汽車電器與電控技術(shù) 課件 07 柴油機(jī)的電噴技術(shù)（8講）

《汽車電器與電子控制技術(shù)》軍事交通學(xué)院舒華AutomobileElectricalEquipmentand

ElectronicControlTechnology中國人民解放軍

主講：舒華教授汽車電控技術(shù)

AutomobileElectronicControlTechnology中國人民解放軍軍事交通學(xué)院第1講柴油機(jī)電控噴油技術(shù)發(fā)展概況主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.1柴油機(jī)電控噴油技術(shù)概述第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)4.2柴油機(jī)電控噴油的基本原理4.3高壓共軌式柴油噴射系統(tǒng)組成與特點(diǎn)4.4高壓共軌式電控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)4.5高壓共軌式電控系統(tǒng)的控制4.6電控柴油噴射技術(shù)課程小結(jié)一、教學(xué)內(nèi)容1.柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的基礎(chǔ)知識（發(fā)展、分類、組成、原理、特點(diǎn)等）2.高壓共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（高壓泵、壓力控制閥PCV、共軌組件、限壓閥、流量限制閥、共軌油壓傳感器、電控噴油器）3.高壓共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)的控制（噴油量、噴油壓力、噴油特性）二、教學(xué)要求1.了解電控柴油噴射技術(shù)的基礎(chǔ)知識2.熟悉高壓共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、控制原理與控制過程3.掌握高壓共系統(tǒng)關(guān)鍵部件的功用、結(jié)構(gòu)組成、工作原理與工作特性第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)4.1柴油機(jī)電控噴油技術(shù)基礎(chǔ)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)：電子控制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)ECD——ElectronicControlDieselEngineSystem，日本電裝公司電子式柴油機(jī)控制系統(tǒng)EDC：——ElectronicDieselEngineControlSystem，德國博世Bosch公司計(jì)算機(jī)控制柴油噴射系統(tǒng)CDI：——ComputedControlledDieselInjectionSystem，德國奔馳Benz公司高壓共軌系統(tǒng)CRS：高壓共軌式柴油噴射系統(tǒng)——CommonRailSystem——德國博世Bosch公司

提高動(dòng)力性：控制噴油壓力——200MPa（2000atm）

降低燃油消耗：控制噴油量

減少有害物質(zhì)排放：引導(dǎo)噴射、預(yù)噴射、主噴射、后噴射、次后噴射

CRS目的4.1.1柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的發(fā)展蒸汽動(dòng)力汽車：1769年，法國人尼古拉?約瑟夫?庫格諾（NicholasJosephCugnot）利用蒸汽作動(dòng)力發(fā)明——蒸汽機(jī)動(dòng)力；電動(dòng)汽車：

1881年，法國電氣工程師古斯塔夫?特魯夫（GustaveTrouve）利用電力作動(dòng)力發(fā)明——電動(dòng)機(jī)動(dòng)力；內(nèi)燃機(jī)汽車：

1886年1月29日（專利申請日），在法國工作的德國工程師卡爾?奔馳（KarlBenz）利用內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力發(fā)明。柴油機(jī)汽車1893年2月23日（發(fā)明專利申請日），德國人魯?shù)婪?狄塞爾（RudolfDiesel）博士發(fā)明了狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)），

1924年，第一臺柴油發(fā)動(dòng)機(jī)卡車面世。柴油機(jī)汽車蒸氣動(dòng)力汽車電動(dòng)汽車內(nèi)燃機(jī)汽車4.1.1柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的發(fā)展

模擬計(jì)算機(jī)控制：傳感器、模擬電子電路和執(zhí)行器組成的電子控制系統(tǒng)來取代控制噴油量的調(diào)速器，并能比較精確的控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速。單片機(jī)（微型計(jì)算機(jī)代替模擬電子電路）＋電磁閥（執(zhí)行器）控制噴油量，大大提高了控制電路的設(shè)計(jì)自由度和系統(tǒng)的控制精度，比較圓滿的解決了當(dāng)時(shí)提出的節(jié)約燃油、排氣凈化和降低噪聲等問題。日本杰克賽爾Zexel公司噴油定時(shí)可變型燃油噴射系統(tǒng)TICS：——TimingandInjectionRateControlSystem微型計(jì)算機(jī)控制噴油量與噴油定時(shí)的電控分配泵系統(tǒng)COVEC-F：——ComputedVepumpControlSystem-Full日本電裝公司ECD-V3型電控分配泵系統(tǒng)；德國博世公司EDC型和VP系列電控分配泵系統(tǒng)等。20世紀(jì)70年代20世紀(jì)80年代4.1.1柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的發(fā)展

高壓共軌式電子控制柴油噴射系統(tǒng)研制成功，開辟了柴油機(jī)電控燃油噴射技術(shù)的新紀(jì)元。人們對共軌式燃油噴射系統(tǒng)的基本原理并不陌生?！?0世紀(jì)30年代，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)就已采用共軌式燃油噴射技術(shù)并應(yīng)于軍用戰(zhàn)斗機(jī)；20世紀(jì)50年代應(yīng)用于賽車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。到20世紀(jì)末，各型汽油機(jī)都圓滿完成了從機(jī)械式供油系統(tǒng)（即化油器供油系統(tǒng)）向電控燃油噴射系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。

在柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射技術(shù)的研究方面，20世紀(jì)60年代后期，瑞士的哈勃（Hiber）教授開發(fā)成功了柴油機(jī)共軌式電控系統(tǒng)的基本原型，隨后瑞士工業(yè)大學(xué)以加尼斯（Ganser）教授為中心的研究團(tuán)隊(duì)對柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的研究?！?0世紀(jì)90年代中期，柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射技術(shù)達(dá)到實(shí)用階段。20世紀(jì)90年代柴油共軌實(shí)用4.1.1柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的發(fā)展

德國博世（Bosch）公司也是世界著名的汽車電器與電控技術(shù)開發(fā)商，在共軌式電控柴油噴射技術(shù)的研究方面亦有杰出貢獻(xiàn)?！?994年初，Bosch公司開始與戴姆勒—奔馳公司合作研制高壓共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)。同年，Bosch公司將高壓共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)應(yīng)用于直噴式柴油機(jī)，并進(jìn)行了200萬公里室外道路試驗(yàn)驗(yàn)證，證實(shí)了共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)在降低排放、減小噪聲和簡化發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)越性。

1997年年末，Bosch公司研制的轎車柴油機(jī)用高壓共軌式電控系統(tǒng)（CRS，CommonRailSystem）開始批量投放市場?！?002~2003年，研制成功第二代電控噴油器（即壓電晶體式噴油器），替代了共軌式電控噴油系統(tǒng)的高速電磁閥控制式噴油器（即第一代電控噴油器），噴油壓力提高到160MPa，每個(gè)噴射循環(huán)都可實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、主噴射和多段噴射?！?009年，Bosch公司將噴油壓力提高到了200MPa。Bosch杰出貢獻(xiàn)柴油共軌CRS4.3.1高壓共軌式噴油系統(tǒng)組成

