电控共轨系统

2024-06-24

电控共轨系统（精选8篇）

电控共轨系统篇1

新产品能否在短期内得到市场和用户的认可,很大程度上取决于自身技术的成熟度。但是,技术的成熟和进步却受制于多重因素的影响。

马军刚:国内外电控高压共轨系统的技术和差别主要涉及到以下领域:

传感器制造技术

传感器是控制系统的输入信号来源,目前国内有许多企业能够为电控汽油机配套生产各种传感器,而这些传感器中的大多数原则上也能适用于燃油机,这无疑为国内燃油机电控化发展准备了基础条件。所以,传感器需求已经不再是国内燃油机电控技术的发展障碍。

执行器制造技术

燃油机电控高压共轨系统的制造难度主要集中在高速电磁阀。这种阀件工作频率极高。以转速3000r/min的四冲程燃油机而言,阀的工作频率为25Hz,对尺寸细小的阀面的机械冲击极大。在这种高速工作条件下,既要保证阀的密封效果,又要保证阀件电磁驱动的可靠性,还要保证阀的使用寿命。这些条件综合起来,无论对于阀材料的机械强度、物理性质、疲劳强度还是零件的结构、加工精度和表面粗糙度等,都提出了极高的要求。只有完全解决这些困难,才能使高压共轨系统可靠地工作。

ECU制造技术

对于ECU即电控单元的制造,依赖于微处理器元件。目前国内在微处理器的设计制造方面虽然有很大突破,但针对制造燃油机ECU所需要的单片机元件,还没有对应的专项产品。国内目前在ECU技术上所依赖的单片机元件,一般都选用飞思卡尔、英飞灵、英特尔等国外企业的产品。而且近几年来国内单纯的燃油机ECU技术受到很大的制约:较为成熟的电控系统提供商一般都同时提供自己拥有的ECU,而来自国外的燃油机电控系统提供商提供的都是自己成套的技术服务,使国内单纯的ECU服务商的产品难以得到应用。

以上的情况正在逐步得到改变。一方面,国内的燃油机电控燃油系统逐渐地实现产品化。另一方面,国外的电控燃油系统执行器部件也逐渐开始从系统技术服务商控制下的专属产品,转变为市场上可以直接从制造商手中购得的自由产品,价格也可能变得较为合理。国内的ECU厂商将变得有条件使自己的产品作为普通的燃油机部件提供给燃油机制造商,这将使国内ECU技术得以广泛应用。

而如何能在技术指标和硬件开发制造能力的框架下,国内电控技术走出“试验室”,成为真正意义上成熟可投放的产品,完成对整车厂商和最终用户的匹配、使用、售后服务支持,从产品设计、整车适用性匹配、售后服务等各方面体现“以用户为导向的技术”,才是为广大发动机、整车厂商、各级经销商、终端用户所需要的技术。这种客户为中心、应用为中心的策略思路,也许能为国内厂商开发、推广新的技术提供一个良好的切入点。

田少民:高压共轨已成为电喷发动机的技术主流,从洋马44kW的4TNV86CT和科勒55kW的4H50TIC等小型发动机,到欧洲的MTU (安特优)610kW的10V1600和斯堪尼亚566kW的C16EMS等大型发动机,都采用了高压共轨喷油系统。

国内按国Ⅲ、国Ⅳ自主生产柴油机的厂家有维柴、玉柴、上柴、华柴等,主要匹配博世、电装及威孚的高压共轨系统。燃油系统提供商、柴油机生产厂家及配置柴油机的工程机械主机制造厂家,这三者要密切配合,通过硬件标定、软件标定及整机标定,来实现喷油系-发动机-主机的优化匹配。如果三者在技术融合中不降低技术壁垒,在技术支持上不充分授权,售后维修策略保守,将使主机厂的售后服务脱节,就会给用户的使用、维护及修理带来困难。

庞瑞峰:电控高压共轨技术实际为柴油机共轨式电控燃油喷射技术,它是一项较为成功的控制污染排放的新技术。

共轨式电控燃油喷射技术通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油,分送到每个喷油器,并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合,定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量,从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化,以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。这一技术的研究与开发热点在于:一是如何解决高压共轨系统的恒高压密封问题。二是如何解决高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀问题。三是如何解决高压共轨系统的多个三维控制数据表优化问题。四是如何解决微结构、高频响电磁开关阀设计与制造过程中的关键技术问题。

现在该项新技术已开始在国外以柴油机提供动力的汽车上投入使用。相对于汽油机而言,我国在电控柴油机方面与国外差距相对较小。得益于以下原因:一是我国原有柴油机使用车辆大都具有自主品牌,二是我国柴油机使用车辆的舒适性要求不高,价格低廉,国外公司与中国企业竞争不占优势。随着排放标准的提高,柴油机必须采用电控喷射系统。目前国内柴油电控系统主要有共轨、单体泵等,和国外先进技术比,显然还不具备对等的实力,在关键零部件的技术攻关上,国内还有很长的路要走。比如日本电装、德国博世几乎垄断了电控高压共轨的关键零部件。但这些会随时间推移,不久将逐步得到解决。

电控共轨系统篇2

恬

(博世汽车柴油系统股份有限公司技术中心，无锡214028)

摘要：阐述了Bosch柴油喷射系统的发展历程，并介绍了Bosch电控高压共轨系统的组成和工作原理，分析了Bosch电控高压共轨系统的主要特点。同时指出以Bosch为代表的电控高压共轨技术是当前实现国3及更高排放标准，同时提高柴油机动力输出、降低油耗和噪音的最佳技术方案，是今后国内柴油机应用和发展的必然趋势。关键词：Bosch;柴油机;电控;共轨系统中图分类号：U467.48

文献标志码：A

文章编号：1005-255005-0009-05

WorkingPrincipleandKeyCharacteristicsofBoschDieselCommonRailSystem

TANGYong-hua，ZHANGTian

(BoschAutomotiveDieselSystemCo.Ltd.，Wuxi214028，China)

Abstract：ThisarticleintroducestheevolutionofBoschdieselfuelinjectionsystem，workingprincipleandkeycharac-teristicsofBoschcommonrailsystem.Basedontheanalysisofitsmaincharacteristics，itpointsoutthatBoschcommonrailsystemisthestate-of-the-artdieselinjectiontechnologytomeetChina3andfutureemissionstandards，andmean-whilehelpstoraisepoweroutput，lowerfuelconsumptionandreducenoiseemissionfordieselengine，therefore，itisaninevitabletendencyofChinesedieselengineapplicationanddevelopment.Keywords：Bosch;diesel;electroniccontrolled;commonrailsystem

1柴油喷射系统的发展历程

一直以来，博世都是柴油机燃油喷射技术的先

驱和领导者，早在1927年就设计和生产了第一台直列泵及油嘴，为柴油喷射技术的发展奠定了坚实基础。此后，经历了轴向分配泵、电控分配泵和电控直列泵等发展过程，尤其是直列泵技术在几十年后的今天仍在各个领域广泛应用。1994年，生产了第一台商用车电控泵喷嘴系统(UIS)，自此柴油喷射系统从位置控制系统发展为时间控制系统，用高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，使原来复杂的机械结构大大简化。随后，第一台单体泵系统(UPS)和第一台电控径向分配泵相继问世。代表着当今最先进的柴油喷射系统―――电控高压共轨系统于和分别在乘用车和商用车领域实现批量生产，它使喷射压力的产生完全独立于发动机的转速和喷射过程，并由高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，实现了从时间控制系统到时间―压力控制系统的飞跃(见图1)。

