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1、一、柴油机电控燃油喷射系统概述一、柴油机电控燃油喷射系统概述1.柴油机电控技术的发展历程20世纪80年代电控技术在柴油机上的应用，形成了现代汽车柴油机电控系统。20世纪90年代，电控技术在柴油机上应用日益增多，控制精度不断提高，控制功能不断扩大，提高了柴油机的竞争力。2000年欧洲轿车的柴油化率达到27%，到2005年增加到30%。2003年西欧柴油轿车产量达到400万辆。一向对发展柴油轿车保持低姿态的美国，2000年也有10%的轿车装用了柴油机。第1页/共130页技术发展经历了三个阶段：第一代柴油机电控系统：采用“位置控制”和“时间控制”，供（喷）油压力与传统柴油机相同，称为常规压力电控系统
2、。以电控泵为代表。第二代柴油机电控系统：采用“时间-压力控制”或“压力控制”，喷油压力较高，称为高压电控系统。以共轨系统为代表的。第三代柴油机电控系统：集“共轨”技术、“时间控制”燃油喷射技术、涡轮增压中冷技术、多气门技术、废气再循环技术、选择性催化还原、过滤器再生技术、压电技术等于一体，以压电式高压共轨系统为代表。第2页/共130页一、柴油机电控燃油喷射系统概述一、柴油机电控燃油喷射系统概述2.柴油机与汽油机比较对混合气浓度的控制方式不同：汽油机在理论混合气浓度附近工作，柴油机对混合气浓度没有相对固定的要求。对喷油压力的要求不同：汽油机多点系统压力0.250.35MPa，单点系统压力0.07
3、0.10MPa，而柴油机喷油压力高达100200MPa，建立更高的喷油压力是重点和难点。对燃烧过程的控制途径不同：汽油机通过控制点火正时和点火能量来控制，柴油机通过控制喷油正时、喷油持续时间和喷油速率来控制。柴油喷射的电控执行器复杂：柴油机具有高压、高频、脉动等特点，而且对喷油正时的精度要求很高，这就导致了柴油喷射的电控执行器要复杂得多。柴油机电控燃油喷射系统形式多样：传统的柴油机具有结构完全不同的系统，形成了柴油喷射系统的多样化。第3页/共130页一、柴油机电控燃油喷射系统概述一、柴油机电控燃油喷射系统概述3.现代柴油机先进技术“共轨”技术指利用一个“公共油轨”向各缸喷油器供油，油压可独立控
4、制。“时间控制”燃油喷射技术 由ECU控制的高速电磁阀来直接控制供（喷）油的开始与结束时刻。涡轮增压中冷技术 废气涡轮增压，中冷却器冷却（50以下）。多气门技术每个气缸2个以上气门。废气再循环技术降低NOx的排放量。第4页/共130页一、柴油机电控燃油喷射系统概述一、柴油机电控燃油喷射系统概述4.柴油机电控燃油喷射系统的功能供（喷）油量控制：ECU根据转速、加速踏板位置确定基本供（喷）油量；根据水温、进气温度、起动开关、空调开关、反馈信号等对供（喷）油量进行修正。供（喷）油正时控制：ECU根据转速、负荷信号来确定基本的供（喷）油提前角；再根据反馈信号进行修正。第5页/共130页4.柴油机电控燃
5、油喷射系统的功能供（喷）油速率和供（喷）油规律 ECU根据转速和负荷信号作为主控信号，按预设的程序确定最佳的供（喷）油速率和规律。喷油压力的控制ECU以转速和负荷信号作为主控信号，按预设的程序确定最佳的喷油压力，并对喷油压力进行闭环控制。柴油机低油压保护ECU根据机油压力传感器信号，当机油压力低时减少供油量，降低转速并报警；当机油压力降到一定值时，切断燃油供给，强制熄火。增压器工作保护ECU根据增压压力信号适当调节供（喷）油量，并在增压压力过高或过低时报警。第6页/共130页一、柴油机电控燃油喷射系统概述一、柴油机电控燃油喷射系统概述5.柴油机电控燃油喷射系统的类型第一代：采用“位置控制”或“
6、时间控制”方式，供(喷)油压力与传统柴油机相同，又称常规压力控制系统。主要包括直列柱塞泵电控系统和分配泵电控系统。第二代：采用“时间-压力控制”或“压力控制”方式，喷油压力高，又称高夺喷射系统。主要包括泵喷嘴电控系统和共轨系统。第7页/共130页二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统1.直列柱塞泵燃油供给系统的组成 燃油箱输油泵燃油滤清器喷油泵喷油器燃油箱输油泵滤清器喷油泵喷油器第8页/共130页组成组成a柱塞分泵柱塞分泵a油量调节机构油量调节机构a驱动机构驱动机构a泵体泵体二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统2.直列柱塞泵结构原理 第9页/共130页w柱塞分泵柱塞分泵a作用作用w泵油泵油a组成组成w柱塞偶
