任務(wù)三共軌式電控柴油機(jī)噴射系統(tǒng)知識(shí)目標(biāo)了解共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)基本組成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輔助控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理了解不同柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理能力目標(biāo)掌握共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)工作原理能正確選用檢測儀器、設(shè)備工具，能迅速查閱相關(guān)維修資料、電路圖，為進(jìn)一步檢查和故障診斷作準(zhǔn)備；能正確使用萬用表、故障診斷儀等常用檢測診斷設(shè)備對(duì)柴油電控系統(tǒng)進(jìn)行檢測。

一、任務(wù)分析了解共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)基本組成及工作原理；了解ECU共軌油壓的控制；對(duì)噴油器供油量控制、供油提前角控制、噴油規(guī)律控制；能利用解碼儀、萬用表等工具對(duì)電控系統(tǒng)的故障做出正確的診斷。二、相關(guān)知識(shí)（一）共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)基本組成及工作原理

電子控制高壓共軌系統(tǒng)（以CP2.2油泵為例）由電子控制和燃油供給兩大部分組成，其基本結(jié)構(gòu)組成如圖7-3-1所示。圖7-3-1電子控制高壓共軌系統(tǒng)基本組成1.燃油供給部分

高壓共軌系統(tǒng)為蓄壓器式共軌系統(tǒng)，該系統(tǒng)由油箱、柴油濾清器、齒輪輸油泵、高壓油泵、高/低壓油管、蓄壓器（油軌）、噴油器、回油管和ECM等組成，如圖7-3-2。燃油供給系統(tǒng)又分低壓部分和高壓部分。

圖7-3-2高壓共軌燃油供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)工作過程：高壓供油泵從油箱中吸出柴油并將油壓提高后輸入共軌,多余的柴油經(jīng)回油管流回油箱。共軌上設(shè)有油壓傳感器,傳感器將共軌油壓的信號(hào)輸送給電控單元,由電控單元對(duì)流量計(jì)量單元(調(diào)壓閥)實(shí)施閉環(huán)控制,使共軌中油壓穩(wěn)定于目標(biāo)值。調(diào)壓閥是通過調(diào)整電磁閥線圈中電流的大小來調(diào)節(jié)共軌中的油壓的。共軌中的燃油壓力由電控單元根據(jù)柴油機(jī)工況的要求進(jìn)行調(diào)節(jié),并由共軌上的油壓傳感器向電控單元提供油壓反饋控制信號(hào)。共軌油壓決定噴油壓力,而噴油壓力和噴油器中電磁閥通電持續(xù)時(shí)間決定了循環(huán)噴油量,通電時(shí)刻決定了噴油起始點(diǎn)。

（1）低壓部分1）燃油輸送齒輪泵ZP5組成和工作原理，如圖7-3-3，圖7-3-4，圖7-3-5。

圖7-3-3ZP5齒輪輸油泵

圖7-3-5ZP5齒輪輸油泵工作原理圖

2）M-prop燃油計(jì)量單元：ECU根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)共軌壓力與油軌里實(shí)際的高壓燃油壓力的差值大小對(duì)燃油計(jì)量電磁閥（圖7-3-6）進(jìn)行PWM控制（165～195Hz），從而控制進(jìn)入柱塞的燃油量，使實(shí)際共軌壓力與目標(biāo)壓力值保持一致。燃油計(jì)量電磁閥線圈電阻為2.60~3.15歐姆，最大工作電流為1.80安培，缺省狀態(tài)為全開(limphome)。

圖7-3-6M-prop燃油計(jì)量單元

（2）高壓部分1）高壓供油泵（CPN2.2）：共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)中,高壓供油泵的功能是向共軌中提供高壓燃油，供油泵結(jié)構(gòu)如圖7-3-7，圖7-3-8所示。

