高压共轨泵系统

• 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
中央处理（CPU） 存储器 输入/输出设备 定时器 计数器
• 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
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。
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。
• 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；
BOSCH 高压共轨系统
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
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；
• 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；
传感器
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；
控制器 传感器 执行器 线束
电控系统的组成
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；
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；
BOSCH 高压共轨系统
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
共轨系统工作原理
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
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；
• 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
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控制器 传感器 执行器 线束
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。
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
– 240 l/h（进油压力0.5bar abs时） – 367 l/h（进油压力1.0bar abs时） • 齿轮泵允许进油温度：－25℃～75℃；
– 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；
– 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；
玉柴欧三发动机培训资料
——BOSCH高压共轨系统
客户服务中心 2008-04-10
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
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：
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；
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
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。
• 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；
• 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。
• 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；
电接口 标识 回油孔
喷油器
进油孔
喷油器内部构造
控制室
针阀杆 回油口
电磁阀
针阀
进油口（共轨管来的高压油）
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；
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；
燃油箱进油管 燃油箱回油管
油管内径 ≥10 mm ≥11 mm ≥12 mm ≥ 9 mm ≥10 mm
允许油管长度 ≤3 m ≤6 m ≤9 m ≤6 m ≤9 m
允许压力 0.5～1.0 bar
≤1.2 bar
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；
低压部分
油箱
油水分离器
滤清器
输油泵 柴油滤清器
低压油管
回油管
燃油供给部 分
高压部分
高压泵 共轨管 喷油器
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；
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；