7、件柱塞偶件w出油阀偶件出油阀偶件2.直列柱塞泵结构原理 二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第10页/共130页w柱塞分泵柱塞分泵a作用：作用：w泵油泵油a组成组成w柱塞偶件柱塞偶件w出油阀偶件出油阀偶件a原理原理w吸油吸油w泵油泵油w回油回油2.直列柱塞泵结构原理 二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第11页/共130页w油量调节机构油量调节机构 a作用：作用：执行驾驶员或调速器指令，调节供油量。a类型：类型：拨叉式、齿条式和球销角板式。2.直列柱塞泵结构原理 二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第12页/共130页w分泵驱动机构分泵驱动机构a作用：作用：驱动柱塞泵完成供油过程。a组成：组成：凸轮轴和滚轮体。
8、w 泵体泵体a作用：喷油泵的基体作用：喷油泵的基体a类型：分体式、整体式。类型：分体式、整体式。2.直列柱塞泵结构原理 二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第13页/共130页3.喷油器的结构原理喷油器的结构原理 a类型类型a结构原理结构原理二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统调调压压弹弹簧簧回油道回油道针阀针阀进油道进油道喷油器喷油器体体针阀体针阀体顶杆顶杆第14页/共130页4.直列柱塞泵电控系统直列柱塞泵电控系统 a供油量控制系统供油量控制系统w直列柱塞泵一般采用直列柱塞泵一般采用“位置控制位置控制”方式。方式。wECU通过控制电子调速器来实现喷油量控制通过控制电子调速器来实现喷油量控制。w常用电子
9、调速器有直流电动机型和、螺线管型。常用电子调速器有直流电动机型和、螺线管型。二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第15页/共130页4.直列柱塞泵电控系统直列柱塞泵电控系统 a供油量控制系统供油量控制系统w直流电机型电子调速器直流电机型电子调速器1-滑套2-杠杆3-拉杆位置传感器4-线束连接器5-油量调节拉杆6-杠杆轴7-上壳8-铁心9-可移动线圈10-永久磁铁线圈通电时产生的磁场与永久磁铁磁场相互作用，使线圈和滑套向上或向下移动；滑套则通过杠杆机构驱动直列柱塞泵油量调节拉杆左右移动。二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第16页/共130页4.直列柱塞泵电控系统直列柱塞泵电控系统 a供油量控制系统供油量控
10、制系统w螺线管型电子调速器螺线管型电子调速器1-回位弹簧 2-螺线管 3-转速传感器电流通过螺线管时，产生一个与通电占空比成正比的电磁力，该电磁力使电枢和油量调节拉杆或齿条移动。电磁力与油量调节拉杆（或齿条）回位弹簧力平衡。改变螺线管的通电占空比即可调节油量调节拉杆（或齿条）的位置。二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第17页/共130页4.直列柱塞泵电控系统直列柱塞泵电控系统 a供油正时控制系统供油正时控制系统w组成：组成：正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和ECU等。等。3-供油齿条位置传感器4-柴油机5-喷油泵6-正时传感器7-正
11、时控制器8-转速传感器1-转速表2-故障指示灯9-电磁阀二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第18页/共130页4.直列柱塞泵电控系统直列柱塞泵电控系统 a供油正时控制系统供油正时控制系统wECU主要根据柴油机转速和负荷信号确定基本供主要根据柴油机转速和负荷信号确定基本供油提前角，再根据其它信号进行修正油提前角，再根据其它信号进行修正。wECU根据正时传感器信号判断实际的供油正时，根据正时传感器信号判断实际的供油正时，并对供油正时进行闭环控制并对供油正时进行闭环控制。w正时控制器为电控液压式，可改变泵驱动轴与凸正时控制器为电控液压式，可改变泵驱动轴与凸轮轴的相对位置。轮轴的相对位置。w控制正时控制器
12、的液压油路的电控元件：电磁阀控制正时控制器的液压油路的电控元件：电磁阀型、步进电机型。型、步进电机型。二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第19页/共130页4.直列柱塞泵电控系统直列柱塞泵电控系统 a供油正时控制系统供油正时控制系统电磁阀控制型正时控制器1-凸轮轴2-液压腔3-液压活塞4-大偏心轮5-小偏心轮6-驱动轴；7-驱动盘8-滑块销9-滑块10-电磁阀驱动轴通过驱动盘、滑块、滑块销、大小偏心轮驱动凸轮轴转动 正时推迟：进油通道关、回油通道，液压腔内油压下降，回位弹簧使活塞右移，滑块和滑块销内移，安装在滑块销上的大小偏心轮转动，使凸轮轴相对驱动盘沿转动相反的方向转过一定角度。二、直列柱塞泵电
