柴油机电控喷射系统.

9第9章电子控制柴油喷射系统第9章电子控制柴油喷射系统9.1电子控制柴油喷射系统概述9.2高压共轨电子控制柴油喷射系统9.3丰田汽车公司的电控式柴油机9.4柴油机电子控制系统的故障诊断9第9章电子控制柴油喷射系统9.1电子控制柴油喷射系统概述传统的机械式柴油供给系统的两个弊病：(1)供油量的调节滞后（转速-离心力-供油拉杆）。(2)与发动机实际运转工况不能实时对应。9第9章电子控制柴油喷射系统9.1.1电控柴油喷射系统的出现：(1)动力性、经济性、排放性得以提高。(2)反应速度快。(3)具有自我保护功能和故障诊断功能。(4)控制策略灵活。9第9章电子控制柴油喷射系统9.1.2电子控制柴油喷射系统的类型两大类，位置控制系统、时间控制系统。位置控制系统——第一代电控柴油喷射系统。不改变传统喷油系统的工作原理和基本结构。（油量调节套筒、柱塞式喷油泵的供油齿杆的位置等）优点：生产继承性好；缺点：响应仍然较慢，很难提高喷射压力。9第9章电子控制柴油喷射系统时间控制系统——第二代电控柴油喷射系统。在高压油路中，利用电磁阀直接控制喷油的开始时间和结束时间，以改变喷油量和喷油定时。优点：直接控制、响应快。缺点：无法灵活调节喷油压力。9第9章电子控制柴油喷射系统共轨式电控燃油喷射系统——第三代电控柴油喷射系统（控制策略仍为时间控制系统）。用一个设置在喷油泵和喷油器之间的、具有较大容积的共轨管（高压存储器），再通过高压油管输送到每个喷油器上，由电磁阀控制喷射的开始和终止。电磁阀起作用的时刻决定喷油定时，起作用的持续时间和共轨压力决定喷油量。按其共轨压力分为高压共轨（160MPa）、中压共轨和低压共轨三种。9第9章电子控制柴油喷射系统9.1.3电子控制柴油喷射系统的基本原理由传感器、电控单元(ECU)和执行机构三部分组成。传感器采集转速、温度、压力、流量和加速踏板位置等信号，并将实时检测的参数输入计算机；ECU是电控系统的“指挥中心”，对来自传感器的信息与储存的参数值进行比较、运算，确定最佳运行参数；执行机构按照最佳参数对喷油压力、喷油量、喷油时间、喷油规律等进行控制，驱动喷油系统，使柴油机工作状态达到最佳。9第9章电子控制柴油喷射系统9.2高压共轨电子控制柴油喷射系统组成：低压油路、高压油路、传感与控制。图9－1高压共轨电控柴油喷射系统9第9章电子控制柴油喷射系统什么叫总线？•BUS：通过分时复用的方式，信息的传输线。是电脑中传输数据的公共通道。•数据总线、地址总线、控制总线。•举例：通用串行总线USB（UniversalSerialBus）9第9章电子控制柴油喷射系统总线具体的工作过程•当总线空闲（其他器件都以高阻态形式连接在总线上）且一个器件要与目的器件通信时，发起通信的器件驱动总线，发出地址和数据。其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到（或能够收到）与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送器件完成通信，将总线让出（输出变为高阻态）。•与“送信”是否类似？9第9章电子控制柴油喷射系统CAN总线：ControllerAreaNetwork总线。控制器局域网汽车环境中的微控制器通讯在车载各电子控制装置ECU之间交换信息,形成汽车电子控制网络，大大减少了线束。9第9章电子控制柴油喷射系统CAN-BUS•实时数据总线，不需要给出信号接受者的地址.•信号发送者将安全编码后的数据发给所有的接受者。每个信号接受者从总线上读取其所需的数据。9第9章电子控制柴油喷射系统电控柴油喷射系统使用的传感器•共轨压力传感器•柴油温度传感器•凸轮轴转速传感器•进气温度传感器•增压压力传感器•空气流量计•行驶速度传感器•加速踏板传感器•曲轴转速传感器•水温传感器9第9章电子控制柴油喷射系统•预热时间控制器•调压阀•电控喷油器•增压压力执行器•废弃再循环执行器•电动输油泵电控柴油喷射系统使用的执行器9第9章电子控制柴油喷射系统9.2.2采用三个径向布置的柱塞泵油元件9，由偏心凸轮8驱动。