第二章 電控柴油機燃油系統

一、電控直列泵燃油系統

45.電控直列泵由哪些部分組成?

柴油機電控燃油噴射系統的第一代產品，是在直列柱塞泵的基礎上改造的。與傳統燃油供給系統相比，直列柱塞泵電控系統在噴油量和噴油時間等方面均采用電控技術。

該系統利用電子調速器取代原有的機械調速器，控制噴油量多少的供油齒條或拉桿由電子調速器進行驅動，從而控制供油量；用正時提前器取代原有的機械離心式供油提前角自動調節器，噴油正時由噴油提前器(正時控制器)進行調節。執行機構控制發動機驅動軸和噴油器凸輪軸間的相位差，從而控制噴油時間。并分別通過供油拉桿(或齒條)位置傳感器和噴油正時傳感器對噴油器和噴油正時進行閉環控制，對噴油量和噴油正時進行控制。調速器執行機構和提前器執行機構是電子控制直列泵燃油系統中的兩個特殊機構。

電子控制直列泵燃油系統主要由ECU、執行器(電子調速器和噴油定時器)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

博世電控直列泵燃油系統如圖2-2所示。

46.電控直列泵有什么特點?

電子控制直列式燃油系統和傳統的機械燃油系統相比具有如下特點。

圖2-2 博世電控直列泵燃油系統

1—油箱 2—噴油泵 3—燃油濾清器 4—直列式噴油泵 5—定時器 6—調速器 7—噴油器 8—回油管 9—預熱塞 10—ECM 11—故障指示燈 12—離合器、制動器和排氣制動開關 13—變速桿 14—加速踏板位置傳感器 15—發動機轉速傳感器 16—溫度傳感器(冷卻液、空氣、燃油) 17—進氣壓力傳感器 18—渦輪增壓器 19—蓄電池 20—預熱塞和起動開關

1)對于機械控制燃油系統來說控制自由度較大。機械式燃油系統中基本控制信息是發動機轉速和加速踏板位置，而且這兩個基本參數要轉換成飛塊的離心力和彈簧的作用，通過力的平衡關系控制齒條的位置。

作為補償控制信息有冷卻液溫度和進氣壓力。這些基本參量也必須以適當方式轉換成作用力，并通過杠桿機械調節彈簧，從而控制齒桿位置，因此，必須在彈簧特性的范圍內設定控制方式。所以，自由度很小。此外，信息量多一點，則桿系復雜，裝置龐大。由于在發動機上的安裝約束，從而限制了控制信息量。

在電子控制燃油系統中，發動機的狀態和環境條件都可以用各種傳感器檢出，電子控制單元則可計算、判斷出最適合于發動機狀態的控制條件，并輸出到執行器。

此外，信息檢測過程中，不需要各種機械桿件，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的信息。

2)可以檢測控制對象，并可進行反饋控制。所以，因機械磨損而引起的時間效應可以給予補償，控制精度高。

3)為了提高服務性和安全性，可以追加故障診斷和故障應急等功能。

4)通過數據信息傳輸功能，可以提高全系統的功能，而且可使機械簡單。

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?

從各個傳感器傳來的信號輸入電控單元(ECU)，經過ECU計算處理，與柴油機負荷及轉速狀態相適應的信號送往電子調速器和電磁閥，使調速器和正時控制器(定時器)動作。同時，調速器和正時控制器中的傳感器，也把各自的反饋信號輸入ECU，以達到控制噴油量和噴油時間的目的。

48.電控直列泵是怎樣控制噴油量的?

安裝電子調速器的柱塞泵電控系統，其噴油量控制是由ECU通過控制電子高速器來實現的。柴油機工作時，ECU根據加速踏板位置傳感器信號(即負荷信號)和柴油機轉速信號確定基本供油量，并參考冷卻液溫度、進氣流量等傳感器信號對供油量進行修正。然后通過ECU中的伺服電路控制電子調速器工作，以改變或保持直列柱塞泵油量調節拉桿(或齒條)的位置，使直列柱塞泵的供油量達到預期的控制目標。

49.電控直列泵是怎樣控制噴油正時的?

柱塞泵電控系統中采用正時控制器，通過控制供油時刻來控制噴射定時。直列柱塞泵采用電控液壓式正時控制器，根據對油路中機油壓力控制方式不同，可分為電磁閥型正時控制器和步進電動機型正時控制器兩種。

圖2-3 步進電動機控制閥結構

1—絲杠機構 2—密封圈 3—后軸承 4—前軸承 5—控制閥 6—轉子 7—定子 8—線束連接器

1)直列柱塞泵的供油時刻隨液壓腔內機油壓力的變化而變化，而機油壓力的改變受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現對液壓腔內油壓的控制。

2)與電磁閥式正時控制器不同，步進電動機正時控制器內機油壓力的變化是由步進電動機控制閥進行控制的。圖2-3所示為步進電動機控制閥結構圖。

50.電控直列泵噴油正時電控系統由哪些部分組成?