13、控燃油喷射系统第20页/共130页4.直列柱塞泵电控系统直列柱塞泵电控系统 a供油正时控制系统供油正时控制系统步进电机型正时控制器a)供油推迟；b)供油提前；c)控制框图1-分泵驱动凸轮；2-弹簧；3-滑套；4-滚轮体；5-机油腔 二、直列柱塞泵电控燃油喷射系统第21页/共130页1.分配泵燃油供给系统的组成分配泵燃油供给系统的组成 三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-高压油管 2-VE型转子泵 3-膜片式输油泵 4、10、13-低压油管 5-双级柴油滤清器 6-积水传感器7-油箱 8、11-回油管 12-三通接头 第22页/共130页燃油箱膜片式输油泵柴油滤清器叶片式输油泵供油提前角自动
14、调节器泵腔分配泵喷油器三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统2.轴向压缩式分配泵工作原理轴向压缩式分配泵工作原理w主要由叶片式输油泵、分配泵驱动机构、分配泵、供油提前角自动调节器、调速器等组成。第23页/共130页2轴向压缩式分配泵工作原理（1）叶片式输油泵叶片式输油泵组成叶片式输油泵工作原理1喷油泵轴2弹性连接块3调速器驱动齿轮4垫片5端盖6转子7偏心环三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统第24页/共130页2轴向压缩式分配泵工作原理（2）分配泵驱动机构三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-喷油泵轴；2-滚轮架；3联轴器；4-端面凸轮；5-分配泵柱塞；使柱塞转动的同时产生轴向移动！第25页/
15、共130页2轴轴向向压压缩缩式式分分配配泵泵工工作原理作原理（3）分配泵）分配泵w结构：结构：a柱塞上设有4个（四缸机）均布的进油轴向槽12、1个分配孔7、1个中心油道3和1个泄油孔5。a柱塞套上均布4个与出油道8对应的出油孔。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-进油道；2-油量控制杠杆；3-柱塞中心油道；4-柱塞；5-泄油孔；6-油量控制滑套；7-分配孔；8-出油道；9-出油阀；10-喷油器；11-泵腔；12-轴向进油槽；13-断油阀体；14-断油电磁阀第26页/共130页2轴向压缩式分配泵工作原理轴向压缩式分配泵工作原理（3）分配泵）分配泵w原理：原理：a吸油、泵油、回油三过程。三、轴
16、向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统w吸油过程：吸油过程：a泄油孔5、分配孔7关闭；a柱塞4在回位弹簧作用下左移；a柴油经进油道1、轴向进油槽进入泵腔。第27页/共130页2轴向压缩式分配泵工作原理轴向压缩式分配泵工作原理（3）分配泵）分配泵w原理：原理：a吸油、泵油、回油三过程。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统w泵油过程：泵油过程：a泄油孔5、进油孔关闭；a柱塞4在端面凸轮作用下右移；a泵腔内高压柴油经分配孔7供往喷油器。油压平衡槽15的功用：在柱塞旋转过程中分别与各出油道接通，以平衡各出油道内的压力，保证各缸分油均匀。第28页/共130页2轴向压缩式分配泵工作原理轴向压缩式分配泵工作原理（3
17、）分配泵）分配泵w原理：原理：a吸油、泵油、回油三过程。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统w回油过程：回油过程：a进油孔关闭；a柱塞4在端面凸轮作用下右移；a泵腔内高压柴油经泄孔5流回低压腔；a滑套6的位置决定供油量。第29页/共130页2轴向压缩式分配泵工作原理轴向压缩式分配泵工作原理（3）分配泵）分配泵w原理：原理：a吸油、泵油、回油三过程。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统w熄火断油：熄火断油：a断油电磁阀关闭进油道。第30页/共130页2轴向压缩式分配泵工作原理轴向压缩式分配泵工作原理（4）供油提前角自动调节器）供油提前角自动调节器a正时活塞左侧承受弹簧力和来自滤清器的油压，膜片式
18、输油泵的油压基本不变。a正时活塞右侧承受叶片式输油泵输出的油压，随转速而变化。a随转速变化，正时活塞移动，并通过连接销和传动销拨动滚轮架，改变供油提前角。（5）调速器）调速器a传统燃油供给系统中，利用机械调速器根据转速变化自动调节供油量，以稳定和限制柴油机转速。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1滚轮2弹簧3传动销4连接销5正时活塞6滚轮轴7滚轮架第31页/共130页3轴向压缩式分配泵位置控制系统轴向压缩式分配泵位置控制系统三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-蓄电池；2-车辆开关；3-车速传感器；4-加速踏板位置传感器；5-泵角传感器；6-电子调速器；7-滑套位置传感器；8-燃油温度传感