收稿日期：2009-06-12

电控共轨系统篇3

关键词：船用柴油机,电控,共轨

0 前言

近年来,关于柴油机的排放法规和节能要求越来越严格。IMOⅡ排放法规将于2011年1月1日开始实施,要求NOx排放量要比IMOⅠ减少25%,更严格的IMOⅢ将于2016年实施。由于石油资源的枯竭和经济效益的考虑,柴油机燃油经济性要求也越来越高。低NOx排放量和低燃油消耗率使电控共轨喷射系统成为柴油机今后的主要发展方向。

1 共轨式喷油系统简介

柴油机燃油系统电控技术经过20世纪80年代的位置控制式、20世纪90年代的时间控制式,近年来发展成为蓄压器+时间控制式。共轨系统摒弃了传统柱塞泵脉动供油原理,采用高压共轨蓄压和高速电磁阀控制喷油。高压共轨内燃油压力稳定,消除了原有电控泵中压力波动引起的异常喷射。

电控燃油系统中,安装在柴油机上的曲轴角度位置传感器采集的曲轴信号传入ECU,ECU根据其内部存储的MAP(喷油量MAP、喷油定时MAP、喷油压力MAP、预喷射和后喷射MAP)控制喷射过程,通过精确控制喷油量和喷油定时,满足柴油机不同工况的要求。

2 低速船用共轨系统的应用

低速船用柴油机以重油(需加热至160℃)作为燃料油,近年来对共轨系统的结构进行了改进,由原来的普通蓄压轨道改进为不同类型的蓄压器。喷射压力及正时可自由调节,可以实现含预喷、后喷射的多次喷射[1]。目前大功率低速船用柴油机共轨技术主要应用于Wartsila公司和MAN B&W公司的柴油机上。Wartsila最新推出的RT-flex82系列柴油机和MAN B&W推出的Mark9系列柴油机都采用最新的共轨技术。

在国内,宜昌船柴厂引进MAN B&W公司的技术,生产的6S35ME-B9共轨系统柴油机,转速为167 r/min时,功率为5 220 k W,MEP2.1 MP。上海中船三井造船柴油机有限公司将与MAN B&W公司合作生产8K80ME-C9共轨系统柴油机。

3 Sulzer RT-flex柴油机

Wartsila最新推出的RT-flex82C和RT-flex82T柴油机采用了电控RT-flex共轨系统和先进的设计参数,从而使船舶的推进装置得到优化。“C”型机的行程为2 646 mm,转速为87~102 r/min,覆盖功率范围为21 720~54 240 k W。“T”型机的行程为3 375 mm,转速为68~80 r/min,覆盖的功率为21 720~40 680 k W。Wartsila公司在瑞士温特图尔柴油机技术中心推出了新型RTX-4研究型低速船用柴油机。RTX-4研究型柴油机为二冲程四缸机,缸径为600 mm,在转速为114 r/min时,功率为10 160k W,所有运行过程(喷油、排气门开闭、气缸润滑和空气起动)均采用最新全电控的RT-flex共轨技术[2]。

3.1 共轨单元

RT-flex82系列柴油机的共轨系统中,有两个公共油轨:一是滑油系统中经过精滤器过滤的20 MPa的伺服油;二是经过加热的,压力为100 MPa的待喷射重油,它作为柴油机的燃料油。曲轴驱动的传动装置带动供油泵向共轨系统中供油。通过调节供油泵来调节输入共轨中的燃油量和轨内压力。

为了减少喷油器之间的喷油干扰,降低喷射压力波动,改善喷油效果,将原来的公用高压油轨改为两个喷射器公用一个相互用高压油管连通的圆柱形蓄压器,每个蓄压器用一个高压油泵供油[3]。电控RT-flex共轨系统图见图1。

3.2 控制器WECS-9520

RT-flex电控技术的核心是控制器WECS-9520,是WECS-9500的改进型,具有模块化、通用化、集成度高及结构简单等特点。

a.取消了凸轮轴,燃油喷射、排气阀的开关、柴油机的启动均通过WECS-9520控制系统实行电子控制。

b.每缸的燃油喷射和排气阀由单独的控制单元控制,可以精确控制喷油量,优化喷油压力和喷油阀开启时间,最大程度地降低排放。

c.在部分负荷时,可以实现单个喷油器的控制,使气缸内只有一个喷油器喷油,降低燃油的消耗率。

d.通过优化控制使主机的稳定转速更低,可以在额定转速的12%时,实现无烟运行。

3.3 燃油和伺服油压力控制

燃油共轨内的压力依据柴油机负荷而定,WECS-9520接收到主机转速传感器的转速信号和燃油指令,依据内部存储的MAP,产生一个控制信号,由FCM-20模块控制燃油泵的执行机构,拉动燃油泵的齿条,向燃油共轨供应相应量的燃油。同时,两只压力传感器将燃油共轨的压力分别反馈给各自对应的FCM-20模块,使燃油共轨压力与柴油机负荷相匹配。

伺服油压力的控制与燃油压力的控制相似,由脉动滑油系统依据柴油机负荷供油。伺服油是用来控制排气阀的开关和燃油喷射。伺服油的质量要求非常高,伺服油滤器的过滤精度是6μm,需要对伺服油保持不间断的净化、取样化验,严格监控伺服油的各项指标。

4 MAN柴油机

MAN柴油机公司继2008年6月推出S46ME-B和S60ME-B型柴油机后,近期最新推出了S35/40/50ME-B9、S80ME-C9、K80/90ME-C9一系列Mark9柴油机,平均有效压力为2~2.1 MPa。K80ME-C9柴油机单缸功率为4 530 k W。MAN柴油机共轨燃油压力只有1 MPa,经液压气缸单元的增压泵增压后达到100 MPa,系统中仅有从高压油泵到喷油器的一小段高压油管压力为100 MPa,系统安全性较高。伺服油系统压力从21 MPa上升到了30 MPa。

4.1 共轨单元

ME-B柴油机燃油系统中,由两个电动油泵向喷油系统供油,液压油通过凸轮轴腔中的油管输入液压气缸单元,每个液压气缸单元(见图2)安装两个增压泵,增压泵用来向喷油器供油,喷油器通过一个比例控制阀来改变喷射压力。

每个液压气缸单元控制两个气缸。液压气缸单元包括两个增压泵、两个ELFI阀门、两个阿尔法润滑器和一个蓄压器。液压系统的压力为30 MPa[4]。

4.2 发动机控制系统

新型ME-B型机仍然安装传统ME型机控制系统中的多功能控制器。一个多功能控制器控制两个气缸的喷油。由安装在发动机控制室内的接口控制单元来控制液压系统压力,同时连接桥式控制系统。

新型ME-B型机简化了控制系统的功能,取消了排气阀控制、空气启动控制,简化了油泵控制。使控制系统中的多功能控制器的数目大大减少。

为解决喷油器误喷射和保证排气阀正常启闭,把模拟电压控制器更换为开关式控制器。在多功能控制器的反馈回路安装了新型软件用来监控反馈信号和燃油柱塞运动[5]。

ME系列柴油机控制系统的特点如下:

a.低的柴油消耗率和高效的可变性能参数,适合柴油机任意速度和任意负荷工况的电控喷油定时。

b.任何发动机转速负荷下,都有合适的喷油压力和速率控制。

c.低的NOx排放特性和无烟运行。

d.比传统机型提高了20%的功率密度。

4.3 伺服油系统

为了保证伺服油系统的可靠性,MAN公司的ME/ME-C系列柴油机采用两套伺服油供油系统:用链式传动变速箱来驱动3到5个高压油泵;电动高压泵。

新的液压系统中,系统压力从21 MPa上升到了30 MPa。用标准的高压管替换了原来的双壁式油管,在高压油泵和高压油管间用高压胶皮管连接,以减少来自高压油泵的压力波动,稳定液压系统压力。此外,在伺服油系统中安装了6μm全流量精滤器。

5 结束语

20世纪90年代中期,电控共轨系统开始在船用柴油机上应用。目前,在中、高速机上的应用日益成熟,中速机上的技术开始逐步应用在低速机上。随着对柴油机性能要求的不断提高,柴油机控制软件技术、传感器技术、各缸喷油量不均匀修正控制技术和电子控制单元在柴油机上的安装技术成为电控共轨喷油技术开发的关键技术[6]。随着柴油机应用电子技术的不断发展,燃油共轨喷射系统在低速船用柴油机上的应用将是必然趋势。

参考文献

[1]任自中.国外大功率柴油机电喷电控系统的新进展[J].柴油机,2008,(5):8-12.

