高压共轨泵系统

客户服务中心2008-04-10玉柴欧三发动机培训资料——BOSCH高压共轨系统一、电控柴油机概述二、高压共轨电控系统组成结构三、燃油系统主要零部件介绍四、电控系统主要零部件介绍五、ECU控制策略六、故障诊断与排除BOSCH高压共轨系统柴油机电控系统的分类•柴油机电控喷油系统的开发研究从20世纪70年代开始，已经经历了三代：①、第一代：位置控制式电控柴油喷射系统保留了传统的喷油泵、高压油管、喷油嘴系统，将原来的机械调速器控制改为电子控制，使控制精度与响应速度得以提高；②、第二代：时间控制式电控柴油喷射系统利用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射；柴油机电控系统的分类Ⅰ、电控单体式喷油器系统此系统没高压油管，喷油泵、喷油嘴、电磁阀组合一起，每缸安装一组泵喷嘴，依靠安装在缸体上或缸盖上的凸轮轴摇臂驱动；Ⅱ、电控单体泵系统在每个单体泵上安装一个电磁阀，电磁阀的开关由ECU控制，利用高压油管，将单体泵与喷油器连接，高压燃油顶开喷油器针阀将燃油喷入汽缸；柴油机电控系统的分类③、高压共轨电控燃油喷射系统利用一个高压油泵，以一定的速比连续将高压燃油输送到共轨管内，高压燃油再由共轨送入各缸喷油器，ECU直接控制喷油器内的高速电磁阀，实现燃油定时、定量喷射；电控系统的组成控制器传感器执行器线束控制器ECU（1）•接收各种传感器信号和各种开关信号，并将它们进行处理、执行既定的程序，将运行结果作为控制指令输出到执行器。•以单片机为核心的控制器是柴油机电子控制系统的大脑；柴油机动力装置能否可靠、经济地运行，在很大程度上取决于该控制器；•由单片微型计算机、接口电路等硬件和软件组成。信息的采集、处理、传输和时间程序控制是该控制器的主要功能；•单片微型计算机的组成：硬件软件系统软件应用软件控制器ECU（2）•硬件构成了控制器的实体：结构•软件通过硬件来实现系统的控制与管理功能；是计算机控制管理功能的实施标志与依据；•硬件与软件之间的关系：–硬件的有效运行要靠软件实现，而软件的控制功能又要靠硬件来体现，二者相辅相成，同时并进中央处理（CPU）存储器定时器计数器输入/输出设备传感器•传感器实质就是一种转换器•作用：主要功能是检测发动机运行参数或状态；•原理：将非电量的有关参数或状态转化为电信号，然后不失真地将有关信息提供给控制器；执行器•柴油机电子控制系统实现对柴油机进行调控的最终手段，它按照控制器的“意图”动作；•控制器输出的控制决策信号一般很小，不能直接驱动执行电器，需要专门设置驱动电路；•执行器是柴油机电子控制系统的最后一个环节，也是控制系统对被控对象实施调控的唯一手段；柴油机电控系统工作流程（1）1、信号采集：传感器检测到的各种信号通过控制器的接口输入；2、比较分析：–在控制器的存储器中，存有所需的发动机调控参数或状态的目标数据；这些目标数据是柴油机的各种不同参数和最优运行结果的综合，一般是通过统计或实测而得到；–当传感器检测到的发动机的某一实际参数进入单片机控制器后，先与存储器中的相应参数和最优运行结果比较；柴油机电控系统工作流程（2）①如果二者相同，则整个柴油机电子控制系统保持原状态，发动机继续按先前状态运行；②当实际参数偏离目标参数时，单片机控制器则会根据偏离值的大小和极性（正或负），按一定的控制策略进行有关信息的处理；3、指令执行：ECU按其最佳值或计算后的目标值，把指令输送到执行器，执行器根据ECU的指令，控制喷油量和喷油定时。机械泵与电控泵的主要特点比较喷油量调节与控制•常规机械式燃油喷射技术：–驾驶员通过油门踏板及调速器拉动齿条控制的，属机械设定，无法兼顾整个柴油机运行工况；•电控高压燃油喷射技术：–驾驶员通过电子油门提供驾驶意图，操作轻松简便。–控制器ECU根据编程的控制策略来决定整个运行范围内的喷油量；可据转速、负荷状况与需要予以校正。–可以有几十种喷油量控制模式（稳态和瞬态）；燃烧更完全、柔和与平顺，更低的油耗、噪声和排放。