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电控柴油机的基本结构及工作原理


电控柴油机的基本结构及工作原理

电控柴油机与传统柴油机的主要区别表现在燃油喷射系统和控制技术上,电控柴油机的 燃油喷射系统主要有 3 种类型:即高压共轨系统、泵喷油器系统以及单体泵系统。

1、3 种主流电控燃油喷射系统简介

(1)高压共轨喷射系统 )
它是由燃油泵把高压油输送到公共的、 具有较大容积的配油管——油轨内, 将高压油蓄 积起来,再通过高压油管输送到喷油器,即把多个喷油器,并联在公共油轨上。在公共油轨 上,设置了油压传感器、限压阀和流量限制器。由于微电脑对油轨内的燃油压力实施精确控 制, 燃油系统供油压力因柴油机转速变化所产生的波动明显减小 (这是传统柴油机的一大缺 陷) ,喷油量的大小仅取决于喷油器电磁阀开启时间的长短。 特点 : ①、将燃油压力的产生与喷射过程完全分开,燃油压力的建立与喷油过程无关。燃油从 喷油器喷出以后,油轨内的油压几乎不变; ②、 燃油压力、 喷油过程和喷油持续时间由微电脑控制, 不受柴油机负荷和转速的影响; ③、喷油定时与喷油计量分开控制,可以自由地调整每个气缸的喷油量和喷射起始角。

(2)泵喷油器喷射系统 )
它是燃油泵与喷油器组合为一体式结构, 燃油泵位于喷油器的上方, 柴油机每个气缸都 有一个独立的小型泵喷油器,泵喷油器通过卡块固定在气缸盖上。 泵喷油器与进气门、 排气门一起被同一个凸轮轴驱动, 凸轮轴推动油泵柱塞产生高压油 然后微电脑通过高速电磁阀打开和关闭喷油器的高压油腔, 以控制喷油正时和喷油量。 由于 取消了燃油泵与喷油器之间的高压油管,因而降低了燃油压力损失,提高了油压的响应度, 可以实现对燃油喷射周期的精确控制。最高燃油压力可以达到 200MPa,使燃油得以更好地 雾化和燃烧,有利于提高柴油机功率、降低噪声和减少尾气排放。

(3)单体泵喷射系统 )
每个气缸都装配一个单体泵, 柴油从燃油箱出来后, 先经过低压输油泵对柴油初步加压, 然后由单体泵正式加压, 再由微电脑控制单体泵中电磁阀的动作时刻和通电时间的长短, 来 完成对喷油时刻和喷油量的精确控制。 由此可见, 该系统燃油的加压和喷射都是由单体泵完 成的,在系统内不存在单独的喷油器。

2、电子控制系统的 3 大组成部分
电控柴油机的电子控制系统由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器等 3 部分组成。

(1)传感器 )
是随时检测柴油机各主要装置工况的变化, 并实时向电控单元传送相应的电信号。 电控 柴油机各项优良性能的发挥, 在很大程度上依赖于各个传感器的正常工作, 例如进气压力传 感器对空燃比具有较大影响。

(2)电控单元 )
它是整个电子控制系统的神经中枢。电子控制单元通过传感器随时检测柴油机的转速、 负荷、机油压力、排气温度、增压器压力以及曲轴轴承温度等信息,并以此为基础,实现对 柴油机的精确控制,以满足各种工况的需要。

(3)执行器 )
执行器是指执行电子控制单元发出的指令, 并做出某种具体动作的部件, 例如电动输油 泵、喷油器以及继电器等。

3、高压共轨燃油喷射系统的基本结构
高压共轨燃油喷射系统包括燃油箱、输油泵、燃油滤清器、油水分离器、高低压油管、 高压油泵、带调压阀的燃油共轨组件、高速电磁阀式喷油器、预热装置及各种传感器、电子 控制单元等装置。 高压共轨燃油喷射系统的低压供油部分包括:燃油箱(带有滤网、油位显示器、油量报 警器) 、输油泵、燃油滤清器、低压油管以及回油管等;共轨喷射系统的高压供油部分包括: 带调压阀的高压油泵、燃油共轨组件(带共轨压力传感器)以及电磁阀式喷油器等。

4、电控燃油喷射系统的工作原理
电子控制单元接收曲轴转速传感器、冷却液温度传感器、空气流量传感器、加速踏板位 置传感器、针阀行程传感器等检测到的实时工况信息,再根据 ECU 内部预先设置和存储的 控制程序和参数或图谱,经过数据运算和逻辑判断,确定适合柴油机当时工况的控制参数, 并将这些参数转变为电信号,输送给相应的执行器,执行元件根据 ECU 的指令,灵活改变 喷油器电磁阀开闭的时刻或开关的开或闭, 使气缸的燃烧过程适应柴油机各种工况变化的需 要,从而达到最大限度提高柴油机输出功率 降低油耗和减少排污的目的。 一旦传感器检测到某些参数或状态超出了设定的范围, 电控单元会存储故障信息, 并且 点亮仪表盘上的指示灯 (向操作人员报警) 必要时通过电磁阀自动切断油路或关闭进气门, , 减小柴油机的输出功率(甚至停止发动机运转) ,以保护柴油机不受严重损坏——这是电子

控制系统的故障应急保护模式。


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