第二章 電控柴油機(jī)燃油系統(tǒng)

一、電控直列泵燃油系統(tǒng)

45.電控直列泵由哪些部分組成?

柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的第一代產(chǎn)品，是在直列柱塞泵的基礎(chǔ)上改造的。與傳統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)相比，直列柱塞泵電控系統(tǒng)在噴油量和噴油時(shí)間等方面均采用電控技術(shù)。

該系統(tǒng)利用電子調(diào)速器取代原有的機(jī)械調(diào)速器，控制噴油量多少的供油齒條或拉桿由電子調(diào)速器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而控制供油量；用正時(shí)提前器取代原有的機(jī)械離心式供油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)器，噴油正時(shí)由噴油提前器(正時(shí)控制器)進(jìn)行調(diào)節(jié)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸和噴油器凸輪軸間的相位差，從而控制噴油時(shí)間。并分別通過供油拉桿(或齒條)位置傳感器和噴油正時(shí)傳感器對(duì)噴油器和噴油正時(shí)進(jìn)行閉環(huán)控制，對(duì)噴油量和噴油正時(shí)進(jìn)行控制。調(diào)速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和提前器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電子控制直列泵燃油系統(tǒng)中的兩個(gè)特殊機(jī)構(gòu)。

電子控制直列泵燃油系統(tǒng)主要由ECU、執(zhí)行器(電子調(diào)速器和噴油定時(shí)器)以及噴油泵等部件組成，如圖2-1所示。

圖2-1 電控直列泵燃油系統(tǒng)

博世電控直列泵燃油系統(tǒng)如圖2-2所示。

46.電控直列泵有什么特點(diǎn)?

電子控制直列式燃油系統(tǒng)和傳統(tǒng)的機(jī)械燃油系統(tǒng)相比具有如下特點(diǎn)。

圖2-2 博世電控直列泵燃油系統(tǒng)

1—油箱 2—噴油泵 3—燃油濾清器 4—直列式噴油泵 5—定時(shí)器 6—調(diào)速器 7—噴油器 8—回油管 9—預(yù)熱塞 10—ECM 11—故障指示燈 12—離合器、制動(dòng)器和排氣制動(dòng)開關(guān) 13—變速桿 14—加速踏板位置傳感器 15—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 16—溫度傳感器(冷卻液、空氣、燃油) 17—進(jìn)氣壓力傳感器 18—渦輪增壓器 19—蓄電池 20—預(yù)熱塞和起動(dòng)開關(guān)

1)對(duì)于機(jī)械控制燃油系統(tǒng)來說控制自由度較大。機(jī)械式燃油系統(tǒng)中基本控制信息是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和加速踏板位置，而且這兩個(gè)基本參數(shù)要轉(zhuǎn)換成飛塊的離心力和彈簧的作用，通過力的平衡關(guān)系控制齒條的位置。

作為補(bǔ)償控制信息有冷卻液溫度和進(jìn)氣壓力。這些基本參量也必須以適當(dāng)方式轉(zhuǎn)換成作用力，并通過杠桿機(jī)械調(diào)節(jié)彈簧，從而控制齒桿位置，因此，必須在彈簧特性的范圍內(nèi)設(shè)定控制方式。所以，自由度很小。此外，信息量多一點(diǎn)，則桿系復(fù)雜，裝置龐大。由于在發(fā)動(dòng)機(jī)上的安裝約束，從而限制了控制信息量。

在電子控制燃油系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)和環(huán)境條件都可以用各種傳感器檢出，電子控制單元?jiǎng)t可計(jì)算、判斷出最適合于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的控制條件，并輸出到執(zhí)行器。

此外，信息檢測(cè)過程中，不需要各種機(jī)械桿件，所以信息量的多少不受制約。可以從最合適的位置檢出最適當(dāng)?shù)男畔ⅰ?/p>

2)可以檢測(cè)控制對(duì)象，并可進(jìn)行反饋控制。所以，因機(jī)械磨損而引起的時(shí)間效應(yīng)可以給予補(bǔ)償，控制精度高。

3)為了提高服務(wù)性和安全性，可以追加故障診斷和故障應(yīng)急等功能。

4)通過數(shù)據(jù)信息傳輸功能，可以提高全系統(tǒng)的功能，而且可使機(jī)械簡(jiǎn)單。

5)只要ECR中的程序，就可以改變工作過程。

47.電控直列泵的工作原理是怎樣的?

從各個(gè)傳感器傳來的信號(hào)輸入電控單元(ECU)，經(jīng)過ECU計(jì)算處理，與柴油機(jī)負(fù)荷及轉(zhuǎn)速狀態(tài)相適應(yīng)的信號(hào)送往電子調(diào)速器和電磁閥，使調(diào)速器和正時(shí)控制器(定時(shí)器)動(dòng)作。同時(shí)，調(diào)速器和正時(shí)控制器中的傳感器，也把各自的反饋信號(hào)輸入ECU，以達(dá)到控制噴油量和噴油時(shí)間的目的。

48.電控直列泵是怎樣控制噴油量的?

