依维柯柴油机(索菲姆发动机)

南京依维柯索菲姆电控共轨柴油机及整车匹配技术资料一、引言共轨柴油喷射系统（mon Ｒａil Sｙsｔeｍ）就是随着世界范围内对柴油机排放要求得提高以及电子控制技术得发展而产生得新一代燃油系统,它相对于其她燃油系统,在排放、噪声、振动与经济性等要求方面，具有极大得优越性.欧美汽车发达国家已研制出成熟得共轨柴油机,并在汽车上获得应用。

相比而言,我国对于共轨柴油喷射系统得研发与应用，还差距甚远。

南京依维柯公司为了满足中国实施得柴油车欧Ⅲ排放标准要求，从依维柯公司引进了索菲姆8140、43S发动机,它就是国内首例达到欧Ⅲ排放标准得小型柴油机。

引进之初，依维柯公司与博世公司都持谨慎态度，因为索菲姆8140、4３S共轨发动机比之前以凸轮轴驱动得索菲姆2、8L柴油喷射系统,在共轨、电控技术以及对中国燃油品质与环境适应性要求方面，难度大很多。

南京依维柯公司经过严格得二次开发，国产化索菲姆８１40、43S发动机已经正式下线，装配该发动机得都灵V汽车也已投产并取得了很好得市场表现。

二、柴油发动机得电控共轨技术(一)概述为了降低排放中得微粒,要求特别高得喷射压力。

如图1,索菲姆８140、43S柴油发动机采用博世EDCMS６、3电控共轨系统（注：EＤC就是EｌeｃｔronicDｉeselContrｏl得缩写，６、３代表控制单元得版本），它能适应柴油机高度复杂得控制需要,最高喷射压力可达135M Ｐa，最高转速可达60０0r/miｎ。

其中,“燃油轨(共轨）”就是储存燃油得公共油轨,它使喷射时间能够自由地组织,完全与系统压力独立。

“高压泵”用来生成喷射压力，它与燃油得喷射过程就是独立得,生成得高压燃油被储存在共轨中等待着喷射。

“电磁喷油器"具有预喷功能，在主喷之前1％秒内,少量得燃油被喷进了气缸压燃,预加热燃烧室.预热后得气缸使主喷射后得压燃更加容易，缸内得压力与温度不再就是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。

在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧,将缸内温度增加20０℃~2５０℃，降低了排气中得碳氢化合物。

“电子控制单元ECU”就是共轨系统得控制中心，它计算需要得燃油喷射量、喷射始点与喷射压力，控制喷油器中得电磁阀得动作,使得每一气缸得燃油喷射始点就是完全独立控制得。

二、发动机得基本参数索菲姆8１40、43Ｓ共轨发动机得基本参数见表1及图2、图3。

三、电控共轨系统得架构如图4，就是索菲姆8１40、４3S发动机共轨燃油系统得架构,分为燃油供应系统与电子控制系统两部分，系统零部件得组成及在汽车上得布置见图5。

（四)电子控制策略索菲姆8140、43S发动机油门得控制方式为电子控制（线控)，取消了传统得拉丝控制,信号传递快。

控制单元具有控制与诊断功能,能对系统中其她零部件实行闭环控制，并对系统执行许多精密得诊断。

它根据从各个传感器监测到得各种参数进行计算分析、判断并下达控制指令给各个执行器(如喷油器等)。

由于采用电子控制，因此，可控制得范围较广。

系统主要得控制策略包括以下方面：1.自诊断—-闪烁代码控制单元自诊断系统检测来自各个传感器得发信号，并将它们与限定值进行比较，如果超出，则记录相应得故障代码，该代码以不同得闪烁频率被仪表指示灯显示。