[2]Wartsila82Low-speed Engine Types high-economy en gines for panamax containerships,Large Tankers and Large Ore Carriers.Marc Spahni,wartsila corporation,2008.

[3]The Sulzer RT-flex Common-Rail System Described.wart-sila corporation,2004.

[4]MAN B&W Low Speed Small Bore Engines Now With Electronic Control.man corporation,2007.

[5]Low Container Ship Speed Facilitated by Versatile ME/ME-C Engines.man corporation,2008.

浅谈柴油机共轨式电控喷油系统篇4

共轨式电控喷油系统集中体现了电控喷油系统的特点。

1) 电子控制装置信息容量大, 处理功能强, 除常规的转速、负荷外, 冷却剂温度、润滑油压力和温度、环境压力和温度、燃油特性、关键零部件热负荷等信号均可以输入控制系统, 经微机运算分析后, 调节柴油机工作过程与之相适应, 使柴油机对环境变化具有更强的适应能力。

2) 系统将喷油量计量、压力升高、喷油正时确定等功能适当分离, 有利于系统零部件优化, 实现柔性控制, 提高控制精度;实现靴形喷射或预喷射, 为提高平均喷油压力与最高喷油压力的比值创造了条件, 有利于燃油雾化和油气混合, 可显著改善柴油机性能;在较大的范围内调节喷油压力, 控制喷油速率, 有利于降低柴油机有害气体排放和噪声;电磁阀可准确地分别控制主喷射和预喷射的油量、压力和正时, 有效组织燃烧过程, 这是常规喷油系统难以做到的。

3) 系统可将各种工况下的最佳参数值、优化得到的图谱存入存储器, 按控制模型进行控制。控制模型根据需要可以是线性、非线性、稳态、动态, 并可进行智能控制, 使柴油机的运行实现全工况综合优化。因此显著改善柴油机变工况性能, 有效提高经济性, 降低有害气体排放、噪声和振动。

4) 电子控制可以针对喷油系统、传动系统机械零件的变形和磨损进行补偿, 提高控制精度和工作耐久性。

5) 电子控制系统有诊断和自动诊断功能, 可对喷油系统和柴油机的有关故障进行提示和报警, 提高柴油机工作可靠性。

6) 电控喷油系统可以与换气系统、增压系统的电控相结合, 完成综合电控管理, 使柴油机技术向更高水平发展。柴油机电控系统兼容性好, 可以与车辆、船舶、电站的电子管理系统相结合, 实现计算机集中控制和系统整体优化。

7) 高速电磁阀、电子控制装置、各种功能元件在多种类型柴油机喷油系统之间可以通用, 扩大了适用范围, 相对降低了成本。采用共轨式电控喷油系统为柴油机的设计和生产也带来了一定的优势。燃油泵可由电机或柴油机驱动, 驱动扭矩平稳, 无正时要求, 柴油机的齿轮传动系统的偏振问题可大大缓解, 传动系统简化, 相关零件的生产成本下降。与泵喷嘴喷油系统相比, 共轨式电控喷油系统在柴油机气缸盖上的布置较容易, 利于气缸盖、传动系统及相关零件的设计和加工。

2电控高压共轨式喷油系统

共轨包括电子信息传输共轨和压力油供应共轨两层含义, 即在系统中电控指令和压力燃油各由共用的通道送往柴油机各缸喷油器, 不同于传统喷油系统中喷油泵 (或泵油单元) 、高压油管和喷油器按缸数一一对应的布置。高压共轨要求油泵供应高压燃油, 需要共轨管道密封性好, 控制阀适合在高压下工作, 但喷油器中无需燃油压力增压装置, 结构简单, 外形尺寸小, 在气缸盖上较易布置。

在典型的电控高压共轨式喷油系统中, 供油泵将高压燃油输送到共轨油管, 再分别联结各缸喷油器。进入喷油器的高压燃油一部分直接到针阀腔, 一部分经过三通阀到液压活塞腔, 液压活塞作用在针阀上端。在电信号作用下三通阀开启, 液压活塞腔的燃油经三通阀流回油箱, 腔内压力剧降, 针阀在上下端压力差的作用下开启, 高压燃油喷入燃烧室。关闭三通阀的泄油通道, 使共轨油管的高压燃油经三通阀流入液压活塞腔, 液压活塞下移, 关闭针阀, 终止喷油。针阀上端弹簧的作用是柴油机停机时防止针阀开启。

进入喷油器后供油和控制油路的高压燃油并联, 用于控制的高压燃油量小, 可减小三通阀的流通面积和运动件质量, 提高其响应速度。三通阀与液压活塞腔之间的燃油通道由单向阀和节流孔并联而成, 开始喷油时液压活塞腔的高压燃油只能通过节流孔回流到油箱, 流速小, 针阀开启的速度受到限制, 喷油速率较小, 可以抑制初期燃烧;停止喷油时, 共轨通道来的高压燃油经三通阀后由单向阀、节流孔两个并联通道进入液压活塞腔, 充油速度快, 针阀迅速落座, 停油干脆。

高压供油泵的结构和工作原理与柱塞式喷油泵相类似, 取消柱塞上的螺旋控制槽, 更有利于燃油密封和喷油压力提高。供油泵的喷油量计量和正时功能分离出去后, 可采用多凸起凸轮, 减少供油泵的体积和成本。在六缸柴油机上使用两缸三凸起凸轮的供油泵, 外形尺寸和质量只有常规六缸直列式喷油泵的三分之一。用外开型的电磁阀控制供油泵进油, 柱塞腔的高压燃油作用提高了阀的密封力, 有利于高压供油。高压供油泵采用低压溢流进油计量, 与常规柱塞式喷油泵相比消除了高压溢流损失, 提高了油泵工作效率。

3共轨式电控喷油系统应用前景

共轨式电控燃油喷射系统没有限制燃油喷射的供油量, 可以在最大程度上自由选择预喷射和主喷射的始点;驱动扭矩峰值降低, 可自由选择喷射压力。可以明显改善燃油雾化品质, 改善燃烧过程, 提高燃烧效率, 减少排放烟度, 降低燃烧噪声, 大大加强了柴油机的竞争能力。随着共轨技术的日臻完善和排放法规的日益严格, 高压共轨式电控燃油喷射系统在柴油机上将会得到广泛的应用。

参考文献

[1]汀雨.话说柴油机电控燃油喷射技术[J].现代零部件, 2007 (8) .