空氣供給系統(tǒng)———供氣系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)———供油系統(tǒng)

燃油噴射電控系統(tǒng)—電控系統(tǒng)1.空氣供給系統(tǒng)

供給并檢測進(jìn)入汽缸的空氣量?？諝饬髁總鞲衅鳎簷z測增壓器增壓后空氣量；進(jìn)氣溫度傳感器：設(shè)在空氣流量傳感器內(nèi)，檢測進(jìn)入汽缸空氣的溫度；大氣壓力傳感器：設(shè)在ECU內(nèi)部印刷電路板上，檢測海拔高度不同時(shí)的大氣壓力；增壓壓力傳感器：安裝在進(jìn)氣管上，檢測增壓器增壓后的空氣壓力。進(jìn)氣溫度、大氣壓力和增壓壓力三種傳感器信號用于空氣量修正計(jì)算。∵柴油機(jī)的理論空燃比為14.3，∴ECU根據(jù)空氣量，即可在每個(gè)燃燒循環(huán)調(diào)整每只噴油器的噴油量，從而大大減小有害物質(zhì)的排放量。λ＝A/FF＝A/14.3功用CRS組成4.3.1柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)組成1.空氣供給系統(tǒng)2.燃油供給系統(tǒng)供給壓力足夠高和油量足夠大的燃油。。最高油壓可達(dá)200MPa甚至更高;供油量可達(dá)1600mm3/r。

燃油箱→輸油泵（電動(dòng)燃油泵）→柴油濾清器（粗濾器和細(xì)濾器）→→低壓輸油管→高壓油泵；低壓回油管→燃油箱。

高壓泵(供油泵或高壓油泵)→高壓油管→公共油軌(共軌)→限壓閥→→流量限制閥→電控噴油器。安全裝置：限壓閥（限制最高壓力）和流量限制閥（限制噴油器泄露高壓燃油）功用CRS組成低壓通道高壓通道4.3.1柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)組成3.電子控制系統(tǒng)——控制噴油量——控制噴油壓力

曲軸與凸輪軸位置傳感器

加速踏板位置傳感器

冷卻液溫度傳感器

電控單元ECU

電控噴油器——執(zhí)行器功用：—根據(jù)各種傳感器提供的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等工況信息，控制噴油量、噴油定時(shí)和噴油特性（噴油量與噴油時(shí)間之間的的關(guān)系）等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、主噴射、后噴射和多段噴射（已可實(shí)現(xiàn)5次或更多次噴射），提高柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。電控噴油控制系統(tǒng)CRS組成功用4.3.1柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)組成1.空氣供給系統(tǒng)2.燃油供給系統(tǒng)3.電子控制系統(tǒng)——控制噴油量——控制噴油壓力

共軌油壓傳感器

電控單元ECU

共軌壓力控制閥PCV（執(zhí)行器）功用：——控制共軌管中的燃油壓力（即噴油壓力），實(shí)現(xiàn)高壓噴射，使柴油良好霧化、提高燃燒效率，從而達(dá)到降低油耗、減少排放、降低噪聲和減小振動(dòng)之目的。CRS組成電控油壓控制系統(tǒng)課程小結(jié)（1）這次課主要介紹了：1.柴油機(jī)電控噴油技術(shù)的發(fā)展2.高壓共軌式噴油系統(tǒng)組成這一講是電控柴油噴射技術(shù)的基礎(chǔ)知識，重點(diǎn)是高壓共軌式噴油系統(tǒng)組成。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)，打好基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第2講柴油機(jī)噴油系統(tǒng)分類與控制策略主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.1.3柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)分類

位置控制式柴油噴射系統(tǒng)——調(diào)節(jié)齒桿或滑套的位移量

時(shí)間控制式柴油噴射系統(tǒng)——電磁閥控制

高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)按控制對象：——電控噴油泵系統(tǒng)——ECU控制噴油泵——共軌式噴油系統(tǒng)——ECU控制噴油器（噴油量）和共軌壓力（噴油壓力）直列泵式電控噴油系統(tǒng)分配泵式電控噴油系統(tǒng)泵噴嘴式電控噴油系統(tǒng)單體泵式電控噴油系統(tǒng)。

高壓共軌式噴油系統(tǒng)——廣泛使用

中壓共軌式噴油系統(tǒng)——很少應(yīng)用按控制方式按供油機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式共軌式噴油4.1.3柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)分類

燃油箱內(nèi)的燃油由輸油泵（電動(dòng)燃油泵）輸送到高壓泵（高壓油泵），燃油壓力約250kPa；——再由高壓泵將低壓燃油加壓壓縮成高壓燃油并直接輸送到公共油軌（即共軌、公共油管、燃油分配管或油架）內(nèi)，燃油壓力達(dá)150MPa以上?！嘣诟邏汗曹墖娪拖到y(tǒng)中，從高壓泵到噴油器之間均為高壓區(qū)域。

輸油泵將燃油輸送到共軌后再送入噴油器（燃油為中、低壓燃油，壓力為10~30MPa）；——在中壓共軌式噴油系統(tǒng)的噴油器中，設(shè)置有液壓放大機(jī)構(gòu)（即增壓器或增壓機(jī)構(gòu)），中低壓燃油由液壓放大機(jī)構(gòu)增大到120MPa以上再噴入汽缸?！嘣谥袎汗曹壥絿娪拖到y(tǒng)中，高壓區(qū)域僅局限在噴油器中。高壓共軌特點(diǎn)中壓共軌特點(diǎn)4.1.3柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)分類電控噴油泵系統(tǒng)——ECU控制噴油泵共軌式噴油系統(tǒng)——ECU控制噴油器（噴油量）和共軌壓力（噴油壓力）直列泵式電控噴油系統(tǒng)分配泵式電控噴油系統(tǒng)泵噴嘴式電控噴油系統(tǒng)單體泵式電控噴油系統(tǒng)。在電控柴油噴射系統(tǒng)中，只有共軌式電控噴油系統(tǒng)是一種全新的電控柴油噴射系統(tǒng)，其他系統(tǒng)都是在Bosch公司1926年開發(fā)的噴油泵的基礎(chǔ)上增設(shè)電控系統(tǒng)而構(gòu)成，在技術(shù)上沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。按供油機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式技術(shù)水平4.2.1柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的功能功能控制功能控制內(nèi)容備