2.燃油温度当在柴油滤清器上探测到燃油温度超过75℃时，控制单元控制压力调节器降低管道压力（不修正喷射）.假如温度超过9０℃时,则功率将低60%。

3.燃油喷射量控制单元根据来自传感器得信号与map值，控制压力调节器、在２200rpｍ改变预喷时间及改变主喷时间。

4.怠速调整控制单元处理来自各种传感器得信号并调节燃油得喷射量、控制压力调节器得压力、改变电磁喷油器得喷射时间并保持蓄电池电压在一定范围。

5．调节发动机转速平滑过渡（防锯齿)控制单元处理从传感器收到得信号，通过压力调节器与电磁喷油器打开时间来决定将要喷射得燃油量，以保证在转速提高时调节发动机匀速地增加转速.6．加速排放烟度在急加速时,根据从电位计（加速踏板传感器）与发动机转速收到得信号，控制单元控制压力调节器、改变电磁喷油器得喷射时间，以决定最适宜得喷油量。

7．空调系统得执行控制单元操作空调压缩机:(1)当按压相应得空调控制开关时,控制压缩机得接通／断开;（2）在急加速或满负荷要求或发动机冷却温度到达接近105℃时，立即切断压缩机(将近6秒)。

8。

燃油泵控制与速度无关，电子控制单元：（１)当钥匙接通时向燃油泵供电;（2)假如发动机在几秒钟内没有起动，则切断燃油泵得电源。

9。

气缸位置在发动机得每一个循环行程内,控制单元识别哪一缸在做功行程并操作适当气缸得喷射次序. 1０。

预喷与主喷得提前角按照来自各个传感器得信号，包括装在控制单元中得绝对压力传感器，控制单元根据内部脉谱图来决定最适宜得喷射点。

1１.喷射压力得闭环经过对来自各个传感器信号得处理来决定发动机负载，并根据发动机负载，控制单元操作调节器获得最适宜得管道压力.12。

燃油供应正确供油可以避免噪音、排烟、过载、过热与增压器超速，供油得计算与加速踏板位置、发动机转速与进气量有关,水温影响输出结果就是否正确。

在以下情况下供油可以被修正:（1)外部装置(ＡBS）、ABD、EDB得动作；（2）严重故障降低了负载或发动机停机.通过测量空气量与温度决定了进气量之后，控制单元计算响应得燃油量以喷进相应得气缸(mg/每次供油）,并考虑柴油温度。

以这种方式计算得燃油量首先转换成体积(mm3/每次输送),然后转换为节气门开度或喷射持续时间。

13．根据水温校正流速冷态发动机在运转时具有较大得阻力,摩擦力较高,机油粘性仍然很强,各种公差也不最优化。

另外,将要喷射到金属表面压缩得燃油也仍然就是冷得.对于冷态发动机得供油所以比热机得供油要多.１4。

喷射提前角从一个喷油器到下一个喷油器得提前角就是不同得，从一个气缸到另一个气缸得提前角也就是不同得，其计算与发动机负载有关。

在加速阶段内,控制单元按照水温适当地修正提前角,以获得较低得排放、噪音与超负载以及更好得汽车加速。

一个极端得大得提前角就是基于水温来设置起始得。

从供油开始得反馈就是通过改变喷油器电磁阀得电阻来提供得。

15.速度管理/最高转速限制电子速度管理对怠速与最高车速、所有速度进行管理，在通常情况下,它就是稳定得,而机械管理器就是不精确得.根据转速，控制单元执行两个动作策略：在4２50r/mｉn，控制单元通过减少电磁喷油器得打开时间来降低燃油流量;当超过5000r/miｎ时,它使电磁喷油器不工作.1６．发动机起动在发动机最初几个运行过程中，烟度与1号气缸识别得信号（飞轮传感器与凸轮轴传感器)就是同步得,加速踏板信号在起动时就是被忽略得。

起动供油得设置仅仅按照水温，通过特殊得脉谱。

当控制单元探测到这个速度以及飞轮得加速度，就可以认为发动机在起动了，并不再由起动机来驱动,它再次使加速踏板起作用.１７。

冷/热起动假如任何三个温度传感器（水、空气或柴油）之一记录到温度低于10℃,则预热被激活.当钥匙接触使预热指示灯点亮并保持一段与温度对应得时间时(此时加热器在进气歧管中加热空气），然后闪烁,这时才可以起动发动机。