19、器；9-正时控制电磁阀；10-正时活塞位置传感器第32页/共130页3轴向压缩式分配泵位置控制系统轴向压缩式分配泵位置控制系统w供油量控制供油量控制a利用电子调速器调节油量控制滑套位置。a电子调速器有转子螺线管型和螺线管型两种。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统转子螺线管型电子调速器a)结构图；b)原理图1-滑套位置传感器；2-定子；3-转子轴；4-偏心钢球；5-滑套；6-线圈；7-回位弹簧第33页/共130页3轴向压缩式分配泵位置控制系统轴向压缩式分配泵位置控制系统w供油量控制供油量控制a利用电子调速器调节油量控制滑套位置。a电子调速器有转子螺线管型和螺线管型两种。三、轴向柱塞式分配泵电控
20、燃油喷射系统1-螺线管2-回位弹簧3-电枢4-滑套位置传感器5-控制臂6-滑套 螺线管型电子调速器第34页/共130页3轴向压缩式分配泵位置控制系统轴向压缩式分配泵位置控制系统w供油正时控制供油正时控制a利用电磁阀控制正时活塞两侧油压。a利用正时活塞位置传感器实现闭环控制。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-ECU2-滚轮3-滚轮架4-电磁阀5-正时活塞6-正时活塞位置传感器正时控制系统第35页/共130页4轴向压缩式分配泵时间控制系统轴向压缩式分配泵时间控制系统a控制器：ECU与分配泵之间的信息中转。a驱动器：对控制器输出的控制信号进行放大。a高速电磁阀：控制分配泵供油开始与结束。a类型
21、：进油控制方式、回油控制方式。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-控制器2-驱动器3-泵角传感器4-燃油温度传感器5-高速电磁阀6-电磁阀关闭时间传感器7-喷油始点传感器第36页/共130页4轴向压缩式分配泵时间控制系统轴向压缩式分配泵时间控制系统w回油控制方式回油控制方式a进、回油通道相互独立，用电磁阀取代传统滑套控制回油过程，以实现供油量的时间控制。分配泵柱塞仍保留进油槽。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-高速电磁阀2 回油口3-进油口4-泵角传感器5-正时控制电磁阀6-至喷油器第37页/共130页4轴向压缩式分配泵时间控制系统轴向压缩式分配泵时间控制系统w进油控制方式进油控制方
22、式a进、回油通道合二为一，用电磁阀控制进、回油过程，以实现供油量的时间控制。分配泵柱塞取消了进油槽。三、轴向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-分配泵柱塞2-进回油口3-高速电磁阀4-喷油器第38页/共130页1径向分配泵结构原理径向分配泵结构原理四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统1-联轴器；2-调速器飞块；3-内凸轮；4-滚柱；5-滚柱座；6-泵油柱塞；7-供油提前角自动调节器；8-分配转子；9-分配套筒；10-叶片式输油泵；11-喷油器；12-调压阀；13-油量控制阀组成：叶片式输油泵、驱动机构、分配泵、正时调节器。分配泵的供油量通过油量控制阀13控制进油量来实现。第39页/共130页1径向
23、分配泵结构原理径向分配泵结构原理四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统径向泵驱动机构a)结构图；b)原理图1-泵油柱塞；2-分配转子；3-滚柱座；4-滚柱；5-内凸轮a基圆段b压油段c缷压段d吸油段第40页/共130页1径向分配泵结构原理径向分配泵结构原理四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统径向分配泵工作原理a）压油过程；b）吸油过程1-内凸轮；2-进油口；3-径向油道；4-中心油道；5-分配口；6-出油道第41页/共130页a滚柱座的两个凸耳嵌装在前、后支架的偏心圆弧槽内，前支架上有两个弧形螺栓孔并通过螺栓与分配转子连接。a松开前支架与分配转子的连接螺栓，转动前控制板，即可改变滚柱座在前、后支
24、架偏心圆弧槽内的位置，使滚柱与泵油柱塞一起径向移动。a随泵油柱塞径向移动，其泵油最大行程改变。四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统最大供油量调节机构1-滚柱；2-滚柱座；3-滚柱座凸耳；4-压油柱塞；5-前支架；6-弧形螺栓孔；7-后支架；8-螺栓 偏心圆弧槽偏心圆弧槽凸耳1径向分配泵结构原理径向分配泵结构原理第42页/共130页a转动阀体，改变控制阀直槽与分配泵壳体油道的相对位置，即可调节进油量（供油量）。a柴油机小负荷时，经三角形缺口进油，缺口可在一定范围内保证进油流通截面不发生急剧变化，有利于柴油机小负荷时的运转稳定。四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统油量控制阀1-阀体；2-拉杆销；3