电控共轨系统篇5

在发动机电控系统的故障诊断中,利用故障码诊断仪读取故障码的方法已经成为必不可少的工作之一。大多数情况下,总试图想把读取的故障码作为故障原因或故障点来判断,或通过更换故障码所指示的元器件来排除故障,但事实上并非如此简单。由于电控系统自诊断能力有限及它的局限性,各个元器件故障设定的条件不同几个元器件之间的相互关联作用等诸多因数。电控模块内记录储存有些能相对准确地反映出真实情况,有些则不能反映真实的情况。故障码对于故障诊断只能作为一些参考信息,然后经过仔细分析,这样有助于缩小故障范围,进而准确确定检修重点具体元器件的性能。工作状况的鉴定,确认维修借助于常规仪器和仪表。

1故障码分析

故障码分析是诊断电子控制系统的第一步,是电子控制系统中最简单也是最常用的方法。

1.1故障的确认方法

(1)数值判定:当控制电脑接收到的输入信号超出规定值范围时,自诊断系统就确认该输入信号出现故障。

(2)时间判定:当控制电脑检测时发现某以输入信号在一定时间内没有发生变化或变化没有达到预先规定的标准值时,自诊断系统就会确定该信号出现了故障。

(3)功能判断:当控制电脑给执行器发出驱动指令后,检测相应传感器或反馈信号输出参数变化。电控电装系统采用了排气制动继电器,而博世电控系统则是有发动机电脑直接控制排气制动阀。

(4)逻辑判定:控制电脑对两个或两个以上有相互联系的传感器进行比较,当发现两个传感器之间的逻辑关系违反了设定的条件,就会判定其中一个或其相互间有故障,加速踏板有两个传感器,且同步工作,其电源相同,但信号电压确实为2分之1的关系。加速踏板2无论在什么情况下信号电压都是加速踏板1的2分之1。若控制电脑检测到两处信号电压的比例不成立时,则判定该传感器出现了故障,在点亮故障灯的同时会记录故障码。曲轴和凸轮轴的位置传感器同样有逻辑关系。

1.2故障的分类

故障分为两类,即间歇性故障和持续性故障。间歇性故障即软故障,其故障时有时无,没有发生规律,发生时间长短也不一样,故障判定维修难度较大。持续性故障即硬故障,一旦发生,故障较容易判定维修。

1.3故障现象及故障码的关系

有故障码存在时,大多数的情况下有故障,也会有不同程序的故障症状:如进气压力传感器故障码,说明进气压力信号有误,会产生明显的故障现象。如发动机加速不良,动力性下降,排放超标等。但有些故障症状并不明显,如进气温度传感器的故障码,其传感器信号可能有断路和短路的故障发生,但这个故障所带来的影响仅凭驾驶员的感觉不一定能够发现。

有故障码的不一定有故障,没有故障码的不一定没有故障。不能认为独处故障码并按照故障码的指示或说明就可以修好车。这只是诊断的开始,而不是诊断的结束。应该清楚我们维修的是故障而不是故障码。故障码是为了我们减少诊断的范围和故障特性及诊断方向。

2故障码的分析

2.1分析步骤

先读取并记录所有的故障码,清除所有的故障码。确认所有的故障码已被清除,再次读取故障码时应显示此时无故障码。模拟故障码产生时的条件进行路试,以便重现故障。再次读取并记录此时的故障码。区分间歇性和持续性故障,区分与故障相关和无关的故障码,区分诸多故障码与相关故障码中的主要故障码,可能是导致其他故障码产生的原因。参照以上的分析,进一步精确检查测量故障码所代表传感器、执行器和控制电脑及相关的电路状态,以便确定故障点发生的准确位置。

典型故障分析电子控制系统是由传感器、执行器、插接器、线路和电脑内部的电路所组成。因此反应系统故障的故障码所包含的内容不单指传感器或执行器出现的故障,而是表示该系统的信号出现了不正常的现象。至于不正常现象的原因则可能出现在组成该系统的任何一部分(器件,插头,线路或电脑上)的开路状态,切断了电路的通路导致控制电路不能构成闭合回路。喷油器或插头是导致开路的主要原因,工作环境恶劣,对它要仔细检查。

2.2故障分析

(1)短路和断路的故障分析:短路是指回路中电流未按照规定的路径通过,而在中途与相邻导线搭接的地方通过的状态。短路时的电路通常比正常通路时的电流大,极易烧坏电源、中间环节及用电设备。

注意:无论哪一条导线对电源负极短路,都将造成电脑的损坏。短路故障对其他电源,线束的危害性很大,所以对短路故障检查,排除要格外认真对待,严格按照规范要求进行操作。

(2)信号电压高于最高限制的故障分析:发动机电控系统有电源传感器的工作电源或参考电源,一般为电脑内部提供的5 V稳压电源。所以传感器的信号电压一般设置在0.3~4.7 V(不同的车型略有不同)之间。当电脑自诊断系统测到的信号电压高于最高限值且超过或达到故障码的条件时,就会记录故障并设定信号电压高于最高限值的故障码。这类故障相对于短路段、断路故障码的分析和检查难度要大。因为这种故障的故障点不是很明显,需要有较强的电路分析能力和熟练的操作技术。

传感器线束插头和电脑线束插头部分,前者的故障率远高于后者。传感器的工作环境恶劣,故障率相对要高。

个别情况也有可能出现信号导线与电源线短路,但这种情况可能产生电源短路的故障码。

注意:在分析和检查此类故障码时,除了核实传感器本身的参数外,更多的要对线路,特别是连接部分重点检查。确保连接可靠,导通良好。

(3)信号电压低于最低限值故障码的分析:信号电压低于最低限值的故障在故障码中所占的比例也是很大的。因为它产生的原因也很多,有传感器本身的问题,也有线路接触的问题。

注意:传感器本身出现性能问题而产生故障码时,对传感器没有更好的检查办法,只能通过替换方法进行检查。若传感器电源线任意一处接触不良导致传感器接触不良,导致传感器工作电源不够,同样可以产生故障码。而由于线路接触不良导致的故障是可以检查排除的,方法仍然是使用万用表电阻挡,只要仔细认真检查完全可以排除故障。在个别情况下也有信号线对电源负极短路,同样也可能产生这种故障码,但有时会报告传感器信号对地短路的故障码。

摘要：随着排放法规在国内的实施,电控高压共轨技术在国产柴油机上得到了广泛的应用。该技术具有节能环保、强劲、噪音低、使柴油机工作更稳定等优点,现国内多数客车装备了电控高压共轨柴油机。发动机高压共轨电控系统的故障诊断现大多采取故障诊断仪进行故障诊断,故障诊断仪除了具有自诊断系统进行读取故障码和清除故障码的功能外,还具有对电子控制系统各种传感器和执行器的动态数据测试功能(数据流分析)。结合实例阐述了故障码在电控汽车故障诊断中的应用分析。

电控共轨系统篇6

一、高压共轨燃油喷射系统的基本组成

高压共轨电控燃油喷射系统主要由电控单元 (ECU) 、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成 (见图1) 。输油泵 (低压油泵) 将燃油输入高压油泵, 高压油泵将燃油加压后送入高压油轨 (高压油轨中的压力由ECU根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及预设值进行调节) , 高压油轨内的燃油经过高压油管进入喷油器;ECU根据柴油机的运行状态, 由预设程序确定合适的喷油定时和喷油量, 以控制喷油器的喷油起始时刻和持续时间, 操纵电液控制的喷油器将燃油喷入气缸内。

柴油机高压共轨燃油喷射系统的构成和工作方式与汽油机电控燃油喷射系统相似, 主要由燃油供给系统和电子控制系统两大部分组成。

1. 燃油供给系统

柴油机电控高压共轨喷油系统的燃油供给系统又分为低压供油和高压供油两部分。

1) 低压供油部分

低压供油部分的功用是向高压油泵供应足够的燃油。低压供油部分主要由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、低压油管等部件组成 (见图1) 。

①输油泵:在高压共轨燃油喷射系统中, 目前使用的输油泵有电动滚子 (或叶片) 输油泵和机械驱动的齿轮泵两种。

电动滚子输油泵的结构和工作原理如图2所示, 它由泵油元件、电动机和连接端盖3个功能部分组成。

泵油元件为滚子泵 (容积式) , 泵出的柴油从电动机流过, 使其得到冷却。输油泵的设计泵油量大于柴油机的用油量, 在泵油元件的出口侧和吸油口之间设有限压阀, 当低压油管内的压力超过规定值时, 多余的柴油经限压阀泄回到油箱, 额定泵油压力在0.05~0.15MPa之间。