圖2-4 直列泵供油正時的電控系統的組成

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

電子提前器即噴油正時控制器(定時器)是通過改變發動機曲軸和噴油泵凸輪軸之間的相位即噴油提前角，來實現對噴油定時控制。

直列泵供油正時的電控系統主要由正時控制器、電磁閥、柴油機轉速傳感器、正時傳感器和ECU等組成，如圖2-4所示。兩個電磁閥分別安裝在正時控制器進、回油路中，控制正時控制器工作的液壓油來自柴油機潤滑系統。正時控制器安裝在直列柱塞泵驅動軸與凸輪軸之間，受液壓控制的正時控制器可使直列柱塞泵凸輪軸相對驅動軸在一定范圍內轉動。柴油機轉速傳感器安裝在直列柱塞泵驅動軸上，ECU主要根據柴油機轉速和負荷傳感器信號確定基本供油提前角，再根據冷卻液溫度等傳感器信號進行修正，并通過兩個電磁閥控制正時控制器工作，來實現對直列柱塞泵供油正時的控制。正時傳感器安裝在直列柱塞泵凸輪軸上，用來檢測凸輪軸的位置和轉角，ECU根據正時傳感器信號判斷實際的供油正時，并對供油正時進行閉環控制。

51.電控直列泵中，實現供油量“位置控制”的電子調速器有幾種?結構是怎樣的?

在直列泵電控系統中，實現供油量“位置控制”常用的電子調速器有線性直流電動機型(圖2-5)和螺線管型(圖2-6)兩種。電子調速器包括移動控制桿的電磁繞組(電動機)和檢測拉桿位置的傳感器。

圖2-5 線性直流電動機型電子調速器

1—滑套 2—杠桿 3—拉桿位置傳感器 4—線束連接器 5—油量調節拉桿 6—杠桿軸 7—上殼 8—鐵心 9—可移動繞組 10—永久磁鐵

圖2-6 螺線管型電子調速器

轉速傳感器的作用是，檢測發動機的轉速。傳感放大器的作用是，將檢測到的齒桿位置傳感器的信號放大后輸入ECM中。

在電子控制直列泵燃油系統中，電子調速器執行的作用相當于機械調速器的飛塊。在電子調速器中電磁作用力或液力代替離心力控制齒桿的移動，從而完成調速作用。電子調速器主要由線性螺線管、齒桿位移傳感器、轉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。

齒桿位置傳感器由線圈和鐵心組成，用于檢測調節齒桿的位置。

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

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—驅動軸 7—驅動盤 8—滑塊銷 9—滑塊 10—電磁閥

53.電控直列柱塞泵步進電動機的工作原理是怎樣的?

圖2-8 電控直列柱塞泵步進電動機型正時控制器

1—滑套 2—滑套彈簧 3—滾輪體 4—機油腔 5—分泵驅動凸輪

電控直列柱塞泵步進電動機型正時控制器如圖2-8所示。凸輪繞凸輪軸順時針旋轉，滾輪體安裝在一個可橫向移動的滑套內。滑套左側承受彈簧彈力，右側受機油壓力的作用。當控制閥向內收縮時，進油通道流通截面增大，此時機油腔內油壓迅速上升，滑套克服彈簧彈力帶動滾輪體向左移動一定距離，相當于凸輪相對于滾輪沿其旋轉方向轉過一定角度，此時供油提前角增大，即供油正時提前。反之，若控制閥向外伸長，則進油通道處的橫截面積相應減小，右側機油腔內油壓下降是的滑套帶動滾輪向右移動一定距離，相當于凸輪相對于滾輪沿與旋轉方向相反的方向轉過一定角度，供油提前角減小，即供油正時推遲。

54.電控直列泵燃油系統常采用的傳感器有哪些?

電控直列泵燃油系統主要傳感器有發動機轉速傳感器、進氣歧管壓力傳感器或空氣流量計、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、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、燃油溫度傳感器、機油溫度傳感器、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，所采用傳感器的數量也有所不同。

55.電控直列泵燃油系統的主要執行器有哪些?

電子控制直列泵燃油系統主要執行器有電子調速器和電子提前器(或電子定時器)，根據發動機機型可以裝備其中一種，或將兩種都裝上。

1)電子控制直列泵燃油系統中，調速器執行機構的作用相當于飛塊。用電磁作用力或液力代替離心力控制齒桿位移。

電子調節器的內部主要由下述四部分構成：

①線性螺線管。控制線圈中的電流，使噴油泵的調節齒桿移動。

②齒桿位置傳感器。由線圈和鐵心構成，檢測出調節齒桿的位置。

③轉速傳感器。檢測出發動機的轉速。

④傳感器放大器。將檢測到的齒桿位置傳感器的輸出信號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換成電信號的加速踏板位置傳感器、冷卻液溫度傳感器和起動信號等。

2)噴油定時器(或電子提前器)是通過改變發動機曲軸與噴油泵軸之間的相位角即噴油提前角，來實現對噴油定時控制的。