第章柴油机电控燃油系统

1—高压油泵 2—燃油切断阀 3—调压阀 4—柴油滤清器 5—油箱（内有输油泵和粗滤器） 6—ECU 7—蓄电池 8—高压共轨 9—共轨压力传感器 10—燃油温度传感器 11—喷油器 12—冷却液温度传感器 13—曲轴位置传感器 14—加速踏板位置传感器 15—凸轮轴位置传感器
16—空气流量计 17—增压压力传感器 18—进气温度传感器 19—涡轮增压器
（2）燃油供给系统
燃油供给系统的组成如图8.17所示， 其主要部件是高压油泵、高压共轨和喷 油器。
根据控制方式的不同，柴油机电控
燃油系统又可分为位置控制方式、时间 控制方式和时间—压力控制方式等。
8.1.3 柴油机电控燃油系统的组成
柴油机电控燃油系统不论其类型如 何，均由传感器、电控单元（ECU）与 执行器三部分组成。
1．传感器
常见的传感器主要有以下几种。
（1）燃油温度传感器 （2）冷却液温度传感器 （3）机油温度传感器 （4）空气温度传感器
滑套由供油正时调节器控制作上下移 动，从而达到改变柱塞预行程和供油始点 的目的。
滑套上移，预行程增加，供油推迟； 反之，预行程减小，供油提前。
图8.2 滑套式电控供油正时调节机构
1—柱塞套 2—滑套 3—油量调节齿杆 4—柱塞 5—喷油泵凸轮轴 6—供油正时调节器 7—滑套调节轴 8—电子调速器 9—齿杆位移传感器 10—回油孔
① 宽广的应用领域。小型乘用车、重型
载重车、内燃机车和船用柴油机，都可 以采用电控高压共轨喷射系统。
② 极高的喷油压力，最高可达200MPa。
③ 喷油始点和喷油终点可以根据工况而 改变。
④ 容易实现预喷射和多次喷射，既可降 低柴油机排放污染，又能保证优良的动 力性和经济性。
⑤ 共轨系统中的喷油压力柔性可调，可 根据不同工况实现最佳喷射压力，从而 优化柴油机综合性能。
（1）电控系统
电控系统由各种传感器、ECU和执行 器组成。
其主要的功能是根据传感器的信号， 由ECU计算出最佳喷油时间和最合适的喷 油量，并且计算出在什么时刻、在多长的 时间范围内喷油，并据此向喷油器发出开 启或关闭电磁阀的指令，从而精确控制柴 油机的喷射过程（见图8.16）。
图8.16 电控共轨喷射系统的控制框图
1—分配泵 2—供油正时调节电磁阀 3—油 量调节电磁阀 4—电子停油装置 5—ECU
8.3.2 时间控制式电控分配泵系统
1．时间控制式轴向柱塞分配泵系统
图8.7所示为日本电装（Nippon-Denso） 公司开发的ECD-V3型时间控制式轴向柱塞 分配泵系统。
供油量的改变采用时间控制方式。
当油量调节电磁阀关闭时，柱塞顶
图8.9 电控泵喷嘴
1—滚柱式摇臂 2—球销 3—泵活塞 4—活塞弹簧 5—电磁阀 针阀 6—喷嘴电磁阀 7—回油管 8—收缩活塞 9—供油管 10—喷嘴弹簧 11—针阀缓冲元件 12—缸盖 13—针阀 14—隔热密封垫 15—O形环 16—高压腔 17—喷射凸轮
图8.10 电控泵喷嘴高压腔进油阶段
高速电磁阀关闭，高压腔内压力上升。
当压力达到18MPa时，预喷射开始，如图 8.11所示。
高压腔达到一定油压时，收缩活塞向下运 动，高压腔的容积突然增大，燃油压力瞬间下 降，喷嘴针阀关闭喷油孔，预喷射结束。
图8.11 电控泵喷嘴预喷射阶段
1—泵活塞 2—电磁阀座 3—电磁阀针阀 4—供油管 5—喷油针阀 6—高压腔 7—喷油凸轮
⑥ 由电控喷油器控制喷油，其控制精度 较高，循环喷油量变动小，各缸供油不 均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振 动。
8.5.1 电控共轨喷射系统的组成与原理
1．电控共轨喷射系统的组成
电控共轨喷射系统包括电控系统和 燃油供给系统两大部分，其组成部件如 图8.15所示。
图8.15 电控共轨喷射系统的组成
图8.13 电控泵喷嘴主喷射阶段
1—泵活塞 2—高速电磁阀 3—喷嘴弹簧 4—喷嘴针阀 5—高压腔
8.4.2 电控单体泵系统
1．电控单体泵系统的组成
电控单体泵机械液力系统的结构如 图8.14所示。
图8.14 电控单体泵系统示意图
1—喷油器 2—高压油管接头 3—高压油管 4—螺纹接头 5—行程限止器 6—针阀 7—盖板 8—泵体 9—柱塞顶部高压腔 10—柱塞 11—柴油机体 12—滚轮挺柱销 13—凸轮 14—弹簧座 15—电磁阀弹簧
传感器 13—离合器、制动和排气制动开关 14—操纵板 15—警告灯和故障诊断座 16—车速表 17—ECU 18—进气温度传感器 19—增压压力传感器 20—涡轮增压器 21—电门开关 22—蓄电池
这种系统是对传统的机械式喷油泵
进行的改进，在喷油泵中增设了控制油 量拉杆的电控调速机构，以及控制柱塞 滑套的电控供油正时调节机构。