电动机为永磁式直流电动机, 电动机的供电由ECU通过继电器控制, 发动机起动时即开始工作, 其转速 (泵油量) 不受发动机转速的影响。

连接端盖上设有电气接头和低压油管接头。输油泵控制电路中设有安全电路, 可在停机时使输油泵立即停止泵油, 以保证安全。

电动输油泵的安装方式有油管安装式和油箱安装式两种。油管安装式输油泵串联在油箱与燃油滤清器之间的低压管路中;油箱安装式输油泵安装在油箱底部的专用支架上, 其总成通常还包括吸油滤网、油位传感器以及与外部连接的电气和液压接头。

齿轮输油泵由发动机通过机械装置驱动, 为了在发动机第一次起动或燃油箱放空后排除燃油系统中的空气, 需在齿轮泵或低压管路上配备手动油泵。

②燃油滤清器:燃油中的杂质可能使泵油元件、出油阀和喷油器损坏;水进入喷油系统会产生腐蚀。燃油滤清器有过滤燃油中的水分的功能, 并带有集水槽, 每隔适当的时间必须将积水放掉。有的燃油滤清器还装有自动水位报警装置, 当集水槽中的水位过高时, 报警灯会闪亮报警。

1-低压油泵2-柱塞泵切断电磁阀3-调压电磁阀4-燃油滤清器5-燃油箱6-ECU7-蓄电池8-共轨管9-共轨压力传感器10-油温传感器11-电控喷油器12-水温传感器13-曲轴位置与转速传感器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-增压传感器18-进气温度传感器19-涡轮增压器

2) 高压供油部分

高压供油部分除了设有产生高压燃油的组件外, 还设有高压燃油存储、分配和计量组件, 主要包括:带调压阀的高压油泵, 作为高压存储器的共轨管 (带有共轨压力传感器) , 限压阀和限流缓冲器、喷油器、高压油管和回油管等 (见图1) 。

1-电动机电枢2-滚子泵3-限压阀A-泵油元件B-电动机C-连接端盖

1-调压电磁阀2-出油阀3-柱塞泵切断电磁阀4-吸油阀柱塞泵腔5-柱塞腔6-柱塞7-凸轮8-驱动轴9-低压油道10-单向阀

①高压油泵:高压油泵的作用是保证柴油机在各种工况下对高压燃油的需求。由于共轨系统中燃油的喷射过程与油压的产生过程无关, 喷油正时和喷油过程不需由高压油泵凸轮来保证, 高压油泵是一个纯粹的液压泵, 常采用多作用凸轮结构, 即凸轮在360°转角范围内有多个凸起, 凸轮转动一周可使泵油单元完成多个泵油循环, 其泵油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的原则设计, 因此共轨系统的高压油泵比普通喷油系统中的高压油泵小得多, 其峰值驱动扭矩也较小, 可实现近乎连续的供油。目前, 共轨系统采用的高压油泵有径向柱塞泵和直列泵两种类型。

BOSCH公司采用3缸径向柱塞泵 (见图3) , 可产生高达135MPa的燃油压力。该高压油泵采用了多作用凸轮, 使其峰值驱动扭矩降低为传统高压油泵的1/9, 负荷也比较均匀, 降低了运行噪声。油轨压力控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的。为了减少功率损耗, 在发动机用油量较小的情况下, ECU通过柱塞泵切断电磁阀阻止吸油阀关闭的方式关断其中的一个泵油单元, 使供油量和功率消耗减少。ECU根据发动机不同工况的要求, 通过调压电磁阀对油轨中的油压进行柔性调节。

日本电装公司的ECD-U2共轨系统采用三作用凸轮直列式高压油泵。ECU通过电磁阀调节进油阀的关闭时刻来调节泵腔的有效进油量, 对泵油量进行控制, 以保持共轨内的燃油压力。这种调节方法可以使高压油泵不产生额外的泵油量和功率消耗, 但控制系统需要根据共轨油压的变化确定进油电磁阀控制脉冲的宽度, 并精确控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系, 其控制系统比较复杂。

②共轨管:共轨管又称油轨, 起蓄压作用, 并将高压燃油分配到各喷油器中, 其结构如图4所示。共轨管的容积应能满足削减高压油泵的供油压力波动和喷油器喷油引起的压力振荡, 将油轨中的压力波动控制在5MPa以下的要求, 但其容积又不能太大, 以保证有足够的压力响应速度, 以快速跟踪柴油机工况的变化。ECD-U2系统高压油泵的最大循环供油量为600mm3, 共轨管的容积为94000mm3。共轨管上还安装有压力传感器、限压阀和限流缓冲器等部件。

压力传感器用于测定高压油轨内的燃油压力, ECU根据油轨压力信号调整向调压电磁阀输出脉冲信号的占空比, 使油轨内的压力保持在规定值。

1-压力传感器2-限压阀3-限流缓冲器

限压阀的作用是, 当油轨中出现压力异常升高时 (如在135MPa系统中, 油轨内的压力超过150MPa时) , 能迅速将高压油轨中的压力放泄, 使多余的燃油经回油管流回油箱。

限流缓冲器与高压油管接头制成一体, 可以保证在喷油器高压油管出现燃油漏泄故障时, 切断向泄漏喷油器的供油, 并可在正常工作时减小共轨和高压油管中的压力波动。

由此可见, 共轨管是该系统中经过精确设计的重要部件。

③电控喷油器:电控喷油器是高压共轨燃油系统中最关键和最复杂的部件, 它通过高压油管与共轨管相连, 主要由一个喷油器和一个电磁阀构成。ECU使电磁阀通电后喷油器就开始喷油, 在一定压力下, 喷入的燃油量与电磁阀的通电时间成正比, 而与发动机或油泵的转速无关 (即采用时间控制的喷油方式) 。

BOSCH和ECD-U2的电控喷油器结构基本相似, 都是由与传统喷油器相似的喷油嘴和控制活塞、控制量孔、控制电磁阀组成。图5为电控喷油器的结构。

1-回油孔2-电气接头3-电磁阀线圈4-进油孔5-球阀6-控制室回油量孔7-控制室进油量孔8-控制室9-针阀控制柱塞10-至喷嘴的油道11-喷油嘴针阀

在系统尚未建立油压或油压很低时, 喷油嘴针阀11在其上部弹簧的压力下保持关闭状态, 以防止气缸内的压缩气体倒流进喷油器。在系统建立压力后, 进入喷油器的高压燃油分为两路:一路向下经喷油通道进入喷嘴处, 做好喷射准备;另一路经控制室进油量孔7进入控制室, 操纵针阀的启闭。在电磁阀不通电时, 电磁阀球阀5关闭控制室顶部的回油量孔6, 高压油轨的燃油压力通过量孔7作用在针阀控制柱塞9上, 使喷嘴关闭;电磁阀通电时, 量孔6被打开, 控制室内的压力迅速降低, 控制柱塞升起, 喷油器开始喷油;当电磁阀断电后, 控制室的压力迅速上升, 控制柱塞下行, 关闭喷油器, 完成一次喷油过程。

控制室和进油量孔7、回油量孔6的结构尺寸对喷油器的喷油性能影响巨大。回油量孔6与进油量孔7的流量率之差及控制室的容积决定了喷油器针阀的开启速度, 而喷油器针阀的关闭速度由进油量孔7的流量率和控制室的容积决定。进油量孔7的设计应使喷油器针阀有足够的关闭速度, 以减少喷油器喷射后期雾化不良的部分。控制柱塞上部的控制室容积太大, 针阀在喷油结束时不能实现快速断油, 使后期的燃油雾化不良;控制室容积太小, 不能给针阀提供足够的有效行程, 使喷射过程的流动阻力加大, 喷油率减小。两个控制量孔决定了控制室中的动态压力, 从而决定了针阀的运动规律。通过仔细调节这两个量孔的流量系数, 可以形成理想的喷油规律。

