位。加速踏 板传感器是一种电位计，它通过电压信号告知ECU关于驾驶员 对扭矩的要求。空气质量流量计告知ECU柴油机实时的进气空 气质量流量，以根据排放法规的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。在低温和柴油机处于冷态时，ECU可根据冷 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 油始点、预喷射油量和其他参数的额定值。 电控部分基本原理与作用 高压共轨发动机电控燃油 系统认识 电控部分 38 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 电控部分组成 ECUECU 1、加速传感器 1——2 9、变速箱、底 盘信号 燃油压力控制 EGR 控制 冷却扇控制 预热暖风控制 预热塞控制 喷油时 间怠速 控制 喷油 器电 磁阀 感应元件 控制元件 执行 元件 2、曲轴位置传 感器 3、凸轮轴位置 传感器 4、共轨压力传 感器 5、燃油温度传 感器 6、冷却水温传 感器 7、空气流量 传 感器 8、双重制动 开关 39 + 3 1 2 6 4 5 +- - 传感器1 传感器2 加速传感器1 : 喷油量及时间控制信 号 加速传感器2 : 安全传感器(观测传感 器1) 加速传感器原理、作用、结构、安装位置 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 40 曲轴转速传感器原理、作用、结构、安装位置 曲轴转速传感器能提供所有汽缸内活塞位置的信息 转速是指曲轴每分钟的转数。 此重要输入参数由ECU从电感式 曲轴转速传感器的信号算出。 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 41 ⑴曲轴转速传感器 汽缸内的活塞位置对获得正确的喷油正时极为重要。由于发动 机的所有活塞都是由连杆和曲轴连接的，因此曲轴转速传感器能提 供所有汽缸内活塞位置的信息。转速是指曲轴每分钟的转数。此重 要输入参数由ECU从电感式曲轴转速传感器的信号算出。 a.信号的产生 在机体上面对曲轴的部位装一个铁磁式传感信号轮，轮上应该 有60个齿，去除2个齿，留下的大齿隙相应于第一缸活塞上止点位 置。曲轴转速传感器按齿序对传感信号轮进行扫描。它由永久磁铁 和带铜导线绕组的软铁芯组成。由于齿和齿隙交替地越过传感器， 使其内部的磁流发生变化，感应出一个正弦交变电压。该交变电压 的振幅随转速的上升而增大。从50r/min的最低转速起就有足够大 的振幅。 b.转速的计算 发动机汽缸的点火次序是互相错开的，曲轴旋转两圈（720°） 后，第一缸又开始新的工作循环。着火间隔是均匀分布的，适用于 下式： 在四缸发动机上，着火间隔为180°，也就是说，曲轴转速传感 器在两次着火间隔之间扫描30个齿。由该扫描时间内的平均曲轴转 数即可算出曲轴的转速。 曲轴转速传感器原理、作用、结构、安装位置 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 42 凸轮轴位置传感器 凸轮轴控制进、排气门，它以曲轴转速的一半转动，其位置确 定了向上止点运动的活塞是处于压缩冲程上止点还是排气冲程上止 点。在起动过程中，仅从曲轴位置信号是无法区分这两种上止点的。 而与此相反，在车辆运行时，由曲轴转速传感器产生的信号已足以 确定发动机的状态。这就是说，若曲轴位置传感器在车辆运行中失 效时，ECU仍然能够判别发动机的状态。凸轮轴位置传感器利用霍 尔效应来确定凸轮轴的位置：在凸轮轴上设置一个铁磁材料制成 的，它随同凸轮轴转动。当该齿经过凸轮轴位置传感器中流过电流 的霍尔效应半导体薄片时，传感器的磁场将霍尔效应半导体薄片中 的电子流向偏转到与电流方面垂直，从而短时内形成一个电压信号 （霍尔电压），此信号告知ECU：此时第一缸正好处于压缩冲程上 止点。 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 43 ▶ 检测的燃油压力输入到ECU 1500 bar100 bar 压力 4.5V 4.8V 0.2V 0.5V 输出 ON:0.5V(100bar) Idle:1.3V(260bar) ▶ 此信号作为决定喷油量及时间的主要依据 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 共轨压力传感器原理、作用、结构、安装位置 44 ■ NTC (负温度系数的热敏电阻) – HP 高压泵入口处 ■ 限制燃油压力 – 保护HP 高压泵(润滑) 低压燃油入口低压燃油入口 燃油温度传感器燃油温度传感器 