注噴油量控制基本噴油量控制

起動(dòng)噴油量控制

怠速轉(zhuǎn)速（噴油量）控制

加速時(shí)噴油量控制

各缸不均勻油量補(bǔ)償控制

恒定車速（巡航）控制

噴油定時(shí)控制基本噴油定時(shí)控制

起動(dòng)噴油定時(shí)控制

低溫時(shí)噴油定時(shí)控制

噴油壓力控制基本噴油壓力控制共軌式電控噴射系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)噴油特性控制預(yù)噴油量控制

預(yù)行程控制

多段噴射（引導(dǎo)噴射、預(yù)噴射、主噴射、后噴射、次后噴射）控制高壓共軌式電控噴油系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)輔助控制故障自診斷控制

故障應(yīng)急處理控制

進(jìn)氣量控制

廢氣再循環(huán)EGR控制EGR系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)……

4.2.2柴油機(jī)電噴系統(tǒng)的控制策略技術(shù)類別控制策略典型燃油系統(tǒng)名稱控制項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)噴油量噴油定時(shí)噴油壓力噴油特性

第一代（70年代）凸輪壓油＋位置控制COVEC-F●●○○

噴油量由ECU控制油量調(diào)節(jié)齒桿或滑套的位移量進(jìn)行控制；噴油定時(shí)由定時(shí)控制閥TCV通過控制液壓提前器活塞高壓腔與低壓腔之間的壓差來控制。ECD-V1●●○○TICS●●○○

第二代（80年代）凸輪壓油＋電磁閥時(shí)間控制ECD-V3●●○○

噴油量由ECU控制電磁閥進(jìn)行控制；噴油定時(shí)控制方法與第一代相同。VP●●○○

第三代（90年代）燃油蓄壓＋噴油器時(shí)間控制ECD-U2ECD-U2PUNIJETCRS●●●●噴油量和噴油定時(shí)均由ECU通過控制各缸噴油器的電磁機(jī)構(gòu)來控制；噴油壓力由ECU通過控制壓力控制閥PCV來控制，燃油壓力的產(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無關(guān)。注：符號“●”表示具有該項(xiàng)控制功能；符號“○”表示沒有該項(xiàng)控制功能。位置控制式柴油噴射系統(tǒng)一、電裝ECD-V1型電控分配泵系統(tǒng)組成傳感器：9-油泵轉(zhuǎn)速傳感器；1-滑套位置傳感器；7-噴油提前器活塞位置傳感器；執(zhí)行器：10-線性電磁線圈；

6-噴油定時(shí)控制閥；

5-滑套。2-最大供油量調(diào)節(jié)螺釘；3-斷油電磁閥；4-出油閥；8-葉片式輸油泵；ECD-V1型電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）噴油量采用電子調(diào)速器控制保留了博世VE型分配泵的油量控制滑套，取消了原有離心式調(diào)速器，采用電子調(diào)速器來控制噴油量；（2）噴油定時(shí)采用電子提前器控制。保留了博世VE型分配泵原有的液壓提前器，

采用電子提前器來控制噴油定時(shí)。ECD-V1型電控系統(tǒng)噴油量控制控制噴油量：電子調(diào)速器噴油泵轉(zhuǎn)速傳感器油門開度傳感器

ECU和線性電磁鐵機(jī)構(gòu)噴油量反饋控制：控制噴油修正量

滑套位置傳感器

ECU和線性電磁鐵機(jī)構(gòu)時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng)概念：時(shí)間控制

利用高速電磁閥控制噴油結(jié)束時(shí)刻來調(diào)節(jié)噴油量。一、控制方法

將控制柴油機(jī)齒桿（或滑套）的位移改為直接控制電磁閥閥門打開，使高壓柴油立即卸壓溢流結(jié)束噴油。時(shí)間控制式電控系統(tǒng)控制方法ECU根據(jù)油門開度AC和轉(zhuǎn)速ne信號→從MAP圖中查尋目標(biāo)噴油量數(shù)值；根據(jù)目標(biāo)噴油量和噴油泵轉(zhuǎn)角信號計(jì)算確定對應(yīng)的噴油目標(biāo)轉(zhuǎn)角；向高速電磁閥發(fā)出控制指令，電磁閥動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)噴油量控制。4.2.3柴油機(jī)噴油量的計(jì)算方法

基本噴油量起動(dòng)噴油量怠速噴油量課程小結(jié)（2）主要介紹了：1.柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的分類方法2.柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的功能與控制策略3.柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的噴油量的計(jì)算方法這一講也是電控柴油噴射技術(shù)的基礎(chǔ)知識，重點(diǎn)是電控噴油系統(tǒng)的分類和噴油量的計(jì)算。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)，打好基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第3講電控噴油泵的控制原理與CRS特點(diǎn)主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.2.4電控噴油泵系統(tǒng)噴油量的控制原理1.噴油量控制原理

在機(jī)械式燃油系統(tǒng)中，采用機(jī)械式調(diào)速器來調(diào)節(jié)噴油量，利用離心力與彈簧作用力的平衡關(guān)系決定調(diào)節(jié)齒桿的位移，從而控制噴油量的大小。

噴油器在電控單元ECU的控制下噴射燃油。每循環(huán)的基本噴油量Qj則是經(jīng)過精確計(jì)算和反復(fù)試驗(yàn)，將試驗(yàn)最佳數(shù)據(jù)（柴油機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下對應(yīng)的最佳基本噴油量）以數(shù)據(jù)MAP形式存儲(chǔ)在ROM中。柴油機(jī)工作時(shí)，ECU直接控制執(zhí)行器噴油。機(jī)械控制電子控制4.2.4電控噴油泵系統(tǒng)噴油量的控制原理1.噴油量控制原理2.噴油量控制過程加速踏板位置傳感器（負(fù)荷)信號Ac發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置傳感器(轉(zhuǎn)速)信號ne

再利用計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)計(jì)算與邏輯判斷功能以及其他傳感器提供的噴油量修正信號，即可計(jì)算確定最佳噴油量，ECU控制執(zhí)行器（電磁鐵機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)或電磁閥）動(dòng)作，使噴油器按最佳噴油量噴射柴油，完成一次噴油過程。

在柴油機(jī)中，每循環(huán)噴油量是由柴油機(jī)的工作負(fù)荷確定，∴反映負(fù)荷的加速踏板位置傳感器信號Ac與反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（曲軸位置）傳感器信號ne是確定噴油量最基本也是最重要的信號。因此，加速踏板位置或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器一旦發(fā)生故障，ECU將控制發(fā)動(dòng)機(jī)處于應(yīng)急狀態(tài)（跛行狀態(tài)）運(yùn)行。數(shù)據(jù)MAP最佳基本噴油量Qj美國卡特皮勒Caterpillar公司高壓共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)HEUI