在确定了进油量孔7、回油量孔6和控制室的结构尺寸后, 就确定了喷油器针阀完全开启的稳定的最短喷油过程, 同时也就确定了喷油器的稳定最小喷油量 (对实现预喷射和后喷射非常重要) 。

喷嘴控制着喷油率和喷油形状, 是经过精心设计和优化的。高压共轨燃油喷射系统的喷射压力非常高, 而其喷油器的喷孔截面积很小, 如BOSCH公司的喷油器, 6个喷孔的直径为"0.169mm, 在如此小的喷孔直径和如此高的喷射压力下, 燃油流动处于极端不稳定状态, 油束的喷雾锥角变大, 燃油雾化更好, 但贯穿距离变小, 因此燃烧室的结构形状、进气涡流应与之很好配合, 以确保获得最佳的燃烧过程。

对于喷油器电磁阀, 共轨系统要求它有很高的响应速度, 特别是预喷射和后喷射的采用, 要求控制电磁阀的响应时间更短。在ECU中采用高电压和大电流控制, 可以提高电磁阀的响应特性。保证喷油器很高的响应速度和理想的喷油规律, 是共轨系统的关键技术。

④高压油管:高压油管应有足够的燃油流量, 减小燃油流动时的压降, 使高压管路系统中的压力波动较小, 并能承受高压燃油的冲击作用, 且在起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量一致, 使柴油机每个喷油器有相同的喷油压力, 从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能较短, 使从共轨管到喷油器的压力损失最小。BOSCH公司的高压油管外径为Φ6mm, 内径为Φ2.4mm;日本电装公司的高压油管外径为Φ8mm, 内径为Φ3mm。

电控共轨系统篇7

随着美国和欧洲各国排放法规日益严格, 柴油机的燃油喷射系统正向电控高压喷射方向发展。电控高压柴油喷射系统提高了燃油喷射压力, 实现了喷油量和喷油正时的精确控制, 实现了柴油喷射过程中的预喷、主喷和后喷, 改善了燃烧效率, 提高了燃油经济性和降低了排放污染。现采用的电控柴油喷射系统主要有电控泵喷嘴、电控单体泵和电控高压共轨燃油喷射系统。其中电控高压共轨燃油喷射系统是一种燃油压力与发动机转速无关的供油方式, 即喷射压力的产生和喷射过程相互分开, 喷油正时、喷油压力和喷油持续时间可以在较宽的范围内选择。

2 康明斯IS B e电控高压共轨柴油喷射系统的组成与工作原理

电控高压共轨柴油喷射系统由电子控制和燃油供给两大部分组成。

2.1 电子控制部分

电子控制部分由ECU (电子控制模块) 、各种传感器 (曲轴转速传感器、凸轮轴位置传感器、油门踏板位置传感器、各种温度的压力传感器等) 和执行器 (喷油器、电磁阀等) 组成。其工作原理是:ECU根据各种传感器输入的发动机实际运行状态信号, 经过比较、运算、处理后, 得出最佳喷油时间、喷油量和喷油速率模型参数等, 向喷油器电磁阀发出喷油指令, 从而精确控制发动机的工作过程 (图1) 。

2.1.1 喷油器控制

为了改善喷油器的敏感度, 将驱动电压变为高电压, 从而加速电磁线圈磁化和TWV响应。ECU中的EDU或充电电路将各自蓄电池电压提高到大约100 V, 维持电压12.8 V, 它通过ECU发出的驱动喷油器的信号而施加到喷油器上 (图2) 。

2.1.2 泵控制阀 (PCV)

泵控制阀的作用是调节输油泵的燃油排放量, 以便调节油轨压力。输油泵排放到油轨的燃油量取决于向PCV施加电流的正时。其执行电路如图3所示, 当点火开关接通或关断PCV继电器, 以向PCV施加电流。ECU对PCV的打开/关闭进行控制。它根据每个传感器发出的信号, 确定提供最佳油轨压力所需的目标供油量, 并控制PCV的打开/关闭正时, 从而达到目标供油量。

2.2 燃油供给部分

燃油由发动机凸轮轴驱动的齿轮泵经滤清器从油箱中抽出, 通过一个电磁紧急关闭阀流人供油泵。此时的压力约为0.5 MPa, 然后, 油流分为两路, 一路经安全阀上的小孔作为冷却油通过供油泵的凸轮轴室流入压力控制阀, 然后流回油箱。另一路流入3缸供油泵。在供油泵内, 燃油压力上升到135 MPa或更高, 供入共轨。共轨上有一个压力传感器和一个通过切断油路来控制流量的压力控制阀。用这种方法来调节控制单元设定的共轨压力。高压燃油从共轨流人喷油器后又分为两路:一路直接喷入燃烧室, 另一路在喷油期间, 与针阀导向部分和控制柱塞处泄漏出的燃油一起流回油箱 (图4) 。

3 康明斯IS B e电控高压共轨柴油喷射系统故障诊断

高压共轨柴油机的电子控制系统具有故障自诊断功能。在发动机运行过程中, 自诊断系统检查传感器输入的信号、软件的操作是否正确和电子控制模块 (ECM) 中的电源驱动电路是否发生了故障等。当检测到故障时, 就会将故障以故障码的形式存储在存储器中, 同时还将根据现行故障的类型和严重程度, 将不同的故障指示灯 (故障指示灯包括报警指示灯“WARNING”停车指示灯“STOP”、等待启动指示灯“WAIT-TO-START”和保养指示灯“MAINTENANCE”) 点亮 (见图5) 。如果报警指示灯“WARNING”灯亮, 表明系统有故障代码存在, 但车辆能行驶且需要进行尽快维修;如果停车指示灯“STOP”点亮, 则说明应尽快安全地使车辆停驶并进行维修, 以保护发动机;如保养指示灯“MAINTENANCE”灯亮, 则提醒驾驶员需要进行发动机系统保养等。当柴油机电控系统出现故障, 应进行故障诊断, 查出故障原因并维修。故障诊断的方法如下:

3.1 故障指示灯自检操作方法

把点火钥匙开关处于“ON”接通位置, 诊断开关“OFF”处于断开位置, 如各种指示灯 (报警指示灯、停车指示灯、等待启动指示灯和保养指示灯) 依次点亮约2 s, 然后熄灭, 表明电子控制系统正常, 无故障。如果报警指示灯“WARNING”不熄灭, 表明系统存在故障, 如果指示灯“STOP”点亮, 则应尽快安全停车进行维修, 以保护发动机。

3.2 故障代码的读取

故障代码的读取有两种方法:一种是通过故障指示灯的闪烁次数读取;另一种是使用专用故障诊断仪器读取。

3.2.1 通过故障指示灯的闪烁读取故障代码方法步骤

3.2.1. 1 将点火钥匙开关转到“OFF”位置, 将诊断开关转到“ON”位置, 再将点火钥匙开关转到“ON”位置, 发动机不转。如果电子控制系统未记录有现行故障代码, 红色指示灯“STOP”和黄色报警指示灯“WARNING”将依次点亮, 然后熄灭并保持熄灭状态;如果记录有现行故障代码, 两个指示灯都将瞬间点亮, 然后开始闪烁出已记录的现行故障代码 (图6) 。