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 燃油温度传感器 原理、作用、结构、安装位置 45 ■ NTC (负温度系数的热敏电阻) ■ 检测冷却液温度(燃油冷却控制) 3 pin (ECU, 仪表)3 pin (ECU, 仪表) 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 水温传感器（WTS）原理、作用、结构、安装位置 46 空气流量传感器原理、作用、结构、安装位置 ■ 热膜式 ■ 检测空气量 - EGR 反馈控制 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 47 双重 制动 开关 STOP LAMP 如果制动开关加速踏板位置传 感器故障时加速踏板推动时转 速是固定的. (车辆速度超过 5km/h) 15A 59 54 K E Y S T I G 3 0 A 1 0 A 58135ECU Mai n rela y 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 双重制动开关 原理、作用、结构、安装位置 48 执行元件 • 执行元器件包括：喷油器电磁阀，燃油压力控制阀，废气旁通阀，冷 却风扇控制继电器，预热暖风控制继电器，预热塞控制继电器。 • 喷油器电磁阀要在下来讲高压共轨燃油系统时，再详细讲解。 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 49 ■ 燃油压力控制依靠RPM及负荷(控制频率: 1 KHz) IGN OFF : 下降100 bar 电磁阀控制 频率 : 1 KHz Duty (%) 电流 2.5A 0 A 0 % 100 % ☞ 4000 rpm (W/O 负荷) : 控 制占空比 30 % ( 803bar) ☞ 750rpm (Idle) : 控制占空比 16 % (260bar) 压力增加 压力减少 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 燃油压力控制阀 50 异物进入到RPV (共轨压力阀) Æ 共轨的燃油压力降低Æ 停止 运行/ 不能起动 球老化脱 落 外滤清器Æ 激光滤清器 RPV (共轨 压力阀) 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 燃油压力控制阀 51 ▶ 减少 NOx - 氧气注入到进气歧管时减少EGR量 EGR 控制阀 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 52 冷却风扇控制继电器，预热暖风控制继电器，预热塞控 制继电器 • 当水温达到C85°时，一级风扇打开。当水温达到C100°时，二 级风扇打开。 • 当水温低于C40°时，预热暖风控制继电器吸合。 • 当水温低于C40°，点火锁旋到ON档，预热塞控制继电器吸合。 高压共轨发动机电控燃油系统认识 电控部分 53 高压共轨发动机燃油系统 高压共轨发动机燃油系统是由下列元件组成： • 一、喷油器总成 • 二、高压油管组件 • 三、共轨管（储能器） • 四、高压油泵总成 • 五、输油管组件 • 六、燃油滤清器总成 • 七、输油泵总成 • 八、回油管组件 • 九、燃油箱总成 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 54 喷油 嘴 注入高 压燃油 固定 螺丝 回油 电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键 和最复杂的部件，它的作用根据 ECU发 出的控制信号，通过控制电磁阀的开启 和关闭，将高压油轨中的燃油以最佳的 喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机 的燃烧室。 喷油器 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 55 电磁阀 (80V20A) 控制活塞 喷油嘴 燃油入口 回油 关闭(结束喷油) 打开(开始喷油) 工作 球阀弹簧 针阀弹簧 控制油室 控制孔 喷油器 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 56 喷油嘴 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 57 共轨管 共轨管 高压燃油容器（供油压力均衡） 高压油管接头、压力传感器、压力控制阀安装载体。 