圖7-3-7CPN2.2高壓油泵結(jié)構(gòu)圖

圖7-3-8CPN2.2高壓油泵組成元件

油泵凸輪軸上對(duì)應(yīng)加工有兩組凸輪,每組凸輪均勻分布三個(gè)凸輪（間隔120°），兩組間的凸輪錯(cuò)開60°，則該凸輪軸上均勻分布六個(gè)凸輪，每個(gè)間隔60°。系統(tǒng)和凸輪受力均勻壓力小，凸輪通過挺柱和柱塞彈簧的作用使柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將輸油泵所輸送的燃油供給油軌。供油泵凸輪軸轉(zhuǎn)一周，均勻間隔60°向油軌供一次油，供油泵轉(zhuǎn)速為柴油機(jī)一半，柴油機(jī)氣缸數(shù)與供油泵供油次數(shù)相同，供油壓力比較平穩(wěn)。

2）共軌管：共軌組件包括共軌本身和安裝在共軌上的高壓燃油接頭、共軌壓力傳感器、起安全作用的壓力限制閥、連接共軌和噴油器的流量限制閥等,其作用是存儲(chǔ)高壓油,保持壓力穩(wěn)定,如圖7-3-9所示。共軌本身容納高達(dá)150MPa以上的高壓燃油,材料和高壓容積對(duì)于共軌壓力的控制都是至關(guān)重要的。

圖7-3-9共軌組件結(jié)構(gòu)圖

壓力限制閥(泄壓閥)壓力限制閥的作用是限制共軌中的壓力。當(dāng)共軌中的燃油壓力過高時(shí),壓力限制閥連通共軌到低壓的燃油回路,實(shí)現(xiàn)安全泄壓,保證整個(gè)共軌系統(tǒng)中的最高壓力不超過極限安全壓力。共軌內(nèi)允許的短時(shí)間最高壓力為150MPa。如圖7-3-10所示,當(dāng)壓力超過彈簧的彈力時(shí),閥門打開泄壓,高壓油經(jīng)通孔和回油孔流回油箱。

圖7-3-10壓力限制閥(Pressurelimitervalve)

共軌壓力傳感器（高壓傳感器）：共軌壓力傳感器的作用是測定共軌中的實(shí)時(shí)燃油壓力,并向ECU提供電信號(hào),如圖7-3-11所示。

電子接頭2.評(píng)估電路3.帶傳感裝置的皮膜4.高壓接頭5.固定螺紋圖7-3-11共軌壓力傳感器

高壓燃油經(jīng)壓力室的小孔流向膜片,膜片上裝有半導(dǎo)體壓敏元件,可將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào),通過連接導(dǎo)線將產(chǎn)生的電信號(hào)傳送到ECU。當(dāng)膜片形狀改變時(shí),膜片上涂層的電阻發(fā)生變化,使5v供電的電阻電橋中產(chǎn)生的電壓也發(fā)生變化。電壓在0~70mV之間變化,經(jīng)求值電路放大到0.5-4.5V,并通過連接導(dǎo)線將產(chǎn)生的電信號(hào)傳送到ECU。失效：發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足，轉(zhuǎn)速受限1700rpm內(nèi)；

③流量限制閥：流量限制閥的作用是在非正常情況下防止噴油器常開并導(dǎo)致持續(xù)噴油的現(xiàn)象。一旦共軌輸出的油量超出規(guī)定的水平,流量限制閥就關(guān)閉通往噴油器的油路。流量限制閥的一側(cè)通過螺紋連接到共軌上,另一側(cè)通過螺紋擰入噴油器的進(jìn)油管。外殼兩端有孔,以便與共軌或噴油器進(jìn)油管建立油壓聯(lián)系。流量限制閥內(nèi)部有一個(gè)活塞,一根彈簧將此活塞向共軌方向壓緊,如圖7-3-12所示。

如圖7-3-12流量限制閥的結(jié)構(gòu)

（3）電磁噴油器：噴油器是共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)中的核心部件,其作用是準(zhǔn)確控制向氣缸噴油的時(shí)間、噴油量和噴油規(guī)律。圖7-3-13為Bosch公司共軌式噴油器的結(jié)構(gòu)簡圖,噴油器的頂端裝有電磁閥,用來控制噴射過程。