3.2.1. 2 故障代码闪烁的顺序如图7所示。首先, 黄色报警指示灯“WARNING”闪烁, 然后停留1 s或2s, 接着红色停车指示灯“STOP”闪烁故障代码, 各号码间会有1 s或2 s的停顿, 在红色指示灯闪烁完号码后, 黄色指示灯再次闪亮。三位数或四位数的代码将以相同的顺序重复闪烁。如故障代码244的闪烁顺序为:首先黄色灯闪烁约2 s后, 红色灯连续闪烁2次, 每次间隔约0.5 s, 表示为“2”, 过1.5 s后红色灯又连续闪烁4次, 每次间隔约0.5 s, 表示为“4”, 再过1.5 s后红色灯又连续闪烁4次, 每次间隔约0.5 s, 又表示为“4”, 再过2 s后黄色亮, 表示该故障代码显示完毕。为进行下一个故障代码的检查, 应将巡航控制“SET/RESUME”开关扳到“+” (增加位置) , 这时将闪烁下一个故障代码。若将“SET/RESUME”开关扳到“-” (减小位置) , 就可以回到上一个故障代码。如果只记录了一个现行故障代码, 则无论将此开关扳到“+”还是“-”位置, 总是显示同一个故障代码。

3.2.2 使用专用故障诊断仪器读取故障代码

将专用故障诊断仪器与发动机电控系统的诊断座进行对接, 打开点火开关, 按专用故障诊断仪器的使用方法, 照步骤即可读取发动机电控系统的故障代码。将读出的故障代码, 通过查询维修资料手册, 可知故障代码含义, 再按故障代码指示的故障部位进行维修, 可排除故障。

3.3 故障代码的清除

故障排除后, 应清除ECU中的故障代码, 故障代码可用专用诊断仪清除, 也可将熔断器合的ECU熔断丝拔下或拆下蓄电池负极搭铁线10 s以上后清除。在拆除蓄电池负极搭铁线时, 时钟、音响等电器设备所存储的信息会丢失, 应特别注意。

4 电控高压共轨柴油喷射系统的使用与维护

4.1 车辆起动

(1) 起动发动机前请检查油箱是否缺少燃油, 否则会损坏燃油输送泵。

(2) 起动发动机时, 请不要踩加速踏板或反复踩加速踏板来, 否则会使发动机无法起动。

(3) 起动时, 将钥匙转到第二档接通ECU源, E-CU将自动对所有传感器、喷射通道等进行检测, 时间约为6 s, 此时故障指示灯会点亮, 在此期间不要起动发动机, 若检测没有发现故障则故障指示灯熄灭, 可以正常起动。

(4) 行车过程注意各种仪表、指示灯是否正常, 故障指示灯常点亮时, 说明发动机处于故障运行状态, 请及时就近修理, 否则会造成更大故障。

(5) 起动后冷却液温度低于60℃时, ECU会限制发动机的最大负荷, 此时动力不足属正常现象, 车辆起步前建议先进行怠速预热。

4.2 电控系统保养与维护

(1) 电控系统的一般检修禁止擅自拆卸与ECU连接的电器、连接插座、与ECU冷却器连接的油管及ECU冷却器连接的传感器。当ECU出现故障时, 应及时与当地福田公司服务站联系, 禁止私自拆卸、维修、更换。

(2) 禁止开启ECU盖板, 否则易造成ECU被损坏, ECU内没有可修复零件。

(3) ECU应通风情况良好、远离热源、严禁有覆盖物, 避免出现长时间积灰现象;否则会影响ECU的散热。

(4) ECU应避免行车中的泥水飞溅、砂石撞击;避免腐蚀性液体接触ECU以及控制线束。

(5) 使用无线电发射设备时请远离ECU, 车辆在电磁波密集区域可能会运行不正常 (如电视信号发射塔附近) , 此种情况极少发生, 远离该区域即可解决。

(6) 拆卸导线连接器时, 要松开锁卡或按下锁卡, 装复导线连接器时, 应插到底并锁止。

(7) 在进行车辆检查时, 应防止对传感器、喷油器电磁阀等电子元器件的撞击、拉扯、磨损、划伤以及浸水、浸油等, 不要敲打、磕碰共轨系统各部件。

(8) 禁止打开线束的保护波纹管, 应防止对线束拉扯、划伤以及过度弯曲等, 禁止对电器线路进行一切非法改装。

(9) 电控发动机在使用中常出现的故障往往是由线路接触不良、脱落引起的, 所以要保持各接线头、接线柱的清洁和接触可靠。

(10) 对燃油系统进行维护前, 应拆去蓄电池搭铁线, 以免损坏机件。

(11) 由于电器线路复杂, 检查、排除故障切勿粗心大意, 没把握不要轻易拆卸, 否则可能造成新的故障。

(12) 保养发动机时, 若拆卸电喷系统各电线接头、检查电子控制系统, 拆卸ECU及各类传感器和拔插各类插头前应该先将点火开关关闭, 不允许在点火开关接通或发动机运转的情况下, 随意断开蓄电池和控制电路中的任何一根连线, 否则会出现人为的故障码而影响使用且极易造成ECU烧毁。

(13) 不允许在不装蓄电池的情况下, 用外接起动设备起动发动机, 以免使电控系统损坏。

(14) 给车辆蓄电池充电时, 需拆下蓄电池, 安装更换蓄电池时请注意正、负极并确保点火开关或其他用电设备处于关闭状态, 否则会损坏电控系统。

(15) 在车身上实施电弧焊作业时, 应该先断开蓄电池的正负两个电极线接头, 防止感应脉冲电压损坏电子元器件。

(16) 用本车蓄电池帮助其他车辆起动时, 一定确保点火开关处于关闭状态或拆开蓄电池两个电极线接头, 否则会因瞬时电压过高造成本车ECU损坏。

(17) 严禁用水冲洗发动机和电控元件。

(18) 电控系统的任何一根线束不得加装其他用电设备。

(19) 在蓄电池亏电或电源断路的情况下, 禁止使用反拖的方法起动车辆。

4.3 其它方面

(1) 请到正规的中石化、中石油的加油站加注符合标准的清洁燃油, 否则燃油中的杂质会造成发动机燃油供给系统精密部件 (价格昂贵) 堵塞或损坏, 给您造成不必要的损失。

(2) 当发动机运行时共轨系统中的柴油压力达1 600～2 000 bar, 随意拆卸可能造成人体的伤亡。

(3) 应该定期检查油水分离器并清除积水, 防止其进入共轨系统中。

(4) 喷油器回油管接头为塑料件, 易断裂, 车辆使用维修过程中不要碰撞或拉扯回油管。

(5) 为防止空气进入燃油管路, 燃油箱内燃油不能用空后再补充, 若燃油管路有空气应通过油水分离器处放气螺栓进行油路放气, 不得采用拆开共轨系统的方法放气。

(6) 非专业人员不得拆卸高压泵与喷油器之间的高压油路部件, 拆卸不当会造成连接件螺纹密封不严, 使零件报废。

(7) 康明斯ISBe带涡轮增压系统的发动机, 以下五项操作在车辆使用过程中必须禁止, 否则会损坏增压系统:

(1) 车辆起动后应怠速运行1～3 min, 严禁起动后立即加速或轰车。

(2) 车辆起动后, 应通过仪表板查看机油压力, 发现异常立即熄火检查。

(3) 车辆熄火前, 必须怠速空转1～3 min, 同时怠速空转时间不宜过长, 非紧急情况严禁高转速熄火。

(4) 增压器系统属于精密产品, 严禁私自拆卸, 出现故障应到福田公司指定维修站维修。

(5) 严禁采用“加速-熄火-空挡滑行”的操作方法。

注:ECU即电子控制单元;1 bar=1标准大气压=100 000 Pa。

摘要：介绍电控高压共轨柴油喷射系统的结构与工作原理, 重点阐述高压共轨柴油机电控系统故障诊断技术, 并叙述了电控高压共轨柴油机的使用维护方法。

电控共轨系统篇8

本文详细分析了改型号柴油机的电气结构及特性, 在充分了解柴油机特性的基础上, 针对实际项目中出现的调速问题进行分析原因, 针对调速不稳情况, 采集实际柴油机运转情况数据, 重新更换控制器, 验证在低速区域转速控制良好。