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 58 ■ HP 泵 CP1 ▶ 凸轮轴1旋转 : 活塞 1 旋转-输送燃油 ▶ 最大压力 : 1,350 bar 注塞泵 偏心轴 润滑油 孔 LP 燃油 输入 HP 燃油 输出 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 高压油泵 59 调 节 阀 回油 高压油 从低压泵 ▶ 机械式 : 尽可能准确地控制喷油量 ▶ CRDI : 可以准确地控制喷油量 ■ 燃油泵压力曲线 压力 RPM 喷油压力 及 燃烧 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 高压油泵 60 高压油泵安装在缸 盖上，与凸轮轴连 接。 高压油泵 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 61 高压油管、输油管、回油管 高压油管：为喷油器输送足够高压燃油 D-6mm d-2.4mm，尽量短，长度相等。 输油管：为滤清器、高压油泵输送足够的燃油。 承受大于6kpa压力，内壁外表光滑。 回油管：是由喷油器回油管、共轨溢流回油管、 低压滤清器溢流回油管、高压油泵回 油管组成。 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 62 ■ 燃油滤清器(滤清器, 油水分离器, 加热器 ) ▷ 燃油滤清器 : 约4~5μm ▷ 以后防止凝固(提高起动性能/ 耐久性) ▷ 燃油加热开关是燃油温度低于– 5 ℃时ON (OFF - 超过3 ℃) 燃油温度开关 燃油加热装置 油水分离器 回油阀 燃油加 热开关 回 油 管 出 油 管 进 油 管 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 燃油滤清器 63 IG B + IG B + 6 0 A 8 0 A 3 0 A 3 0 A 保险盒 加热继电器 燃油温度开 关 (低于-5℃) 加热继电器加热继电器 燃油温度开关燃油温度开关 燃油加热 器 燃油加热 器 燃油滤清器 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 64 ■ 低压泵 – 电子式叶片泵 ▷ 燃油供给至高压泵 ▷ 输出压力 : 4 ~ 5 bar ▷ 电机 + 叶片泵 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 65 ※ 主继电器 : 点火开关处 于ON位置时 ※ 主继电器 : 点火开关处 于ON位置时 ※ 燃油泵继电器 : 当点火 开关ON后3秒 继电器是发动机RPM再 次输入时ON ※ 燃油泵继电器 : 当点火 开关ON后3秒 继电器是发动机RPM再 次输入时ON 燃油泵诊断连接器燃油泵继电器 燃油泵继电器 Fuel pum p 主继电器 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 66 溢流阀溢流阀 油浮子油浮子 油浮子/燃 油灯警告 器 油浮子/燃 油灯警告 器 ■ 燃油箱及油浮子 滤网 高压共轨发动机电控燃油系统认识 燃油系统 67 题 目 加速不良/加速时灭车 车 辆 SM D-2.0 A/T 购买 2002.1 行驶距离 30558Km 工具 HI-DS scanner 修理日期 2003.7 故障现象 1. 暖机后行驶时灭车2. 暖季后怠速时灭车 检 查 1. P1181 燃油压力控制 2. 加速不良/有冲击原因 是燃油不足 故障原因 燃油泵被污染 (地面上的照片) 案例a高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 68 Run Off Ru n Off ™发动机关闭时比较的图 片 题 目 起动延迟 车 辆 SM 2.0 D A/T 购买日 期 行驶距离 21,621Km 工 具 HI-DS SCANNER 修理日期 2003. 00. 00 现象及 检查 1. 出现起动延迟 1~2 秒 2. 跟其他的车辆比较了共轨压力. 3. 共轨泄露. 更换共轨系统后变成正常 原因 正常 共轨(内置球阀老化脱 离) 案例b高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 69 案例c 题 目 行驶中灭车 车 辆 FO D-2.0 A/T 购买日期 2000. 12 行驶距离 80,658Km 工 具 Roadtech 修理日期 2003. 06 故障现象 1. 每周行驶中灭车1 ~ 2次2. 从新起动能力良好 检 查 1. HP 泵共轨其他更换过. 