1.空氣供給系統(tǒng)2.燃油供給系統(tǒng)3.電子控制系統(tǒng)共軌油壓傳感器電控單元ECU燃油壓力調(diào)節(jié)閥CRS組成電控油壓控制系統(tǒng)4.3.1柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)組成1.空氣供給系統(tǒng)2.燃油供給系統(tǒng)供給壓力足夠高和油量足夠大的燃油。。最高油壓可達(dá)200MPa甚至更高;供油量可達(dá)1600mm3/r。

燃油箱→輸油泵（電動(dòng)燃油泵）→柴油濾清器（粗濾器和細(xì)濾器）→→低壓輸油管→高壓油泵；低壓回油管→燃油箱。

高壓泵(供油泵或高壓油泵)→高壓油管→公共油軌(共軌)→限壓閥→→流量限制閥→電控噴油器。安全裝置：限壓閥（限制最高壓力）和流量限制閥（限制噴油器泄露高壓燃油）功用CRS組成低壓通道高壓通道4.3.1柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)組成3.電子控制系統(tǒng)——控制噴油量——控制噴油壓力

曲軸與凸輪軸位置傳感器

加速踏板位置傳感器

冷卻液溫度傳感器

電控單元ECU

電控噴油器——執(zhí)行器功用：—根據(jù)各種傳感器提供的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等工況信息，控制噴油量、噴油定時(shí)和噴油特性（噴油量與噴油時(shí)間之間的的關(guān)系）等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、主噴射、后噴射和多段噴射（已可實(shí)現(xiàn)5次或更多次噴射），提高柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。電控噴油控制系統(tǒng)CRS組成功用4.3.1柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)組成1.空氣供給系統(tǒng)2.燃油供給系統(tǒng)3.電子控制系統(tǒng)——控制噴油量——控制噴油壓力

共軌油壓傳感器

電控單元ECU

共軌壓力控制閥PCV（執(zhí)行器）功用：——控制共軌管中的燃油壓力（即噴油壓力），實(shí)現(xiàn)高壓噴射，使柴油良好霧化、提高燃燒效率，從而達(dá)到降低油耗、減少排放、降低噪聲和減小振動(dòng)之目的。CRS組成電控油壓控制系統(tǒng)4.3.2高壓共軌式柴油噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)

噴油壓力與噴油過程由ECU分別獨(dú)立進(jìn)行控制，能夠自由調(diào)節(jié)噴油壓力、噴油量、噴油定時(shí)和噴油特性。

（1）噴油壓力高。噴油壓力（共軌壓力）維持在160MPa以上，最高可達(dá)200MPa，比直列泵的噴油壓力（60~95MPa）高出1倍?！獓娪蛪毫Ω摺加挽F化好→燃燒過程改善→發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗、排放及噪聲等性能得到明顯改善→提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。（2）噴油壓力自由調(diào)節(jié)（用壓力控制閥PCV進(jìn)行調(diào)節(jié)）?！獓娪蛪毫Φ漠a(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無關(guān)。電動(dòng)燃油泵（輸油泵）將燃油箱內(nèi)的柴油輸送到高壓油泵之后，高壓油泵供入共軌管內(nèi)的燃油壓力（即噴油壓力），由ECU控制壓力控制閥PCV調(diào)節(jié)高壓油泵供入共軌管內(nèi)的燃油量來調(diào)節(jié)噴油壓力?！獓娪蛪毫φ{(diào)節(jié)范圍：20~200MPa。顯著特點(diǎn)CRS優(yōu)點(diǎn)4.3.2高壓共軌式柴油噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)（3）噴油量自由調(diào)節(jié)。噴油量和噴油定時(shí)的數(shù)據(jù)圖譜MAP通過臺架試驗(yàn)測定并預(yù)存ROM中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷傳感器信號查詢得到最佳參數(shù)直接控制各缸噴油器的電控機(jī)構(gòu)（電磁線圈或壓電元件）實(shí)現(xiàn)精確控制?！獓娪土康拇笮∮蒃CU控制噴油器電磁線圈或壓電元件的通電時(shí)間決定?！姇r(shí)間越長，噴油量越大；通電時(shí)間越短，噴油量越小。（4）噴油特性滿足排放要求?！诎l(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)引導(dǎo)噴射、預(yù)噴射、主噴射、后噴射和次后噴射以及更多次噴油控制→柴油霧化良好、混合均勻→燃燒效率提高→減少氮氧化物NOx和顆粒物PM（炭煙或浮游微粒）排放、降低噪聲和節(jié)約燃油。（5）適用于舊柴油機(jī)升級改造。CRS既能與小型、中型和重型柴油機(jī)匹配使用，也適用于現(xiàn)有柴油機(jī)的升級改造。高壓泵、共軌和噴油器安裝位置相互獨(dú)立，便于在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝和布置。對舊柴油機(jī)進(jìn)行改造時(shí)，對缸體和缸蓋的改動(dòng)很小。課程小結(jié)（3）主要介紹了：1.柴油機(jī)電控噴油泵系統(tǒng)的控制原理2.高壓共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)這一講也是電控柴油噴射技術(shù)的基礎(chǔ)知識，重點(diǎn)是高壓共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)，打好基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第4講高壓共軌式電控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.4高壓共軌式電控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)1.高壓共軌系統(tǒng)CRS與汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)EFI異同

（1）各種傳感器和供氣系統(tǒng)部件的功用、結(jié)構(gòu)原理與EFI基本相同；

（2）燃油箱、粗濾器、細(xì)濾器、低壓油管和高壓油管等部件的結(jié)構(gòu)原理及功用與機(jī)械式柴油機(jī)基本相同。

（1）用高壓泵取代了原來的噴油泵；（2）新增輸油泵(電動(dòng)燃油泵，250kPa）和儲(chǔ)存高壓燃油的共軌組件；（3）用電控噴油器取代了原來的機(jī)械式噴油器；（4）高壓油管的直徑略有加大。如電裝公司ECD-U2型高壓共軌式電控噴油系統(tǒng)各缸高壓油管的外徑由6.35mm增大到了8mm，內(nèi)徑由2mm增大到了4mm?！娫矗c(diǎn)火）開關(guān)一旦接通，ECU便控制油泵繼電器接通輸油泵電路，輸油泵就開始供油。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)（9s左右）仍未接通起動(dòng)開關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，ECU將自動(dòng)切斷輸油泵電源電路，輸油泵將停止運(yùn)轉(zhuǎn)。相同點(diǎn)不同點(diǎn)朝柴電控發(fā)動(dòng)機(jī)采用(Bosch)控制部件。傳感器朝柴CPS/CIS傳感器安裝位置①曲軸位置（轉(zhuǎn)速）傳感器CPS——信號發(fā)生器安裝在飛輪殼上作用：計(jì)算確定發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角、噴油定時(shí)控制、噴油量控制②凸輪軸位置（相位）傳感器CIS——信號發(fā)生器安裝在齒輪室內(nèi)作用：確定一缸壓縮上止點(diǎn)TDC、各缸的TDC位置曲軸與凸輪軸位置傳感器同型：DG6，磁感應(yīng)式信號發(fā)生器（可互換使用）。朝柴電控柴油機(jī)用(Bosch)關(guān)鍵部件