安裝電子調(diào)速器的柱塞泵電控系統(tǒng)，其噴油量控制是由ECU通過控制電子高速器來實(shí)現(xiàn)的。柴油機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)加速踏板位置傳感器信號(hào)(即負(fù)荷信號(hào))和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)確定基本供油量，并參考冷卻液溫度、進(jìn)氣流量等傳感器信號(hào)對(duì)供油量進(jìn)行修正。然后通過ECU中的伺服電路控制電子調(diào)速器工作，以改變或保持直列柱塞泵油量調(diào)節(jié)拉桿(或齒條)的位置，使直列柱塞泵的供油量達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。

49.電控直列泵是怎樣控制噴油正時(shí)的?

柱塞泵電控系統(tǒng)中采用正時(shí)控制器，通過控制供油時(shí)刻來控制噴射定時(shí)。直列柱塞泵采用電控液壓式正時(shí)控制器，根據(jù)對(duì)油路中機(jī)油壓力控制方式不同，可分為電磁閥型正時(shí)控制器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型正時(shí)控制器兩種。

圖2-3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制閥結(jié)構(gòu)

1—絲杠機(jī)構(gòu) 2—密封圈 3—后軸承 4—前軸承 5—控制閥 6—轉(zhuǎn)子 7—定子 8—線束連接器

1)直列柱塞泵的供油時(shí)刻隨液壓腔內(nèi)機(jī)油壓力的變化而變化，而機(jī)油壓力的改變受ECU的控制，ECU通過控制供油電磁閥和回油電磁閥的開閉來實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓腔內(nèi)油壓的控制。

2)與電磁閥式正時(shí)控制器不同，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正時(shí)控制器內(nèi)機(jī)油壓力的變化是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制閥進(jìn)行控制的。圖2-3所示為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制閥結(jié)構(gòu)圖。

50.電控直列泵噴油正時(shí)電控系統(tǒng)由哪些部分組成?

圖2-4 直列泵供油正時(shí)的電控系統(tǒng)的組成

1—轉(zhuǎn)速表 2—故障指示燈 3—供油齒條位置傳感器 4—柴油機(jī) 5—噴油泵 6—正時(shí)傳感器 7—正時(shí)控制器 8—轉(zhuǎn)速傳感器 9—電磁閥 10—冷卻液溫度傳感器

電子提前器即噴油正時(shí)控制器(定時(shí)器)是通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和噴油泵凸輪軸之間的相位即噴油提前角，來實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油定時(shí)控制。

直列泵供油正時(shí)的電控系統(tǒng)主要由正時(shí)控制器、電磁閥、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、正時(shí)傳感器和ECU等組成，如圖2-4所示。兩個(gè)電磁閥分別安裝在正時(shí)控制器進(jìn)、回油路中，控制正時(shí)控制器工作的液壓油來自柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)。正時(shí)控制器安裝在直列柱塞泵驅(qū)動(dòng)軸與凸輪軸之間，受液壓控制的正時(shí)控制器可使直列柱塞泵凸輪軸相對(duì)驅(qū)動(dòng)軸在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器安裝在直列柱塞泵驅(qū)動(dòng)軸上，ECU主要根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷傳感器信號(hào)確定基本供油提前角，再根據(jù)冷卻液溫度等傳感器信號(hào)進(jìn)行修正，并通過兩個(gè)電磁閥控制正時(shí)控制器工作，來實(shí)現(xiàn)對(duì)直列柱塞泵供油正時(shí)的控制。正時(shí)傳感器安裝在直列柱塞泵凸輪軸上，用來檢測(cè)凸輪軸的位置和轉(zhuǎn)角，ECU根據(jù)正時(shí)傳感器信號(hào)判斷實(shí)際的供油正時(shí)，并對(duì)供油正時(shí)進(jìn)行閉環(huán)控制。

51.電控直列泵中，實(shí)現(xiàn)供油量“位置控制”的電子調(diào)速器有幾種?結(jié)構(gòu)是怎樣的?

在直列泵電控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)供油量“位置控制”常用的電子調(diào)速器有線性直流電動(dòng)機(jī)型(圖2-5)和螺線管型(圖2-6)兩種。電子調(diào)速器包括移動(dòng)控制桿的電磁繞組(電動(dòng)機(jī))和檢測(cè)拉桿位置的傳感器。

圖2-5 線性直流電動(dòng)機(jī)型電子調(diào)速器

1—滑套 2—杠桿 3—拉桿位置傳感器 4—線束連接器 5—油量調(diào)節(jié)拉桿 6—杠桿軸 7—上殼 8—鐵心 9—可移動(dòng)繞組 10—永久磁鐵

圖2-6 螺線管型電子調(diào)速器

轉(zhuǎn)速傳感器的作用是，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。傳感放大器的作用是，將檢測(cè)到的齒桿位置傳感器的信號(hào)放大后輸入ECM中。

在電子控制直列泵燃油系統(tǒng)中，電子調(diào)速器執(zhí)行的作用相當(dāng)于機(jī)械調(diào)速器的飛塊。在電子調(diào)速器中電磁作用力或液力代替離心力控制齒桿的移動(dòng)，從而完成調(diào)速作用。電子調(diào)速器主要由線性螺線管、齒桿位移傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和傳感器放大器組成。

線性螺線管的作用是，控制線圈中的電流，使噴油泵的齒桿移動(dòng)。

齒桿位置傳感器由線圈和鐵心組成，用于檢測(cè)調(diào)節(jié)齒桿的位置。

52.電控直列泵的電控液壓式電磁閥型正時(shí)控制器的工作原理是怎樣的?