–通过监测燃油温度、冷却水温、进气温度等对不同工况的喷油量进行自动控制与修正，确保了平衡与均匀性。机械泵与电控泵的主要特点比较喷油提前角调节•常规机械式燃油喷射技术：–喷油提前角由喷油泵提前器决定，其只随转速而变，且只能线性单调变化，不能实现理想的变化规律；•电控高压燃油喷射技术：–完全由控制器ECU自动控制，有更为宽广的自动调节范围→获得更好的燃烧、比油耗、噪声和排放。–通过燃油温度、冷却水温、进气温度等，对不同工况的提前角进行修正。–在整个运行范围内可根据速度、负荷状况，进行自动调节与校正。机械泵与电控泵的主要特点比较喷油压力调节•常规机械式燃油喷射技术：–喷油压力随转速和负荷而变，一旦喷油泵的调速器调节好，喷油压力不可再调节；而且低转速时喷油压力低；•电控高压燃油喷射技术：–完全由控制器ECU自动控制，确保全速全负荷时，有充足的喷油压力、喷油速率，确保额定功率并满足排放要求；并可在工作转速范围内保持高压喷射性能，改善低速烟度和比油耗。–起动时可获得更高的喷油压力，混合、雾化、燃烧和排放可大幅改善。–在整个运行范围内可据速度、负荷状况，自动选择独立可调的高喷油压力，获得最佳扭矩特性与最低的排放。机械泵与电控泵的主要特点比较怠速•常规机械式燃油喷射技术：–怠速由怠速弹簧控制，一旦设定，不可改变；其不能适应水温变化而改变怠速转速；也不能适应车辆附件功率变化要求而改变。•电控高压燃油喷射技术：–冷却水温越低，怠速越高。–怠速时开空调，怠速转速会自动上升。–驾驶室内可点动微调怠速转速升、降。电控柴油喷射的优越性（1）1、燃油经济性好，降低了噪音，提高了尾气排放标准；喷油压力高、喷射定时、定量，使得燃油雾化好、燃烧充分；2、电控柴油机运转平稳；解决了传统喷油泵高、低速时压差过大问题，也解决了柴油机运转不稳的问题；3、电控发动机工作可靠；当某些参数超过设定值时，ECU立即报警，同时控制执行器进行调节和修正，直到发动机工作正常为止；电控柴油喷射的优越性（2）4、具有诊断功能，减少了维修工作量；ECU对柴油机电控系统中的传感器、执行器和连接线路进行监测，当传感器及其连接电路出现故障时，ECU会确定故障，并以故障码的形式进行存储，为排除故障带来方便；5、对柴油机的调速可精确控制；在电控系统中，电子调速器代替了机械离心式调速器，燃油喷射量只与发动机负荷和转速有关；6、响应速度快，控制更为精确；采用了高速电磁阀与电子油门踏板，喷油迅速、断油时间准确，并解决了机械踏板时间滞后的问题；一、电控发动机定义二、高压共轨电控系统组成结构三、燃油系统主要零部件介绍四、电控系统主要零部件介绍五、ECU控制策略六、故障诊断与排除BOSCH高压共轨系统共轨系统工作原理•ECU根据各种传感器检测到的柴油机运行参数，与ECU中预先存储的参数值或脉谱相比较，按其最佳值或经过运算后目标值为指令输送到执行器；•执行器（喷油器电磁阀）根据ECU指令控制喷油量（电磁阀开启持续时间）和喷油正时（电磁阀开启始点）；高压共轨系统的结构组成电子控制部分燃油供给部分控制器线束传感器执行器高压部分低压部分回油管低压油管油水分离器滤清器油箱输油泵柴油滤清器共轨管喷油器高压泵高压油管高压共轨系统的特点（1）•高压共轨电控燃油喷射系统是一种燃油喷射压力与发动机转速无关的供油方式，即喷射压力的产生与喷射过程相互分开：–在该系统中，高压油泵把高压燃油输送到高压蓄压器（共轨管），油管内的高压燃油通过燃油分配器，按照发动机的喷油顺序，将高压燃油输送到喷油器；–喷油器内电磁阀根据ECU指令切断回油通路，高压燃油克服喷油器内弹簧预紧力而开启喷油；高压共轨系统的特点（2）•高压共轨系统是压力——时间控制式喷油系统：–高压油泵只是向共轨管供油以维持所必需的的油轨中油压，共轨管中的油压是通过燃油计量阀进行调节，以控制喷射压力大小，用电磁阀关闭时间长短控制喷油量；•高压共轨系统喷油压力大小独立于发动机转速和负荷，喷油正时、喷油压力与喷油持续时间可以在较宽的范围内选择。