25、-连接臂；4-分配泵壳体油道；5-阀体直槽1径向分配泵结构原理径向分配泵结构原理第43页/共130页1径向分配泵结构原理径向分配泵结构原理四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统供油提前角自动调节机构1-内凸轮；2-传动销；3-调节器壳体a调节器的结构原理与轴向压缩式分配泵基本相同。a调节器内的正时活塞在液压作用下移动时，通过传动销使内凸轮相对泵油柱塞转过一定角度。正时活塞来自叶片泵传动销第44页/共130页a为实现供油量位置控制，装有泵油柱塞座架。a座架弯臂与柱塞斜面有相同配合角度。a柱塞与座架相对运动时，柱塞沿其轴向移动，改变其泵油行程。a利用电控液压装置控制座架或柱塞（装在分配转子内）的位置
26、，即可实现供油量位置控制。四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统泵油柱塞座架1-泵油柱塞；2-柱塞斜面；3-座架弯臂槽；4-座架2径向分配泵位置控制系统径向分配泵位置控制系统第45页/共130页a端面凸轮2与导向管10以曲面配合。a端面凸轮2与导向管10相对转动时，使端面凸轮轴向移动。a端面凸轮可通过推力圈3、十字轴9、推杆8推动座架向右移动。座架弹簧7则可使座架向左移动。a端面凸轮2与导向管10相对位置由电控液压系统控制。四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统座架轴向位置控制机构1-驱动轴；2-端面凸轮；3-推力圈；4-驱动轴；5-泵油柱塞；6-座架；7-座架弹簧；8-推杆；9-十字轴；10-导
27、向管 2径向分配泵位置控制系统径向分配泵位置控制系统第46页/共130页a步进电机6通过伺服阀5控制液压油缸的油路。a液压油使活塞3上、下移动。a液压活塞驱动齿杆和端面凸轮外齿圈使端面凸轮转动。四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统端面凸轮转动位置控制机构1-端面凸轮位置传感器；2-端面凸轮；3-液压活塞；4-液压油路；5-伺服阀；6-步进电动机 2径向分配泵位置控制系统径向分配泵位置控制系统第47页/共130页a滚柱座10斜面与驱动轴1爪形槽斜面配合，使二者轴向相对移动时，滚柱座径向移动。aECU通过回油电磁阀5和进油电磁阀6控制油腔8内油压。a油腔8内油压使分配转子左移时，滚柱座向内径向移动
28、，使柱塞最大行程（即泵油量）减小。a油腔内泄压时，弹簧2推动分配转子右移，使柱塞泵油行程增大。四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统分配转子轴向位置控制1-驱动轴；2-分配转子回位弹簧；3-驱动轴爪形槽斜面；4-内凸轮；5-回油电磁阀；6-进油电磁阀；7-转子位置传感器；8-油腔；9-分配转子；10-滚柱座2径向分配泵位置控制系统径向分配泵位置控制系统第48页/共130页a电磁阀或步进电动机控制供油提前角自动调节器的油道。a通过控制正时活塞的位置来控制供油提前角。四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统径向泵供油正时位置控制1-步进电动机；2-伺服活塞；3-液压油路；4-弹簧；5-传动销；6-正时活
29、塞；7-分配泵内凸轮2径向分配泵位置控制系统径向分配泵位置控制系统第49页/共130页四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统3径向分配泵时间控制系统径向分配泵时间控制系统1-燃油箱；2-输油泵；3-电控径向泵；4-分配泵控制器；5-喷油器；6-柴油滤清器奥迪A6轿车2.5L TDI柴油机电控燃油喷射系统 分配泵控制器功用：ECU与分配泵信息中转。第50页/共130页四、径向柱塞式分配泵电控燃油喷射系统3径向分配泵时间控制系统径向分配泵时间控制系统1-驱动轴；2-内凸轮；3-供油提前角调节器；4-正时控制电磁阀；5-供油量控制电磁阀；6-分配泵控制器；7-分配套筒；8-分配转子；9-泵角传感器；1
30、0-叶片式输油泵奥迪A6轿车柴油机电控径向柱塞式分配泵 与轴向压缩式分配泵“进油控制”方式类似！第51页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统1PT燃油系统燃油系统w主主要要特特点点：是利用燃油泵的供油压力“P”和喷 油 器 的 计 量 时 间“T”相互配合，来控制循环供油量。w组组成成：主油箱、柴油滤清器、P-T燃油泵、P-T喷油器、进油管、回油管等组成。1-油箱；2-柴油滤清器；3-P-T燃油泵；4-P-T喷油器；5-进油管；6-回油管 第52页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统2P-T喷油器喷油器P-T喷油器及其驱动机构1-进油口；2-进油量孔；3-喷油器体；4-柱塞；5-O形密封圈