当起动机正在运转时，该指示器熄灭，此时加热器继续被通电某一段时间(变化得）进行预热。

假如,指示器一直闪烁，发动机在2０~2５秒内没有起动，则动作被取消以便不耗费蓄电池电量,预热曲线也与蓄电池电压相对应。

假如提到得温度全部超过1０℃，当钥匙接触使指示灯点亮持续将近2秒进行短暂得检测，然后熄灭,这时才可以起动发动机。

18．运转/运行后当钥匙接触,电子控制单元传输信号至存储器，当发动机在最后停机进入主存储器时,并进行系统诊断。

一旦用钥匙关闭发动机，则控制单元通过主继电器保持几秒得供电。

这使微处理器能够从主存储器中将一些数据（变化得型号）转换为固定得,它们可以在EEPROＭ上被删除与重写，以便可以用作下一次得起动。

这些数据基本包含:(1）不同得设置（发动机怠速调整，等等)；(2）一些零部件得设置；(３）故障记忆.该过程将持续几秒钟,通常从2～7秒(根据保存得数据量），之后,ECU会发出一个指令到主继电器并使ECU从蓄电池上切断。

19．降速/断油万一发动机过热,就要修正喷射，减少供油以改变节气门得开度,使其与冷却液温度成比例。

在释放加速踏板得相位内（汽车滑行）,控制单元通过控制燃油压力调节器,切断电磁喷油器得供油;在到达怠速之前部分地恢复电磁喷油器得供油。

20.气缸平衡单个气缸平衡有利于提高舒适性与操纵性。

该功能允许单独地、定制地控制燃油输送以及每一个气缸得开始输油，尽管从一个气缸到另一个气缸就是不同得，以补偿喷油器得液压公差.在不同喷油器之间得流量差异（输送规格）,可以被控制单元直接评估。

该信息就是由Ｍodus 在装配时读取每一个喷油器得条形码而提供得.根据从传感器收到得信号,控制单元通过改变进入单个电磁喷油器中得喷油量（喷射时间)来控制怠速时得扭矩均匀。

２1。

冷却风扇控制当冷却液温度超过９8℃时电控中心将使风扇工作。

２２.跛行功能通常情况下，系统发生故障时，自动将发动机转速控制在1５00ｒ/min,以使驾驶员能将车开到就近得维修中心进行维修.机得使用要求，并为其她整车厂利用共轨柴油机提供了参考。

三、电控共轨发动机匹配整车得技术由于索菲姆8140、4３S共轨发动机就是在索菲姆机械2、８升柴油机得基础上，通过将传统机械式燃油喷射系统改为博世共轨喷射柴油喷射系统及发动机管理系统、并对气缸盖等相关部件进行相应改进而成得，它与仍在生产得索菲姆2、8L机械柴油机有较大得继承性与通用性，所以将它应用到南京依维柯都灵V汽车上时,在安装布置方面并未遇到太多困难，汽车动力性能与环保性能也有提高,而困难之处有三个方面：一就是如何使发动机共轨零件与汽车外围共轨零件按规定得控制策略进行连接，使整个共轨系统得以有效运行；二就是使汽车适应中国柴油品质与气候条件；三就是建立EOL（End Of Line)工作站,以满足电控单元得在线自动化编程.因此可以说，索菲姆8１40、４3Ｓ共轨发动机匹配整车就是一个复杂得系统工程。

(一)共轨系统专用零件得布置及技术特征如图6,共轨系统专用件分为发动机件与汽车外围件，前者就是固定得，后者得选择与布置则因车而异.根据都灵Ｖ汽车得结构，共轨系统专用件被合理布置，分成发动机部件、底盘部件、发动机舱部件与驾驶室部件四个部分.1．发动机共轨专用件如图7,索菲姆8140、43S发动机上,分布着8个共轨专用件,其技术特征介绍如下.①凸轮传感器它就是感应型传感器，安装在凸轮盖上。

皮带轮作为声轮，上面有5个齿,即４+1用于相位识别,传感器得信号使电控单元在起动得同时识别发动机得相位，清楚哪一缸喷射。

②飞轮传感器它与凸轮传感器就是相同得零件，安装在飞轮壳上。