•共轨系统可以根据发动机的需要进行预喷射、主喷射和二次喷射；一、电控发动机定义二、高压共轨电控系统组成结构三、燃油系统主要零部件介绍四、电控系统主要零部件介绍五、ECU控制策略六、故障诊断与排除BOSCH高压共轨系统燃油系统平面图低压管路技术参数•目的：保证输油泵进口压力；油管内径允许油管长度允许压力燃油箱进油管≥10mm≤3m0.5～1.0bar≥11mm≤6m≥12mm≤9m燃油箱回油管≥9mm≤6m≤1.2bar≥10mm≤9m高压油泵作用：除将低压燃油加压成高压燃油外，还在于保证在快速起动过程和共轨管中压力迅速上升所需要的燃油储备、持续产生高压共轨管所需要的系统压力；高压油泵工作原理•由互相呈120度夹角的3缸径向柱塞组成，3个泵油柱塞由驱动轴上的凸轮驱动进行往复运行；•当柱塞向下运动时，为吸油行程吸油阀会开启，允许低压燃油进入泵腔；•当柱塞到达下止点时，进油阀将会关闭，泵腔内的燃油在向上运动的柱塞作用下被加压后输送到蓄压器中，等待喷射；高压油泵基本特点：①：3-缸径向柱塞高压油泵②：集成燃油计量阀，并由之控制轨压；③：集成齿轮输油泵；④：采用燃油润滑；⑤：最大允许轨压：1600bar齿轮输油泵•由高压泵轴驱动；•齿轮泵供油速率–240l/h（进油压力0.5barabs时）–367l/h（进油压力1.0barabs时）•齿轮泵允许进油温度：－25℃～75℃；齿轮输油泵工作原理在壳体内安装有两个互相啮合的齿轮，一个是主动齿轮，而另一个为被动齿轮；利用互相啮合反向转动的齿轮，将齿隙中的燃油从吸油端送往压油端；油路排空方法•低压油路：–拧松柴滤出口的过油螺栓至有油流出（不要拧掉），按压手油泵，直至拧松的精滤出口过油螺栓处不再有气泡冒出为止，然后扭紧该过油螺栓即可。最后注意清理排空时流到发动机和车架上的燃油。•低压油路排空：松开高压泵的进油口，压动手泵直到高压泵的进油口有燃油流出至无气泡状态；•高压油路一般无需人工排空，拖动马达高压部分将自行排空。喷油器•采取电控喷油器；•静态电阻：230毫欧；•作用：根据ECU发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入燃烧室；回油孔电接口标识进油孔喷油器内部构造进油口（共轨管来的高压油）针阀控制室回油口电磁阀针阀杆喷油器工作过程（1）•初始状态：当喷油器电磁阀未被触发时，小弹簧将电驱的球阀压向释放控制孔上，在控制腔内形成共轨高压；同样，喷嘴腔内也形成共轨高压，共轨压力对控制柱塞端面的压力和喷嘴弹簧的压力与高压燃油作用在针阀锥面上的开启力相平衡，使针阀保持关闭状态；喷油器工作过程（2）•喷油开始状态：当电磁阀被触发时，电驱将泄油口打开，燃油从阀控制室中流到上方的空腔中（从空腔通过回油管道返回油箱），使控制室压力降低；控制室压力降低，减少了作用在控制柱塞上的力，这时喷嘴针阀被打开，喷油器开始喷油；喷油器工作过程（3）•喷油结束状态：电磁阀一旦断电不被触发，小弹簧力会使电磁阀电驱下压，球阀将泄油孔关闭；泄油孔关闭后，燃油从进油孔进入控制室建立起油压（这个压力为油轨压力），这个高压作用在控制柱塞端面上，油轨压力加上弹簧力大于针阀锥面上的压力，使喷嘴针阀关闭；喷油器工作特性•喷油器根据ECU发出的喷油脉冲信号进行喷油：–喷油起点由指令脉冲起点控制；–喷油量由指令脉冲的宽度控制；•喷射压力为轨管中燃油压力：–由ECU发出的共轨压力指令通过高压油泵控制；喷油器开始喷油的必要条件•共轨压力超过200bar：–燃油压力在200bar下，ECU不会发出喷油指令，喷油器电磁阀不会打开！•同步信号正常：–曲轴、凸轮轴传感器信号正常；共轨管•也称之高压蓄压器，是一根锻造钢管，油轨内径为10mm，各缸喷油器通过各自的油管与油轨连接；•作用：①积累与分配高压燃油；②降低压力波动；–柱塞的间歇性供油产生的波动；–喷油器的短暂喷射产生的波动；共轨管•泄压阀：作用：当压力限定值被超出时，泄压阀通过打开溢流口来限制油轨中的压力原理：通过柱塞的椎形头部与阀体的密封