31、；6-调整垫片；7-喷油器锥体；8-计量量孔；9-回油量孔；10-回油道；11-柱塞回位弹簧；12-柱塞杆头；13-调整螺钉；14-摇臂；15-推杆；16-挺杆调整垫片；17-滚轮；18-驱动凸轮第53页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统2P-T喷油器喷油器1-上进油道；2-柱塞环槽；3-下进油道；4-环形油腔；5-计量量孔；6-回油量孔；7-回油道a)驱动凸轮b)柴油进入环形油腔c)柴油进入计量室d)喷油e)喷油结束第54页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴组成：泵喷嘴组成：a驱动部分a压力产生部分a控制部分a喷嘴第55页/共130页五、泵喷嘴电
32、控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统电控泵喷嘴基本工作原理a）进油过程；b）压油过程；C）喷油过程；）停油过程1-压油柱塞；2-高速电磁阀；3-喷油嘴第56页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴进油过程泵喷嘴进油过程泵油柱塞在弹簧作用下上移，高压腔容积增大。高速电磁阀处于初始开启状态。柴油进人高压腔。第57页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴喷油过程：泵喷嘴喷油过程：a利用收缩活塞将喷射过程分为利用收缩活塞将喷射过程分为预喷射预喷射和和主喷射主喷射两个阶段。两个阶段。a利用缓冲活塞控制针阀上升时的升程变化
33、。利用缓冲活塞控制针阀上升时的升程变化。a实现实现“先缓后急先缓后急”的理想喷油规律。的理想喷油规律。喷油规律对柴油机性能的影响：喷油速率：指喷油器在单位曲轴转角（或时间）内的平均喷油量。喷油规律：指喷油器的喷油速率随曲轴转角（或时间）的变化规律。开始喷油速率大，易工作粗暴，噪声大。后期喷油速率小，补燃增加，经济性差。平均喷油速率小（喷油时间长），燃烧速度慢，动力性和经济性差。理想喷油规律：先缓后急，并尽量缩短喷油时间。第58页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴预喷射过程泵喷嘴预喷射过程预喷射开始：喷射凸轮驱动泵油柱塞下移。初期电磁阀仍未关闭，高压腔内
34、的部分柴油被压回到进油管。ECU控制电磁阀通电、关闭高压腔到进油管的通道时；高压腔内开始产生压力，当压力达到18MPa时，针阀承压锥面上承受的上升力高于喷嘴弹簧力，针阀上升开启喷油孔，预喷射开始。第59页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴预喷射过程泵喷嘴预喷射过程在预喷射过程中，缓冲活塞起到限制针阀上升速度的功用，借以实现理想喷油规律的“先缓”。针阀上升、针阀室内的柴油被压回弹簧室过程中，缓冲活塞使泄油间隙逐渐减小，节流增大，针阀上升速度变缓。缓冲活塞作用原理a）针阀上升初期；b）针阀上升后期第60页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系
35、统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴预喷射过程泵喷嘴预喷射过程收缩活塞的功用：将喷射过程分成预喷射和主喷射两阶段。预喷射开始后，高压腔油压随着柱塞压油继续提高，达到一定压力时，收缩活塞瞬间下移，使高压腔油压瞬间下降，针阀关闭喷油孔，预喷射结束。预喷射后，由于收缩活塞的下移增加了喷嘴弹簧的预紧力，使主喷射阶段时，针阀开启所需的油压比预喷射过程高。收缩活塞作用原理a）预喷射开始；b）预喷射结束第61页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴预喷射过程泵喷嘴预喷射过程预喷射结束后，电磁阀仍然关闭，随着泵油柱塞继续压油，高压腔内油压立即重新上升，当油压上升到约30MPa时，针阀
36、再次上升开启喷油孔，主喷射阶段开始。在主喷射阶段中，最高喷油压力可达205MPa。ECU控制电磁阀开启时，高压腔柴油回流到进油管，压力迅速下降，喷嘴弹簧迅速使针阀关闭喷油孔，同时收缩活塞和缓冲活塞也回到初始位置，主喷射阶段结束。主喷射阶段第62页/共130页五、泵喷嘴电控燃油喷射系统3泵喷嘴电控系统泵喷嘴电控系统w泵喷嘴预回油过程泵喷嘴预回油过程进油阶段高压腔充满油后，或高速电磁阀关闭进油通道后，来自进油管的柴油全部经回油管流回燃油箱。除使多余的柴油经回油管流回燃油箱外，还可以冷却泵喷嘴、排除泵油柱塞处泄出的柴油、通过回油管节流孔分离来自进油管内的气泡。回油线路供油管回油管泵活塞节流孔泄油第6