輸油泵、壓力控制閥PCV、噴油壓力傳感器、電控噴油器

高壓泵、共軌組件、限壓閥、流量限制閥。關(guān)鍵部件部件外形4.4.2高壓泵

在柴油機(jī)各種工況下，將低壓柴油加壓壓縮，向共軌管內(nèi)供入壓力足夠高、油量足夠大的高壓燃油——提供高壓燃油。——高壓泵與普通噴油泵一樣，安裝在柴油機(jī)缸體上，由發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器、齒輪、鏈條或齒帶驅(qū)動(dòng)。但其安裝位置無需考慮噴油定時(shí)，只需考慮供油功能。功用（1）高壓泵—高壓油泵、供油泵組成：偏心輪（轉(zhuǎn)子）：面接觸、易升壓柱塞組件：3套柱塞、柱塞套、彈簧柱塞墊塊：3個(gè)、面接觸、壽命長進(jìn)油閥、出油閥、殼體和油道功用：提供高壓燃油

（2）高壓泵的工作原理當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)使柱塞下行時(shí)（左圖）：柱塞腔容積增大→壓力降低使進(jìn)油閥打開→低壓燃油由進(jìn)油閥進(jìn)入柱塞腔→對高壓泵充油。當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)使柱塞上行時(shí)（右圖）：柱塞腔容積減小→壓力增大使進(jìn)油閥關(guān)閉→燃油壓力升高。當(dāng)柱塞上行行程增大使腔內(nèi)壓力高于共軌中的燃油壓力時(shí)，出油閥打開，高壓燃油在壓力控制閥PCV的控制下供入共軌管內(nèi)。（3）單向閥與供油切斷電磁閥供油切斷(斷油)電磁閥功用：適時(shí)切斷柱塞供油，減少高壓泵的功率消耗。

高壓泵按最大供油量設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和部分負(fù)荷時(shí)，多余燃油經(jīng)壓力控制閥PCV和共軌上的限壓閥等流回油箱，損失壓縮能量，還使燃油升溫。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和部分負(fù)荷時(shí)，電磁閥通電使進(jìn)油閥打開，燃油不受壓縮又流回低壓通道，柱塞腔不會(huì)建立高壓。高壓泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比：i=2∶1（或2.5∶1）止回閥（單向閥）功用：保持低壓油路油壓，保證再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能可靠起動(dòng)。

當(dāng)高壓泵停轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)油口防止燃油回流，保持一定燃油壓力（50kPa以上），保證發(fā)動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)順利。課程小結(jié)（4）主要介紹了：1.高壓共軌系統(tǒng)CRS與汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)EFI區(qū)別2.高壓共軌系統(tǒng)高壓泵的結(jié)構(gòu)原理3.高壓共軌系統(tǒng)壓力控制閥PCV的結(jié)構(gòu)原理與調(diào)壓過程這一講是電控柴油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)是高壓共系統(tǒng)壓力控制閥PCV的調(diào)壓原理與調(diào)壓過程。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)，打好基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第5講高壓共軌系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.4.3壓力控制閥PCV壓力控制閥PCV：PressureControlValve——調(diào)壓閥、共軌壓力控制閥、噴油壓力控制閥或供油泵控制閥PCV：PumpControlValve

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)供入共軌管內(nèi)的燃油壓力（包括壓力升高、降低或保持不變）。。功用4.4.3壓力控制閥PCV1.壓力控制閥PCV的結(jié)構(gòu)組成電磁線圈：電阻值3.2Ω銜鐵：鐵芯球閥：焊接在銜鐵一端復(fù)位彈簧：高壓接頭：通高壓泵出油口、共軌管2.壓力控制閥PCV的工作原理

通過調(diào)節(jié)高壓泵供入共軌管內(nèi)的燃油量來調(diào)節(jié)噴油壓力?！┯土吭酱螅加蛪毫υ礁?；反之，供油量越小，燃油壓力越低?！绻挥?jì)高壓管路的油壓損失（實(shí)際壓降也很?。汗曹売蛪海絿娪蛪毫Γ礁邏罕贸隹趬毫Α狿CV閥：電磁閥→安裝方便，即可在高壓泵上，也可安裝在共軌管上?；驹?.4.3壓力控制閥PCV3.壓力控制閥PCV的調(diào)壓過程

共軌管燃油壓力

復(fù)位彈簧預(yù)緊力

電磁線圈電磁力靜態(tài)時(shí)：彈簧力使球閥關(guān)閉。工作時(shí)：燃油壓力p＝彈簧力(10MPa)＋電磁力FE當(dāng)需要p升高時(shí)，ECU占空比RC↑→線圈平均電流IA↑→銜鐵電磁力FE↑→球閥承受壓力↑→共軌油壓p隨供油量增大而升高，直到p＝彈簧力＋電磁力——平衡

當(dāng)需要p降低時(shí)，ECU的RC↓→平均電流IA↓→銜鐵電磁力FE↓→球閥承壓↓→共軌油壓p隨回油量增大而降低，直到p＝彈簧力＋電磁力——平衡

當(dāng)需要p不變時(shí)，RC＝C→共軌油壓p＝彈簧力＋電磁力FE，p＝C試驗(yàn)證明：f=1kHz→油壓波動(dòng)微小調(diào)壓范圍p＝20~200MPa3個(gè)作用力4.4.4共軌組件共軌：公共油軌公共油管高壓油軌油

架

（1）儲(chǔ)存一定數(shù)量和一定壓力的燃油，保證柴油機(jī)起動(dòng)和怠速時(shí)燃油迅速升壓，滿足起動(dòng)和怠速工況對燃油壓力的需求；（2）利用燃油液體的可壓縮性，減小電控噴油器閥門開閉以及高壓泵工作時(shí)引起的油壓波動(dòng)。——共軌腔內(nèi)容積較小(約300mL)、燃油壓力高（達(dá)160~200MPa）功用4.4.5限壓閥限壓閥：壓力限制閥、壓力限制器——安全閥組成：閥體錐形活塞復(fù)位彈簧限位套