16—高速电磁阀 17—衔铁板 18—中间板 19—密封圈 20—进油口 21—回油口 22—柱塞导向套 23—挺柱弹簧 24—挺柱体 25—弹簧座 26—滚轮挺柱 27—滚轮
2．电控单体泵系统的工作原理
电控单体泵系统的供油量与供油正 时均由高速电磁阀根据ECU的指令来控 制，高速电磁阀通过针阀来控制柱塞顶 部空间中的燃油压力。
8.4.1 电控泵喷嘴系统
1．电控泵喷嘴系统的组成
电控泵喷嘴系统核心部件是泵喷嘴。 通常安装在气缸盖上，每缸一个泵喷 嘴，由顶置式凸轮机构直接驱动。
2．电控泵喷嘴的工作原理
（1）高压腔进油阶段
泵活塞在活塞弹簧压力作用下向上移 动，高压腔内容积增大。
喷嘴电磁阀不动作，电磁阀针阀处于 初始的开启状态，供油管到高压腔的通道 打开，使柴油进入高压腔（见图8.10）。
（5）空气流量计 （6）加速踏板位置传感器 （7）针阀升程传感器 （8）冷却液位传感器 （9）曲轴位置传感器
（10）凸轮轴位置传感器 （11）共轨压力传感器 （12）燃油压力传感器 （13）机油压力传感器 （14）进气歧管压力传感器 （15）大气压力传感器 （16）氧传感器
8.2 电控直列泵系统
图8.6所示为位置控制式分配泵的工 作原理。
油量调节电磁阀控制调节轴旋转，
拉动油量调节套使其沿分配泵柱塞左右 移动（见图8.5），以改变分配泵的供油 量；供油正时控制电磁阀接在分配泵液 压提前器的旁通油路中，在ECU控制下 改变开度，控制作用在提前器柱塞上的 压力，以改变供油正时。
图8.6 位置控制式分配泵的工作原理
各种传感器将柴油机的运行参数和 驾驶员的操作意图传给ECU，ECU根据 上述信息进行计算后，控制喷油泵中相 关执行机构的工作，使发动机获得最佳 的供油正时和供油量。
8.2.2 电控直列泵系统主要部件的 构造与工作原理
1．电控供油正时调节机构
电控直列泵的滑套式电控供油正时调 节机构由柱塞、滑套、油量调节齿杆、滑 套调节轴、供油正时调节器等组成（见图 8.2）。
1—滚柱式摇臂 2—泵活塞 3—活塞弹簧 4—电磁阀针阀 5—高速电 磁阀 6—供油管 7—高压腔
（2）预喷射阶段
预喷射的目的就是在主喷射开始前， 让少量的燃油在低压下喷入燃烧室。
使燃烧室内的温度和压力上升，可以 减少点火延迟的时间，降低燃烧噪声，减 小氮氧化合物的排放。
喷油凸轮通过摇臂驱动泵活塞向下移动。
1—供油量控制电磁阀 2—柱塞 3—柱塞顶部空间 4—出油阀 5—供油正时控制电磁阀 6—曲轴位置传感器 7—阀芯 8—低压油路 9—旁通油路
2．时间控制式径向柱塞分配泵系统
图8.8所示为时间控制式径向柱塞分配 泵的结构图。
其主要特点是采用径向柱塞取代轴向 柱塞，同样采用时间控制方式。
由于各柱塞在圆周上均匀分布，凸轮 环受力均匀且作用力相互平衡，因此可以 产生较高的供油压力（达170MPa）。
图8.8 时间控制式径向柱塞分配泵系统
1—ECU 2—ECU 3—滑片式输油泵 4—转 角信号传感器 5—径向柱塞高压部分
6—供油量控制电磁阀 7—供油调节装置 8—供油正时电磁阀 9—喷油器
8.4 电控单缸泵系统
电控单缸泵系统有电控泵喷嘴系统和 电控单体泵系统两种。
这类系统每个气缸都有1个单独的喷油 泵，并将喷油泵布置在气缸盖上，可采用 较短的高压油管，甚至取消了高压油管， 具有机械结构刚性较好的特点，燃油喷射 压力高，最高可达200MPa以上，可以满足 日益严格的排放法规要求。
8.3.1 位置控制式电控分配泵系统
图8.5所示为位置控制式电控分配泵的结 构图。
它主要包括调节轴角位移传感器、油量 调节电磁阀、电子停油装置、分配泵柱塞、 供油正时控制电磁阀和油量调节套等。
图8.5 位置控制式电控分配泵的结构
1—调节轴角位移传感器 2—油量调节电 磁阀 3—电子停油装置 4—分配泵柱塞 5—供油正时控制电磁阀 6—油量调节套
第8章 柴油机电控燃油系统
8.1
柴油机电控燃油系统的类型与组成
8.2
电控直列泵系统
8.3
电控分配泵系统
8.4
电控单缸泵系统
8.5
电控共轨喷射系统
8.1 柴油机电控燃油系统的类型与组成
8.1.2 柴油机电控燃油系统的类型
柴油机电控燃料系统在多年的发展过程 中产生了多种结构类型，按照产生高压燃油 的机构不同，可以分为电控喷油泵系统（包 括电控直列泵系统和电控分配泵系统）和电 控单缸泵系统（包括电控泵喷嘴系统和电控 单体泵系统），以及目前广泛应用的电控高 压共轨喷射系统。
8.2.1 电控直列泵系统的组成
电控直列泵系统属于电控柴油机的早 期产品，主要用在载货汽车柴油机上，比 较典型的是电控滑套式直列泵，其组成如 图8.1所示。
图8.1 电控直列泵系统的组成
1—油箱 2—输油泵 3—燃油滤清器 4—直列式喷油泵 5—电子停油装置 6—燃油温度传感器 7—油量调节齿 杆位置传感器 8—线性电磁执行机构 9—转速传感器 10—喷油器 11—冷却液温度传感器 12—加速踏板位置