9第9章电子控制柴油喷射系统图9－3调压阀9第9章电子控制柴油喷射系统3.存储高压油，保持压力稳定。共轨管上安装有压力传感器2、限压阀3和流量限制器4。图9－49第9章电子控制柴油喷射系统图9－5共轨压力传感器用螺纹6紧固在共轨管上，其内部的压力传感膜片4感受共轨压力，通过分析电路，把压力信号转换成电信号传至ECU进行控制。9第9章电子控制柴油喷射系统限压阀(见图9－6)的作用是限制共轨管中的压力。当压力超过弹簧5的弹力时，阀门2打开卸压，高压油经通流孔3和回油孔8流回油箱。图9－6限压阀流量限制器(见图9－7)的作用是防止喷油器出现持续喷油。9第9章电子控制柴油喷射系统4.电控喷油器电控喷油器是共轨柴油喷射系统的核心部件，其作用是准确控制向气缸喷油的时间、喷油量和喷油规律。图9－8电控喷油器9第9章电子控制柴油喷射系统5.传感与控制部分传感与控制部分包括传感器、电控单元(ECU)和执行机构。高压共轨喷油器的喷油量、喷油时间和喷油规律除了取决于柴油机的转速、负荷外，还跟众多因素有关，如进气流量、进气温度、冷却水温度、燃油温度、增压压力、电源电压、凸轮轴位置、废气排放等。所以，必须采用相应传感器，采集相关数据，其采集的数据量达15000个／s。传感器的结构和原理与电控汽油喷射系统的传感器的基本相同。9第9章电子控制柴油喷射系统9第9章电子控制柴油喷射系统图9－9丰田ECD的控制系统的组成9第9章电子控制柴油喷射系统图9－10丰田ECD的构成9第9章电子控制柴油喷射系统9.3丰田汽车公司的电控式柴油机1.喷油量的控制如前所述，分配式喷油泵的喷油量，通过移动控制套筒加以调节。以往的机械式控制装置，把加速踏板、离心式调速器(高速时起作用)和各种弹簧组合起来，移动控制套筒。如图9－11所示，在ECD系统中，ECU根据加速踏板位置传感器和发动机转速传感器的信号，首先算出基本喷油量，其次，根据来自水温传感器、进气温度传感器、进气压力传感器和起动机等的信号，对这个基本喷油量加以修正，再经来自溢流环(控制套筒)位置传感器的信号的进一步反馈修正后，才决定最佳喷油量。9第9章电子控制柴油喷射系统图9－11基本喷油量的计算和修正9第9章电子控制柴油喷射系统图9－13(a)结构；(b)内部接线9第9章电子控制柴油喷射系统2.怠速转速等的控制以往的机械式调速器除了具有限制空转最高转速的离心式调速器之外，还含有调节启动、怠速和部分负荷等工况下的喷油量的弹簧，结构很复杂。怠速拟定、低温时通过蜡式节温器对快速怠速的拟定以及使用空调器时通过膜片拟定怠速增量等，都分别由另外的机械进行调节。因此，这些机构的拟定值，随着时间的推移，也会失常。9第9章电子控制柴油喷射系统3.喷油时刻的控制机械式供油提前角自动调节器的喷油时刻取决于喷油泵的供油压力，而供油压力则是随着发动机转速和喷油量的变化而改变，因此，只能对喷油时刻进行粗糙的线性调节。但是，就电子控制式而言，由于用电子计算机计算喷油时刻，并能自由地调节喷油正时器，故能够进行精确控制。9第9章电子控制柴油喷射系统图9－14喷油时刻的调节9第9章电子控制柴油喷射系统图9－15喷油时刻的决定9第9章电子控制柴油喷射系统4.进气节流控制进气歧管的空气通路分成主、副两支，并在两支通路上分别设置大直径的主节气门和小直径的副节气门。副节气门按全开、半开和全闭三种情况调节。设置副节气门的目的是为了在发动机暖机后怠速运转时减少进气量，以降低发动机爆发压力、振动与噪声，并在发动机停止时切断充气。9第9章电子控制柴油喷射系统图9－16进气节流系统9第9章电子控制柴油喷射系统5.自我诊断和安装装置与汽油机电子控制系统的情况相同，柴油机电子控制系统采用亮灯报警，表示有异常发生。此外，利用氧传感器检查器，能够找出异常的地方。诊断项目装置有进气压力传感器、水温传感器、进气温度传感器、车速传感器、起动机开关、空调器开关、空挡开关、溢流传感器、促动器、溢流位置传感器、加速踏板位置传感器、转速传感器、喷油正时控制阀和喷油正时器位置传感器。