限制共軌管內(nèi)燃油的最高壓力，防止供油系統(tǒng)部件損壞。

閥體一端設(shè)外螺紋，用其將閥安裝在共軌管上；

另一端設(shè)內(nèi)螺紋，連接限位套和通往油箱的低壓回油管接頭。調(diào)節(jié)限位套擰入閥體的位置→調(diào)節(jié)復(fù)位彈簧預(yù)緊力→調(diào)節(jié)限壓閥限定的最高壓力。錐形活塞：閥芯，頭部設(shè)有錐形閥，錐面上設(shè)有節(jié)流孔。當(dāng)錐形閥打開時(shí)，共軌中的高壓燃油從該節(jié)流孔溢流卸壓。功用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4.4.5限壓閥工作原理：——在正常工作壓力下，彈簧預(yù)緊力使錐形閥壓在閥座上，節(jié)流小孔被關(guān)閉，如圖a所示。此時(shí)共軌壓力隨供油壓力升高而升高?！?dāng)共軌中的燃油壓力超過規(guī)定的最高壓力時(shí)，錐形活塞在高壓燃油壓力作用下壓縮復(fù)位彈簧并向右移，如圖b所示，高壓燃油從共軌中經(jīng)節(jié)流小孔和錐面節(jié)流孔節(jié)流卸壓后流回燃油箱，使共軌中的燃油壓力降低，從而限定最高壓力，防止供油系統(tǒng)部件或發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

共軌→閥座節(jié)流小孔→活塞錐面節(jié)流孔→活塞內(nèi)腔→限位套內(nèi)腔→通孔→低壓回油管接頭→回油管→燃油箱。限壓閥回油通道課程小結(jié)（5）主要介紹了：1.高壓共軌系統(tǒng)壓力控制閥PCV的結(jié)構(gòu)原理、調(diào)壓方式與調(diào)壓過程2.高壓共軌系統(tǒng)共軌組件的組成與功用3.高壓共軌系統(tǒng)限壓閥的結(jié)構(gòu)原理這一講是電控柴油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)是壓力控制閥PCV的調(diào)壓原理與調(diào)壓過程。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)，打好基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第6講高壓共軌系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.4.8電控噴油器（電動(dòng)噴油器）

將燃油以霧狀形式噴射到汽缸內(nèi)燃燒，并計(jì)量燃油的噴射量。

電磁控制式噴油器——電磁式噴油器

壓電晶體式噴油器——壓電式噴油器功用分類生產(chǎn)公司名稱德國博世Bosch日本電裝Denso英國盧卡斯Lucas西門子SiemensTEMIC電控機(jī)構(gòu)形式電磁線圈壓電晶體PZT電磁線圈電磁線圈電磁線圈壓電晶體PZT電磁線圈噴油壓力最高噴油壓力/MPa最高噴油壓力/MPa180160160200160150180最低噴油壓力/MPa最低噴油壓力/MPa20202020202025引導(dǎo)噴射噴油量/（mm3/行程）噴油量/（mm3/行程）1.01.01.5~2.51.5~2.50.60.64~6時(shí)間間隔/ms時(shí)間間隔/ms0.30.20.40.40.30.10.4允許噴油次數(shù)/次5535---電控機(jī)構(gòu)外形尺寸最大外徑/mm331726.528.5172826高度/mm45454568453570噴油機(jī)構(gòu)外徑/mm17、18、19三種規(guī)格17、18、19三種18、19兩種規(guī)格171714、17兩種規(guī)格1.電磁控制式噴油器結(jié)構(gòu)組成電磁噴油器＝電磁控制機(jī)構(gòu)+液壓伺服機(jī)構(gòu)+孔式噴油器電磁控制機(jī)構(gòu)：電磁閥電磁線圈+閥芯（鐵芯）復(fù)位彈簧（上部）球閥液壓伺服機(jī)構(gòu)：柱塞:控制腔通進(jìn)/回油節(jié)流孔孔式噴油器：噴嘴針閥（錐面、閥座）復(fù)位彈簧（下部）連接：線束插座高壓接口（入口，共軌）低壓回油口（出口，回油管）結(jié)構(gòu)組成2.電磁控制式噴油器工作原理

利用電磁閥控制針閥偶件的背壓來間接控制針閥的開啟?！吒邏汗曹壪到y(tǒng)燃油壓力高、控制難度大，即電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)難以直接產(chǎn)生迅速打開針閥所需的電磁力，必須增設(shè)具有液力放大作用的液壓伺服機(jī)構(gòu)?！嗬酶咚匐姶砰y使球閥打開接通回油通道，燃油回流使柱塞控制腔壓力降低，針閥錐面燃油壓力使針閥上升將閥門打開噴油。基本原理2.電磁控制式噴油器工作原理

共軌→高壓接頭→進(jìn)油節(jié)流孔→柱塞控制腔→回油節(jié)流孔→球閥→回油口油箱當(dāng)電磁閥斷電時(shí)：噴油器不噴油。圖c示復(fù)位彈簧張力使球閥壓在閥座上，高、低壓通道關(guān)閉，柱塞控制腔壓力＋針閥復(fù)位彈簧力＞針閥錐面壓力→針閥關(guān)閉→不噴油。當(dāng)電磁閥通電時(shí)：噴油器噴射燃油。圖d示電磁力克服彈簧張力使球閥閥芯上移，球閥打開→回油通道接通，部分高壓燃油經(jīng)進(jìn)油和回油節(jié)流孔節(jié)流后流回油箱→柱塞控制腔壓力降低，針閥錐面壓力＞控制腔壓力+柱塞彈簧力→針閥上移→閥門打開→噴油?；赜屯ǖ?.電磁控制式噴油器工作原理

電磁閥通電時(shí)間等于噴油持續(xù)時(shí)間，電磁閥斷電時(shí)間等于停止噴油時(shí)間。當(dāng)燃油壓力一定時(shí)，通電時(shí)間越長，噴油量越大；通電時(shí)間越短，噴油量越小。∵電磁閥不能產(chǎn)生足夠的電磁力來克服高壓燃油作用力使閥門開啟，∴巧妙地采用液力放大機(jī)構(gòu)（控制柱塞、針閥承壓面、復(fù)位彈簧、進(jìn)油節(jié)流孔和回油節(jié)流孔等），利用電磁閥控制針閥偶件的背壓來間接控制針閥開啟，通過控制少量燃油回流，實(shí)現(xiàn)高壓燃油噴射?！姶砰y線圈的控制電流也高達(dá)30A左右。如博世CRIN2型噴油器參數(shù)：針閥開啟電流為30A，保持電流為12A；針閥開啟時(shí)間為110μs±10μs，針閥關(guān)閉時(shí)間為30μs±5μs；電磁閥線圈靜態(tài)電阻值為0.23Ω。結(jié)論3.壓電控制式噴油器（壓電噴油器）