1 柴油机高压共轨电控系统的发展

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。

第一代是位置控制式喷油系统, 它的优点是无须对柴油机的结构进行改动, 生产继承性好, 便于对现有机型进行技术改造;缺点是控制自由度小, 精度差, 喷油率和喷油压力难于控制, 而且不能改变传统喷油系统固有的喷射特性, 因此很难大幅度地提高喷射压力。

第二代是时间控制式喷油系统, 其优点是可以更加灵活而准确的控制喷油量和喷油定时, 而且可以实现分缸独立控制, 高压喷油能力增加。其缺点是依赖于传统的脉动高压系统, 受到转速的限制, 无法实现大范围的喷油定时控制和灵活的喷油压力调节。

A油箱过滤器B共轨压力限制阀C回油管路D高压泵E火焰启动电磁阀F喷油嘴低压油泵H共轨压力传感器I初次滤清器J压力管K共轨压力传感器接头L燃料进油接头M燃精回油接头N滤清器

第三代是时间-压力控制式喷油系统, 即电控共轨式喷油系统。它克服上两代的缺点, 具有下述优点:可实现高压喷射, 喷射压力高;喷射压力独立于柴油机转速, 可改善柴油机低速、低负荷性能;可以实现预喷射, 调节喷油速率;喷油定时和喷油量可自由选定;具有良好的喷射特性, 优化燃烧过程;结构简单, 可靠性好, 适应性强。

从以上可以看出, 电控高压共轨系统具有更大的优势, 是柴油机燃油喷射系统的发展趋势。

2 高压共轨电控系统

本文针对孟加拉内燃动车组项目中采用的德国MAN公司的D2876LUE622高压共轨电控系统柴油机为例来分析该柴油机的调速性能及控制原理。该型号柴油机采用的是高压共轨电控系统, 简单分析一下高压共轨系统的控制原理, 具体说明如下:结合图1油路简图, 燃油箱内的燃油经过初次滤清器过滤后, 进入低压油泵, 由低压油泵输送到滤清器, 滤清器再次过滤后由高压供油泵加压并输送到共轨管内, 共轨内的高压燃油经高压油管送入到各缸的喷油器中。EDC根据传感器 (共轨压力、曲轴速度、凸轮轴速度、燃油低压、进气温度、机油压力、冷却水温度、增进压力温度) 采集的信号判断柴油机工况, 根据运行工况从历史数据中确定基本的喷油量、喷油压力及喷油定时等控制信息, 并根据外界大气温度及其他传感器信号进行修正, 确定最佳控制参数后, EDC发出指令控制燃油喷射, 完成整个喷油过程。

高压共轨控制原理系统主要由电控单元 (软件、硬件) 、传感器及执行器组成。下面对主要部件进行说明。

2.1 电控单元

EDC是电控系统的核心, 硬件包括微控制模块、输入信号处理模块、输出驱动模块、电源模块、通讯模块等。喷油压力控制策略, EDC根据柴油机转速和确定的喷油量查询历史存储数据, 确定喷油压力的目标值, 然后根据传感器信号进行修正, 采用控制策略来控制喷油压力, 实现恒压喷油。

实现柴油机的最佳工作性能, 良好的控制算法和策略是电控系统稳定工作的保证。影响控制的关键参数:从手柄级位得知司机转速的要求;曲轴速度传感器用于测定柴油机实际转速值;最终控制保证两者之间偏差为零。凸轮轴传感器用于确定在哪一缸点火, 确定喷油始点;预喷射油量受到喷射时间的长短、喷射器口的大小及数量、共轨压力的影响, 最终确定合适的喷油始点、预喷射油量。

2.2 传感器

传感器的作用是实时检测柴油机的运行工况, 所测信号经过处理后发送到EDC, 用于控制策略中修正参数。本项目中的传感器部分采用+5V电源, 均来自EDC内部电路提供。

本项目中实际使用的传感器如下: (1) 共轨压力传感器。安装于共轨管上, 用于测量管内高压, 是影响喷油量的关键参数。 (2) 曲轴传感器。安装于曲轴轮盘边缘, 用于测量柴油机实际转速。 (3) 凸轮轴速度传感器。安装于凸轮轴轮盘边缘, 用于确定喷油位置。 (4) 冷却水温度传感器。监控柴油机机组是否正常工作, 冷却水温度高于98度, 报警提示;高于102度, 准备实施停机。 (5) 进气温度传感器。监控柴油机机组是否正常工作, 当温度高于75度时, 报警提示。 (6) 燃油低压传感器。安装于低压泵与高压泵之间的管路上, 观察传感器压力值判断低压油路是否正常。 (7) 机油压力传感器。监控柴油机机组是否正常工作, 当机油压力低于某转速值对应的限定值时, 停机。

2.3 执行器

2.3.1 高压供油泵。

高压供油泵的作用是将低压燃油加压后输送到共轨管内, 并通过压力控制阀调节供入共轨内的燃油量来控制油压的大小。压力控制阀可根据EDC的指令打开或关闭, 控制高压燃油的进入与停止。压力控制阀是以PWM信号来控制的, 控制电压24V, 波形控制因素100%时, 零供油;0%时, 最大供油。

2.3.2 电控喷油器。

喷油器是高压共轨电控喷油系统中最关键的部件, 它根据EDC传来的控制信号, 通过控制电磁阀的开启和关闭, 将共轨内的高压燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室中。

2.3.3 开关量信号。

本项目中的柴油机电控系统采用24V蓄电池供电。通讯模块采用CAN总线。电控系统需要采集的开关信号包括启机信号、怠速信号、停机信号。这些开关信号的触发可以由硬件引起, 也可以由软件引起。本项目中启机信号、怠速信号、停机信号均采用硬线, 不采用网络方式;调速信号采用硬线和软件两种方式, 正常情况下采用网络调速, 网络调速故障时, 自动切换到硬线调速。

3 实际应用中的问题

针对实际运行中出现的低速区域 (900-1100rpm) 转速不稳情况, 在实际柴油机运行情况下时采集相关数据, MAN针对低速区域调速情况更改控制策略, 重新更换EDC控制器后, 最终验证在低速转速区域, 转速控制良好。

3.1 转速不稳问题

在孟加拉项目柴油机转速调试过程中, 发现柴油机转速从1100rpm降到900rpm时, 转速一直降不到900rpm, 始终在1000rpm左右浮动;或在运行过程中, 在某一转速值时有波动, 转速不稳定。

3.2 转速不稳问题

针对低速区域调速情况更改控制策略, 重新更换EDC控制器后, 最终验证在低速转速区域, 转速控制良好。

摘要：针对MAN柴油机在孟加拉项目中的应用, 对柴油机电气特性及柴油机体上的传感器进行了详细的分析, 充分说明高压共轨系统的工作原理及控制策略。同时针对在实际应用中出现的转速不稳问题进行了分析, 针对转速不稳情况, 采取了措施最终解决了柴油机转速不稳问题。

关键词：柴油机,高压共轨,转速,传感器

参考文献

[1]王延玲, 卢青春, 欧阳明高.汽车柴油机电控管理系统的初步研究[J].内燃机工程, 2000, 2:44-50.

[2]黄连忠, 吴桂涛, 尹自斌, 等.神经网络在船舶柴油机NOx排放特性预测中的应用[J].哈尔滨工程大学学报, 2007, 28 (1) :6-10.

[3]潘栋超.柴油机共轨燃油喷射系统及其发展[J].中小型内燃机专业技术研讨会, 2008.