2. 怠速状态良好:没有震动 3. 没有故障码 4. 利用road tech tool. 5. 发现CKP 信号变形 原 因 Wave distortion CKP 故障 (罕见的输出信号) 高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 70 案例d 题 目 高速行驶或突然加速时灭车 车 辆 SM D-2.0 (VGT) A/T 购买 日期 2003. 04 行驶距离 1120 km 工 具 Hi-scanner / guage 修理日期 2003. 04. 21 故障现象 1. 车速超过90KM/H时灭车 – 30分行驶中发生5次 2. 熄火期间发出爆炸音.不能从新起动 检 查 1. HP 泵, 共轨, 低压泵, 燃油滤清器更换过. 2. DTC : P1181 燃油压力控制. 3. 怠速状态良好(没有震动) 4. 用Hi scanner和 燃油压力表来检测过 5. 燃油压力马上下降的现象出现 原 因 4缸喷油器喷油量超过 Æ 共轨压力马上下降 - 喷油嘴老化. 高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 71 案例e 题 目 MAF问题加速不良 车 辆 FO D-2.0 A/T 购买 日期 2002. 07 行驶距离 31,600 Km 工 具 HI-DS 修理日期 2004. 01 故障现象 1. 凉车加速延迟.输出不足,2. 现像出现的很少. 检 查 1. 没有故障码 2. 当前数据 – 罕见的MAF信号 3. 现象出现时ECU 限制加速 原 因 HFM APS RPM * MAF 故障: 2,500rpm 附近 高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 72 案例f 螺丝松动 Æ 燃油泄漏 Æ 泵头螺丝 4 3 2 1 No 1, 2 喷油器损坏 高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 73 H/P 泵耦合器故障 Æ 噪音 案例g高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 74 异物进入到RPV (共轨压力阀) Æ 共轨的燃油压力降低 Æ 停止运行/ 不能起动 球老化脱落 外滤清器Æ 激光滤清器 RPV (共轨压力阀) 案例h高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 75 VGT 真空管 被折 Æ Boost 压力减少 Æ 减少输出 案例i高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 76 高压共轨发动机电控燃油系统认识 案例 案例i ECU保险40A 77 附件1 喷油器清洗注意事项 2 1 3 4 5 6 78 9 10 1311 14 12 编 号 零件（部位） 名称 1 电磁线圈电器插 口 2 回油道 3 高压油路 4 电磁控制球阀衔 铁复位弹簧 5 电磁线圈 6 电磁控制球阀衔 铁 7 控制油道 8 控制油室 9 控制推杆 10 油针复位弹簧 11 平衡油室 12 油针油压调整垫 13 油嘴并紧螺母 14 喷油嘴偶件（油 针、油针套） 78 附件1 喷油器清洗注意事项 一、油嘴并紧螺母与喷油器体配合的螺 纹较细，并紧力矩应严格掌握。并 紧力矩7-8N/m 二、不要同时变动所有喷油器。 三、清洗前应充分拆解，认真清洗，保 证绝对清洁。 四、喷油嘴为偶件，不允许互换。 五、清洗用化油器清洗剂，装配前除喷 油器体外必需用洁净柴油浸泡。喷 油器体应从高压油入口或油针复位 弹簧处注入洁净柴油。 六、确保喷油嘴头部微孔畅通。油针在 油针套内滑动自如，不得呆滞。 幻灯片编号 1 幻灯片编号 2 幻灯片编号 3 幻灯片编号 4 幻灯片编号 5 幻灯片编号 6 幻灯片编号 7 幻灯片编号 8 幻灯片编号 9 幻灯片编号 10 幻灯片编号 11 执行元件 幻灯片编号 13 幻灯片编号 14 幻灯片编号 15 冷却风扇控制继电器，预热暖风控制继电器，预热塞控制继电器 高压共轨发动机燃油系统 幻灯片编号 18 幻灯片编号 19 幻灯片编号 20 幻灯片编号 21 幻灯片编号 22 幻灯片编号 23 幻灯片编号 24 幻灯片编号 25 幻灯片编号 26 幻灯片编号 27 幻灯片编号 28 幻灯片编号 29 幻灯片编号 30 幻灯片编号 31 幻灯片编号 32 幻灯片编号 33 幻灯片编号 34 幻灯片编号 35 幻灯片编号 36 幻灯片编号 37 幻灯片编号 38 幻灯片编号 39 幻灯片编号 40 幻灯片编号 41 幻灯片编号 42