由機(jī)械壓力引起電介質(zhì)晶體放電，或應(yīng)用電壓而使電介質(zhì)晶體產(chǎn)生壓力。

壓電控制式噴油器：

壓電晶體（PZT，PiezoelectricCrystal）式噴油器

壓電躍變（PZT，PiezoelectricTransition）式噴油器壓電概念第二代噴油器3.壓電控制式噴油器結(jié)構(gòu)組成壓電噴油器＝壓電控制機(jī)構(gòu)+液壓伺服機(jī)構(gòu)+孔式噴油器壓電控制機(jī)構(gòu)：壓電晶體：多層（層厚20~200μm）陶瓷燒結(jié)成壓電晶體堆芯，層間設(shè)有電極。生產(chǎn)技術(shù)與電容器相似大活塞小活塞球閥止回閥液壓伺服機(jī)構(gòu)：同電磁式孔式噴油器：同電磁式結(jié)構(gòu)組成3.壓電控制式噴油器工作原理

利用壓電晶體控制針閥偶件的背壓來間接控制針閥的開啟?！邏弘娋w受電壓作用而伸長→推動(dòng)大活塞向下移動(dòng)→球閥打開接通回油通道，燃油回流使柱塞控制腔壓力降低，針閥錐面燃油壓力使針閥上升將其閥門打開噴油。∴工作原理與電磁控制式大同小異，僅僅是將球閥打開的控制方式不同?；驹?.壓電控制式噴油器工作原理

共軌→燃油入口→進(jìn)油節(jié)流孔→柱塞控制腔→回油節(jié)流孔→球閥→回油口→油箱。當(dāng)壓電晶體斷電時(shí)，不噴油（圖c）復(fù)位彈簧使球閥關(guān)閉，控制腔建立高壓，針閥關(guān)閉，噴油器不噴油。當(dāng)壓電晶體通電時(shí)，噴射燃油（圖d）壓電晶體通電堆芯伸長l→球閥打開回油→控制腔壓力降低，針閥錐面壓力＞控制腔壓力+柱塞彈簧力→針閥上升→閥門打開噴油。結(jié)論：通電時(shí)間越長，噴油量越大；

通電時(shí)間越短，噴油量越小。回油通道3.壓電控制式噴油器顯著優(yōu)點(diǎn)

響應(yīng)速度快（開關(guān)動(dòng)作時(shí)間約30μs）、噴油時(shí)間間隔小（噴油間隔角度越大，噴油控制越容易實(shí)現(xiàn)）、每行程噴油量小。噴射時(shí)間間隔與引導(dǎo)噴射噴油量指標(biāo)：——第二代噴油器的優(yōu)勢——西門子公司壓電晶體式噴油器分別為100μs和0.6mm3/行程；——博世公司壓電晶體式噴油器分別為200μs和1.0mm3/行程?！邍娪蜁r(shí)間間隔小能夠?qū)崿F(xiàn)多段噴射（引導(dǎo)噴射、預(yù)噴射、主噴射、后噴射和次后噴射），從而減少有害物質(zhì)排放和降低燃燒噪聲?！龑?dǎo)噴射可通過預(yù)混合燃燒來減少顆粒物排放；——預(yù)噴射可縮短主噴射的著火延遲時(shí)間，從而降低NOx排放和燃燒噪聲；——后噴射可促進(jìn)擴(kuò)散燃燒來降低顆粒排放；——次后噴射可使排氣溫度升高，增加催化劑的活性。顯著優(yōu)點(diǎn)課程小結(jié)（6）主要介紹了：1.高壓共軌系統(tǒng)電磁控制式噴油器的結(jié)構(gòu)原理2.高壓共軌系統(tǒng)壓電晶體式噴油器的結(jié)構(gòu)原理3.高壓共軌系統(tǒng)共軌油壓傳感器的結(jié)構(gòu)原理這一講是電控柴油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)是電磁控制式噴油器的結(jié)構(gòu)原理。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)，打好基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第7講共軌油壓傳感器與噴油控制主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.4.7共軌油壓傳感器高壓傳感器、噴油壓力傳感器

檢測共軌管內(nèi)的燃油壓力。安裝：共軌上1.共軌油壓傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（電阻應(yīng)變計(jì)式壓力傳感器）安裝接頭：螺紋擰入共軌管彈性傳感元件：金屬膜片＋電阻應(yīng)變片——金屬膜片焊接在安裝接頭上，直接承受共軌管內(nèi)高壓燃油的壓力。電阻應(yīng)變片的應(yīng)變電阻制做在金屬膜片上，連接成惠斯頓電橋電路，并與信號處理電路連接。信號處理電路：信號處理與放大線束插頭：連接ECU功用4.4.7共軌油壓傳感器1.共軌油壓傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.共軌油壓傳感器的工作原理當(dāng)油壓為0Pa時(shí)，電壓為1.0V；當(dāng)油壓100MPa時(shí)，電壓3.0V；當(dāng)油壓160MPa時(shí)，電壓4.2V?！?dāng)共軌管內(nèi)油壓作用到傳感元件時(shí)，傳感元件的金屬膜片和電阻應(yīng)變片一同產(chǎn)生變形（油壓150MPa時(shí)，變形量約1mm）→應(yīng)變片上的應(yīng)變電阻阻值隨之發(fā)生變化→電橋電路的電壓隨之改變（電源電壓為5V時(shí)，輸出電壓在0~70mV之間變化），經(jīng)信號處理后，傳感器輸出電壓（0.5~4.5V）。4.4.6流量限制閥（流量限制器）

在噴油器及其高壓油管泄漏燃油時(shí)，使高壓油路關(guān)閉、停止供油，防止燃油持續(xù)泄漏（導(dǎo)致火災(zāi)）。安裝：共軌與噴油器之間，每缸1只1.流量限制閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)復(fù)位彈簧：閥芯復(fù)位閥體(殼體)：兩端制外螺紋、內(nèi)制閥座閥芯(柱塞)：截面直徑不同，密封安放在閥體腔內(nèi)。閥芯軸向設(shè)有直徑不同的內(nèi)孔，孔徑較大一端（圖中上部）為進(jìn)油孔，與共軌內(nèi)腔相通；孔徑較小一端（圖中閥芯中部）的徑向設(shè)有節(jié)流孔（出油孔）?！陟o態(tài)下，復(fù)位彈簧將閥芯壓向共軌一端的密封限位件一端。功用4.4.6流量限制閥工作原理1.流量限制閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.正常噴油時(shí)的工作原理

當(dāng)正常工作時(shí)，閥芯處于靜止位置，上端靠在共軌一端的密封限位件上，高壓燃油經(jīng)節(jié)流孔（出油孔）流出。燃油通道：共軌油腔→流量限制閥進(jìn)油口→閥芯內(nèi)孔→節(jié)流孔→流量限制閥閥座（出油口）→各缸高壓油管→各缸噴油器。