電控直列泵的電控液壓式電磁閥型正時(shí)控制器的工作原理如圖2-7所示。圖中四個(gè)沿軸向布置的液壓活塞在較低液壓時(shí)就能運(yùn)動(dòng)。活塞運(yùn)動(dòng)推動(dòng)滑塊克服彈簧力向外運(yùn)動(dòng)，滑塊又通過滑塊銷使雙偏心輪傳動(dòng)，雙偏心輪的構(gòu)造改變了驅(qū)動(dòng)軸與凸輪軸之間的相位。由于活塞僅通過斜面來推動(dòng)滑塊，并不是通過鉸鏈，因此即使液壓系統(tǒng)失靈，滑塊靠離心力仍可向外運(yùn)動(dòng)，像機(jī)械式噴油提前器那樣起作用，目的是避免柴油機(jī)排氣溫度過高或嚴(yán)重冒煙。這時(shí)由于無液壓力，提前角達(dá)不到所要求的角度。

圖2-7 電控直列泵的電控液壓式電磁閥型正時(shí)控制器的工作原理

1—凸輪軸 2—液壓腔 3—液壓活塞 4—大偏心輪 5—小偏心輪 6—驅(qū)動(dòng)軸 7—驅(qū)動(dòng)盤 8—滑塊銷 9—滑塊 10—電磁閥

53.電控直列柱塞泵步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是怎樣的?

圖2-8 電控直列柱塞泵步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型正時(shí)控制器

1—滑套 2—滑套彈簧 3—滾輪體 4—機(jī)油腔 5—分泵驅(qū)動(dòng)凸輪

電控直列柱塞泵步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型正時(shí)控制器如圖2-8所示。凸輪繞凸輪軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，滾輪體安裝在一個(gè)可橫向移動(dòng)的滑套內(nèi)。滑套左側(cè)承受彈簧彈力，右側(cè)受機(jī)油壓力的作用。當(dāng)控制閥向內(nèi)收縮時(shí)，進(jìn)油通道流通截面增大，此時(shí)機(jī)油腔內(nèi)油壓迅速上升，滑套克服彈簧彈力帶動(dòng)滾輪體向左移動(dòng)一定距離，相當(dāng)于凸輪相對(duì)于滾輪沿其旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一定角度，此時(shí)供油提前角增大，即供油正時(shí)提前。反之，若控制閥向外伸長(zhǎng)，則進(jìn)油通道處的橫截面積相應(yīng)減小，右側(cè)機(jī)油腔內(nèi)油壓下降是的滑套帶動(dòng)滾輪向右移動(dòng)一定距離，相當(dāng)于凸輪相對(duì)于滾輪沿與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向轉(zhuǎn)過一定角度，供油提前角減小，即供油正時(shí)推遲。

54.電控直列泵燃油系統(tǒng)常采用的傳感器有哪些?

電控直列泵燃油系統(tǒng)主要傳感器有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣歧管壓力傳感器或空氣流量計(jì)、供油提前角傳感器、齒桿位置傳感器、套筒位置傳感器、加速踏板位置傳感器、控制桿角度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、燃油溫度傳感器、機(jī)油溫度傳感器、針閥升程傳感器、大氣壓力傳感器和渦輪增壓傳感器。

由于車型不同，所采用傳感器的數(shù)量也有所不同。

55.電控直列泵燃油系統(tǒng)的主要執(zhí)行器有哪些?

電子控制直列泵燃油系統(tǒng)主要執(zhí)行器有電子調(diào)速器和電子提前器(或電子定時(shí)器)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型可以裝備其中一種，或?qū)煞N都裝上。

1)電子控制直列泵燃油系統(tǒng)中，調(diào)速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用相當(dāng)于飛塊。用電磁作用力或液力代替離心力控制齒桿位移。

電子調(diào)節(jié)器的內(nèi)部主要由下述四部分構(gòu)成：

①線性螺線管。控制線圈中的電流，使噴油泵的調(diào)節(jié)齒桿移動(dòng)。

②齒桿位置傳感器。由線圈和鐵心構(gòu)成，檢測(cè)出調(diào)節(jié)齒桿的位置。

③轉(zhuǎn)速傳感器。檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

④傳感器放大器。將檢測(cè)到的齒桿位置傳感器的輸出信號(hào)放大后送到電子控制單元中。

此外還有將加速踏板的角度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的加速踏板位置傳感器、冷卻液溫度傳感器和起動(dòng)信號(hào)等。

2)噴油定時(shí)器(或電子提前器)是通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與噴油泵軸之間的相位角即噴油提前角，來實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油定時(shí)控制的。