37、3页/共130页六、单体泵电控燃油喷射系统1单体泵电控系统的优势单体泵电控系统的优势a单体泵电控系统是在泵喷嘴的基础上衍生出来，除了压力较泵喷嘴稍低一点外，其它功能基本和泵喷嘴相近，在货车、客车等大功率的中、低速柴油机上应用较普遍。a与泵喷嘴电控系统和共轨系统相比，单体泵电控系统具有成本低、性能可靠、寿命长、故障率低、维修方便等优点。第64页/共130页六、单体泵电控燃油喷射系统2单体泵电控系统单体泵电控系统a每个缸均配装一个电控单体泵。a经过一个低压输油泵将柴油加压，再经过单体泵加压，最高能够达到200250MPa的高压。a电磁阀控制其回油通道，电磁阀的关闭时刻即为单体泵供油的开始时刻，每次
38、关闭的持续时间决定供油量。1-高速电磁阀；2-柴油机；3-泵油柱塞；4-柱塞弹簧；5-滚轮体；6-滚轮传统电控单体泵第65页/共130页六、单体泵电控燃油喷射系统2单体泵电控系统单体泵电控系统a采用电控变量柱塞单体泵，使供油规律符合工作需要。a泵油行程开始阶段，由柱塞压缩较小泵油腔A中的柴油，供油量较少；后期柱塞带动增压套筒压缩较大泵油腔B中的柴油，供油量也较多。a利用高速电磁阀控制变量柱塞泵的回油通道，以控制其供油的开始与结束时刻。1-高速电磁阀；2-增压套筒；3-泵油柱塞；4-柱塞套筒第66页/共130页七、共轨式电控燃油喷射系统1共轨式电控系统类型共轨式电控系统类型w高压共轨系统：由高压
39、输油泵（压力在120MPa以上）直接产生高压燃油输送至共轨中，一般采用“时间-压力控制”方式，又称第一代共轨式电控燃油喷射系统。w中压共轨系统：由中压输油泵（1013MPa）将中压燃油输送到共轨中，采用带有增压作用的喷油器使喷油压力达到120-150MPa。一般采用“压力控制”方式，也是第二代共轨式电控燃油喷射系统。w压电式共轨系统：上述均属电磁阀式共轨系统，压电式共轨系统利用压电晶体作为执行元件，通过控制喷油器针阀的升程（或喷油开始与结束）来实现燃油喷射控制。压电式共轨系统也被称为第三代共轨式电控燃油喷射系统。第67页/共130页七、共轨式电控燃油喷射系统2高压共轨系统高压共轨系统a由油箱、
40、高压输油泵、共轨、喷油器和各种电子元件组成。1-ECU2-三通电磁阀3-油箱4-节流孔5-控制室6-控制活塞7-喷油器针阀偶件；8-喷油器9-共轨10-高压输油泵11-曲轴位置传感器12-凸轮轴位置传感器13-加速踏板位置传感器14-调压阀15-燃油压力传感器第68页/共130页2高压共轨系统高压共轨系统二位三通电磁阀式高压共轨喷油器a)电磁阀断电不喷油；b)电磁阀通电喷油1-共轨；2-内阀；3-外阀；4-电磁线圈；5-回油管；6-阀体；7-控制室；8-控制活塞；9-针阀；10-量孔 二位二通电磁阀式高压共轨喷油器1-控制信号线；2-进油通道；3-控制室；4-针阀；5-控制活塞；6-节流孔；7
41、-回油通道；8-电磁阀七、共轨式电控燃油喷射系统第69页/共130页七、共轨式电控燃油喷射系统3中压共轨系统中压共轨系统低压输油泵油箱燃油滤清器中压输油泵热交换器调压阀公共油轨回油管电磁阀和油压增压器喷油器蓄电池ECU第70页/共130页3中压共轨系统中压共轨系统1-增压活塞2-增压柱塞3-单向阀4-蓄压室5-针阀密封锥面6-喷油器针阀7-公共油轨8-电磁阀蓄压式电/液控制喷油器工作原理七、共轨式电控燃油喷射系统第71页/共130页七、共轨式电控燃油喷射系统4压电式共轨系统压电式共轨系统w对现代柴油机电控燃油喷射系统的要求对现代柴油机电控燃油喷射系统的要求实实现现预预喷喷射射、后后喷喷射射甚甚
42、至至多多次次喷喷射射功功能能，关关键键就就是是要要求电控系统的执行元件必须有很好的灵敏性求电控系统的执行元件必须有很好的灵敏性。a预喷射是指主喷射前百万分之一秒内向缸内喷射少量柴油。通过对预喷射量的控制来实现对着火延迟期内混合气形成数量的控制，从而达到防止柴油机工作粗暴、减小噪声的目的。a后喷射是指在膨胀过程中进行的喷射。后喷射的柴油燃烧放出的热量，可提高柴油机在缓燃期和补燃期的温度，从而降低HC和CO的排放量。a多次喷射是指在柴油机的1个工作循环内进行若干次（一般多于3次）喷射，可以根据柴油机工况对喷油速率和喷油规律进行精确控制。第72页/共130页七、共轨式电控燃油喷射系统4压电式共轨系统
43、压电式共轨系统w压电共轨系统的特点压电共轨系统的特点 a压电式共轨系统是指采用了压电技术的共轨系统，主要是控制喷油器的执行元件用压电元件取代了电磁阀，称为压电式喷油器。a喷射压力高：20200MPa弹性调节，最高喷射压力达到180MPa。a控制精度高、切换频率高：压电式喷油器每个工作循环喷射次数可达5次（电磁阀式喷油器为3次），最小喷射间隔时间可达0.1ms，最小喷射量可控制在0.5mm3以下。a响应速度快：压电元件施加电压以后的0.1ms内就会发生形变。a节能、寿命长，可使喷油速率、喷射规律以及精确度达到最优。第73页/共130页4压电式共轨系统压电式共轨系统奥迪V6轿车装用的3.0L TD