当发动机的转速超过5600r/min或者发动机调速失灵时，系统具有使发动机停止的安全功能。9第9章电子控制柴油喷射系统9.4柴油机电子控制系统的故障诊断9.4.1故障自诊断1.故障自诊断的内容(1）发现故障。柴油机在正常运转情况下，输入电控单元的各种传感器电平信号是处在一定范围内的。一旦出现该范围外的信号，电控单元即诊断为故障信号。但对开环控制系统中的执行器，由于只接收电控单元信号，不反馈“执行”情况，故需设置专门电路来检测执行器的工作情况。9第9章电子控制柴油喷射系统(2）故障分类。制造厂在设计自诊断系统时，预先根据不同的故障部位信号的输入、输出电平信号，将故障代码编制在程序中。电控单元一旦发现故障，立即按故障信号对号入座，并编上预定的故障代码。(3）故障储存。为了给维修人员提供方便，通常将上述的故障代码存入存储器中。即使在电源钥匙开关（俗称点火开关）断开的情况下，电控单元的存储器电源仍处在通电状态下，不会失去已存储的故障代码。9第9章电子控制柴油喷射系统(4）故障报警。当电控单元检测到故障后，通过设置在仪表板内的报警灯向用户报警，或通过液晶显示仪直接以文字的形式向用户报警，同时还显示故障部位。(5）应急反应。汽车在运行中如果发生故障，为了不妨碍正常行驶，电控单元通常采用应急反应措施，即利用预编程序中的代用位（标准值的电平信号）进行计算，以保证正常的行驶功能。停车后再由用户或维修人员进行检修。9第9章电子控制柴油喷射系统2.故障自诊断的工作原理1）柴油机运行时，如果传感器电压信号多次或持续一定时间超出了规定范围，则自诊断系统诊断为故障信号。以图9－17所示的冷却液温度传感器的故障诊断为例，正常工作时，其输出电压应在0.15～4.85V范围内。如果输出电压低于0.1V(相当于冷却液温度高于139℃）或高于4.8V（相当于冷却液温度低于-50℃），则系统诊断为故障信号。9第9章电子控制柴油喷射系统2）柴油机运转时电控单元按柴油机工况的要求不断地向执行器发出各种指令。但开环控制系统中的执行器不可能反馈“执行”情况信息，需增加专用电路监视其工作情况，并对执行器故障采取相应措施。9第9章电子控制柴油喷射系统3.自诊断故障代码的读取通常诊断的输出接口由检查发动机(CHECKENGINE)警告灯、超速挡指示灯、ABS警告灯、电控单元检测插座、故障诊断插座(TDCL）等组成（如图9－18所示）。警告灯或指示灯作为指示有无故障的标志，一般位于汽车仪表板上（如图9－18(a)所示）；电控单元检测插座一般位于发动机舱内。当将检测插座与检测端子TE对地短接后（如图9－18(b)所示），发动机警告灯会闪烁，闪烁次数即为故障代码。故障诊断插座通常位于仪表板下方，它是电控系统诊断信号的专用连接器，主要用于与专用的车外故障诊断仪（也称电脑解码器）相连接，进行车外诊断，以扩充随车诊断系统的诊断信息和诊断功能。它也可用于随机诊断，这时它的作用完全同电控单元检测插座。9第9章电子控制柴油喷射系统1）如图9－19所示，汽车正常行驶中，若发现发动机警告灯持续点亮，意味着存在故障。为读取故障代码，先将电源钥匙开关置于“OFF”，用一根导线连接故障诊断插座（或检测插座）内的TE1和E1。在读取故障代码之前，要使柴油机处于规定的状态：蓄电池电压大于等于11V；松开油门；变速器置空挡；关闭所有附属电器设备；柴油机为热机状态。在以上状态下，将电源钥匙开关置于“ON”，但不启动柴油机。读取故障代码的方法有以下三种。9第9章电子控制柴油喷射系统图9－19故障代码显示（a）正常；（b）显示故障代码9第9章电子控制柴油喷射系统(1)用仪表板上“检查发动机”警告灯的闪烁规律读取。如图9－19(a)所示，若电控系统工作正常，电控单元内存无故障代码，则警告灯以每秒5次的频率连续闪烁。若电控单元内存有故障代码，则警告灯以每秒2次的闪烁频率连续闪烁，将两位数组成的故障代码的十位数和个位数，先后用警告灯的闪烁次数表示出来（见图