當(dāng)噴油器噴射一次燃油后，流量限制閥出口油壓略有下降，閥芯向噴油器方向（向下）略有位移，圖a所示，閥芯下移壓出燃油的容積就等于噴油器噴出燃油的容積。此時(shí)，閥芯并未移到閥座上，燃油通道仍然暢通。

當(dāng)噴油終了時(shí)，復(fù)位彈簧力將閥芯壓回靜止位置，并保持到下一次噴油。流量限制閥4.4.6流量限制閥工作原理1.流量限制閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.正常噴油時(shí)的工作原理3.燃油泄漏時(shí)的保護(hù)原理

在最大噴油量（括儲(chǔ)備量）時(shí)，閥芯既不下移到閥座上關(guān)閉出油通道，也能將閥芯向上壓回復(fù)位到共軌一端的密封限位體上?！?dāng)某只噴油器漏油量過大或其高壓油管漏油故障、導(dǎo)致流過流量限制閥的燃油流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最大流量時(shí)，由于閥芯下移量過大，因此，閥芯將從靜止位置移動(dòng)到出油端的閥座上關(guān)閉油道停止供油，圖b示，并保持到發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)為止?！?dāng)某只噴油器漏油量不大或其高壓油管漏油故障、導(dǎo)致流過流量限制閥的燃油流量超過最大流量不多時(shí)→泄漏燃油使流量增大→閥芯下移量增大。由于節(jié)流孔只允許流過最大噴油量，因此，閥芯不能向上復(fù)位到靜止位置。經(jīng)過幾次噴油后，閥芯便下移到閥座上關(guān)閉出油通道停止供油，直到停機(jī)為止。工作特性圖c。流量限制閥設(shè)計(jì)原則4.5高壓共軌系統(tǒng)的控制當(dāng)噴油壓力一定時(shí)，噴油量取決于噴油器電磁線圈或壓電晶體通電時(shí)間：——“時(shí)間—壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)”4.5.1

噴油量的控制原理加速踏板位置傳感器（負(fù)荷）Ac信號發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置傳感器(轉(zhuǎn)速)ne信號冷卻液溫度tw、進(jìn)氣溫度和電源電壓等信號→噴油修正量→CPS/CIS上止點(diǎn)TDC信號計(jì)算確定噴油定時(shí)→向執(zhí)行器發(fā)出控制指令→噴油器噴射柴油→完成一次噴油過程?？刂圃頂?shù)據(jù)MAP最佳基本噴油量Qj最佳噴油量Q預(yù)噴射主噴射后噴射4.5.1高壓共軌系統(tǒng)噴油量控制過程當(dāng)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=4000r/min、噴油提前角θ=18°、噴油時(shí)間t=1ms——噴油時(shí)間對應(yīng)噴油角度α=(4000×360°)×1ms÷60000ms）=24°4.5.1高壓共軌系統(tǒng)噴油量控制過程2.噴油時(shí)間控制過程

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，噴油脈寬（即噴油時(shí)間）對應(yīng)于曲軸轉(zhuǎn)過的一定轉(zhuǎn)角。因此，噴油時(shí)間（噴油量）的控制事實(shí)上轉(zhuǎn)變?yōu)閲娪徒嵌鹊目刂?。——?dāng)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=4000r/min、噴油提前角θ=18°、噴油時(shí)間t=1ms【對應(yīng)的噴油角度α=(4000×360°)×1ms÷60000ms）=24°】。

凸輪軸位置傳感器CIS提供汽缸識別信號，曲軸位置傳感器CPS提供曲軸轉(zhuǎn)角信號，1°曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)數(shù)信號由ECU內(nèi)部晶振產(chǎn)生，以便控制噴油提前角θ和噴油角度α?！狢IS信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)（曲軸旋轉(zhuǎn)720°）提供一個(gè)低電平信號，其下降沿對應(yīng)于1缸活塞壓縮上止點(diǎn)前88°（即BTDC88°）；CPS信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)提供58個(gè)高電平信號（每個(gè)信號占曲軸轉(zhuǎn)角均為3°）、57個(gè)低電平信號（每個(gè)信號占曲軸轉(zhuǎn)角也為3°）和一個(gè)脈寬較寬低電平信號（占曲軸轉(zhuǎn)角15°）。該寬低電平信號后的第一個(gè)高電平信號對應(yīng)于1缸或4缸活塞上止點(diǎn)前81°。已知條件4.5.1高壓共軌系統(tǒng)噴油量控制過程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU→Ac/ne信號→數(shù)據(jù)MAP→噴油時(shí)間t=1ms(α=24°)最佳噴油提前角θ=18°

當(dāng)ECU收到CIS信號下降沿時(shí)，說明4缸活塞處于排氣上止點(diǎn)前88°，ECU開始監(jiān)測CPS信號，當(dāng)收到CPS寬脈沖信號上升沿時(shí)，1°信號開始計(jì)數(shù)?！咦罴褔娪吞崆敖铅?18°∴計(jì)數(shù)到63次(81°－18°=63°)結(jié)束，從第64次開始接通噴油器噴油，并對噴油角度計(jì)數(shù)?！邍娪徒嵌圈?24°，∴當(dāng)計(jì)數(shù)到第24次時(shí)，ECU將切斷噴油器電路停止噴油，從而實(shí)現(xiàn)噴油持續(xù)1ms時(shí)間。課程小結(jié)（7）主要介紹了：1.高壓共軌系統(tǒng)共軌油壓傳感器的功用、結(jié)構(gòu)原理與工作特性2.高壓共軌系統(tǒng)流量限制閥的功用、結(jié)構(gòu)原理與工作特性3.高壓共軌系統(tǒng)噴油量的控制原理與控制過程這一講是電控柴油噴射系統(tǒng)的核心內(nèi)容，重點(diǎn)是噴油量的控制原理與控制過程、共軌油壓傳感器的功用、結(jié)構(gòu)原理。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、掌握重點(diǎn)，打好基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。同學(xué)們，下次課再會(huì)！第8講噴油壓力控制與多段噴油特性主講：舒華教授

第4章柴油機(jī)電控噴油技術(shù)

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4.5.2高壓共軌噴油壓力控制1.噴油壓力控制的目的——車用汽油和柴油是煉油廠用煉油塔將原油（石油）加熱蒸餾得來。

車用輕質(zhì)柴油的沸點(diǎn)較高（300℃~365℃，汽油沸點(diǎn)75℃~200℃），柴油機(jī)很難得到均勻混合氣。在燃油濃度高的區(qū)域(大負(fù)荷工況)，局部高溫缺氧，燃油被裂解成碳，∴柴油機(jī)會(huì)產(chǎn)生炭煙（俗稱"冒黑煙"）。

使柴油良好霧化，提高燃燒效率、降低油耗和減少排放。

炭

煙↓