44、I柴油机压电式共轨系统 七、共轨式电控燃油喷射系统第74页/共130页4压电式共轨系统压电式共轨系统w压电式喷油器（分两类）压电式喷油器（分两类）a用压电元件控制油道的喷油器：此类喷油器的结构原理与前述采用电磁阀控制的喷油器基本相同，只是用压电元件取代了电磁阀。a用压电元件控制针阀升程的喷油器：喷油器针阀中部无承压锥面和相应的压力室，称之为无压力室喷油器（VCO喷油器）。VCO喷油器无增压功能，只适用高压柴油共轨系统。此类喷油器在直喷式的汽油机和柴油机上均已得到应用。七、共轨式电控燃油喷射系统第75页/共130页4压电式共轨系统压电式共轨系统1-石英测量垫片2-压电执行器3-外壳4-密封垫5-
45、紧固螺套6-针阀体；7-压杆8-压帽9-高压油管10-差动螺纹 VCO喷油器利用压电元件直接控制针阀升程来改变喷油孔流通截面，从而实现对喷油量的控制。针阀升程与施加在压电元件两端的反向电压成正比。七、共轨式电控燃油喷射系统第76页/共130页4压电式共轨系统压电式共轨系统VCO喷油器下部结构1-高压油管2-压电元件3-压帽4-碟形弹簧5-膜片6-磁铁；7-针阀位置传感器8-压杆9-针阀10-针阀体11-外壳给压电元件施加正向电压时，压电元件膨胀使针阀关闭；施加反向电压时，压电元件收缩使针阀开启。不喷油时，若依靠给压电元件施加正向电压将导致电能损耗，所以设有差动螺纹来调整压电元件的预压力。石英测
46、量垫片则用来精确测量差动螺纹的调整量。七、共轨式电控燃油喷射系统第77页/共130页1.加速踏板位置传感器功用：又称负荷传感器，用来检测加速踏板被驾驶员踩下的位置及位置变化。类型：电位计式、差动电感式和霍尔式。电位计式加速踏板位置传感器）传感器外形；）内部电路八、柴油机电控燃油喷射系统传感器第78页/共130页差动电感式加速踏板位置传感器：推杆与加速踏板联动，衔铁与推杆做成一体。当加速踏板的位置发生变化时，在两个线圈中移动，使两个线圈内的自感电动势发生一增一减的变化，根据输出端线圈的电压信号即可确定加速踏板的位置。差动电感式加速踏板位置传感器a）传感器外形；b）内部结构1-加速踏板；2-推杆；
47、3-加速踏板位置传感器；4-线束连接器；5-线圈；6-衔铁第79页/共130页霍尔式加速踏板位置传感器：利用霍尔效应原理来检测加速踏板的位置及其位置变化传感器永久磁铁安装在与加速踏板联动的轴上，霍尔元件则是固定的，见图；当加速踏板位置变化时，与加速踏板联动的轴就会带动永久磁铁转动，从而改变永久磁铁与霍尔元件之间的相对位置，使作用在霍尔元件上的磁场强度发生变化，结果导致霍尔元件输出的电压发生变化。霍尔式式加速踏板位置传感器 第80页/共130页2.凸轮轴/曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器：检测曲轴转角基准（G信号）。曲轴位置传感器：检测曲轴转角（Ne信号）。功用：产生的信号用于供（喷）油正时控制。
48、安装位置：曲轴、凸轮轴或飞轮处；安装在直列柱塞泵中的正时传感器，安装在分配泵内的泵角传感器，均是用来检测泵轴转角及其转角基准位置的传感器，与凸轮轴/曲轴位置传感器结构原理相同。类型：电磁感应式、霍尔式两种。八、柴油机电控燃油喷射系统传感器与汽油机完全相同!第81页/共130页3.供（喷）油量传感器功用：用来检测柴油机的实际供（喷）油量，产生的信号用来实现供（喷）油量的闭环控制。类型：直列柱塞泵供油齿条（或拉杆）位置传感器分配泵油量控制滑套位置传感器无压力室喷油器针阀升程传感器。供油齿条（或拉杆）和滑套位置传感器通常采用差动电感式（分差动自感式和差动变压器式）。针阀升程传感器通常采用霍尔式。八、
49、柴油机电控燃油喷射系统传感器第82页/共130页差动自感式位置传感器差动自感传感器1-线圈；2-铁心；3-衔铁；4-连接杆两个完全相同的线圈反向串接，并与两个标准电阻器接成测量（电两个完全相同的线圈反向串接，并与两个标准电阻器接成测量（电桥）电路，随衔铁移动，两个线圈产生的自感电动势一增一减；使桥）电路，随衔铁移动，两个线圈产生的自感电动势一增一减；使测量电路输出的电压也随之变化；测量电路输出的电压也随之变化；此电压信号大小与衔铁位移量此电压信号大小与衔铁位移量成正比。成正比。第83页/共130页差动变压器式位置传感器由由1 1个初级线圈和个初级线圈和2 2个次级线圈组成，初级线圈通电时，在个
50、次级线圈组成，初级线圈通电时，在2 2个次级个次级线圈内产生互感电动势，线圈内产生互感电动势，2 2个次级线圈反向串接，输出的差动电感个次级线圈反向串接，输出的差动电感随衔铁位移量而变化。随衔铁位移量而变化。差动变压器传感器1、3-次级线圈；2-初级线圈；4-衔铁差动变压器传感器输出特性横坐标：衔铁位移纵坐标：互感电动势第84页/共130页霍尔式针阀升程传感器1-传感器线束2-线束连接器3-弹簧4-霍尔元件5-弹簧座和永久磁铁6-喷嘴霍尔式针阀升程传感器霍尔元件通电后，当与针阀弹霍尔元件通电后，当与针阀弹簧座制成一体的永久磁铁移动簧座制成一体的永久磁铁移动时，使通过霍尔元件的磁场强时，使通过霍