圖7-3-13

電磁噴油器結(jié)構(gòu)

當(dāng)電磁閥斷電時(shí),球閥在彈簧力的作用下壓緊在電磁閥的閥座上,高壓和低壓之間的流通通道被隔斷,來自共軌的高壓燃油流經(jīng)噴油器上的高壓燃抽接頭、進(jìn)油節(jié)流孔進(jìn)人柱塞控制腔中,并作用在控制柱塞上,同時(shí)另有一部分高壓燃油流經(jīng)噴油器體的斜油道流人噴油器底部的噴油嘴針閥承壓錐面上.由于柱塞截面積大于噴油嘴針閥承壓錐面面積,加上彈簧的預(yù)緊力,作用在柱塞頂部的燃油壓力便克服噴油器底端針閥承壓錐面上的燃油壓力,使得柱塞和針閥向下緊壓在噴油嘴針閥座面上,針閥關(guān)閉,噴油器不噴射。如圖7-3-14所示。

圖7-3-14

電磁噴油器工作原理

整個(gè)噴射過程簡述如下:當(dāng)電磁閥通電時(shí),針閥抬起,噴射開始；當(dāng)電磁閥斷電時(shí),針閥落座,噴射結(jié)束。由于共軌中的壓力一直存在，所以任何時(shí)刻噴油器都可以在電磁閥的控制下噴油,這是與第二代時(shí)間控制式系統(tǒng)的噴油電磁閥最不同之處。由此可見,在“時(shí)間-壓力控制”系統(tǒng)中,ECU油壓力調(diào)節(jié)閥使噴油器的噴油壓差保持不變,再通過控制電磁閥工作實(shí)現(xiàn)噴油量和供油正時(shí)的控制。電磁閥通電開始時(shí)刻決定了噴油的開始時(shí)刻,其通電時(shí)間決定噴油量。

2.電子控制部分電子控制部分由ECU傳感器和執(zhí)行器，如噴油器、電磁閥等組成。電控系統(tǒng)的功能是根據(jù)各種傳感器輸入的信號(hào)，由ECU經(jīng)過比較、運(yùn)算、處理后，得出最佳噴油時(shí)間和噴油量，向噴油器發(fā)出開啟關(guān)閉電磁閥的指令，從而精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程。

（1）電子控制ECU（如圖7-3-15）：是電控發(fā)動(dòng)機(jī)的控制中心，通過接收各傳感器傳送來的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行信息，加以運(yùn)算處理后控制各執(zhí)行器動(dòng)作。ECU還包含著一個(gè)監(jiān)測模塊。用于故障診斷以及出錯(cuò)以后的系統(tǒng)的保護(hù)。

圖7-3-15

電子控制ECU

（2）電子控制ECU的控制策略①電子控制ECU對(duì)噴油率的控制策略如圖7-3-16所示噴射使能的判斷：基于工況條件對(duì)多次噴射的可行性進(jìn)行分析，如是否需要后噴射以用于DPF(DieselParticulateFilter微粒捕集器)的再生等。低速低負(fù)荷工況和怠速工況，為了降低燃燒噪聲，采用二次預(yù)噴射，而在全負(fù)荷和高扭矩工況，既不用預(yù)噴射，也不用后噴射。

圖7-3-16

多次噴射示意圖

②電子控制ECU對(duì)起動(dòng)噴油量的控制A.起動(dòng)噴油量計(jì)算過程起動(dòng)噴油量＝基本扭矩噴油量＋補(bǔ)償扭矩噴油量B.補(bǔ)償扭矩噴油量高原時(shí)補(bǔ)償：XS_TRQ_PRESS_ATM_SCALE=f(AmbientPressure)起動(dòng)過程中，ECU會(huì)根據(jù)起動(dòng)時(shí)間和轉(zhuǎn)速逐漸增加噴油量，以促進(jìn)柴油機(jī)順利起動(dòng)

③電子控制ECU對(duì)每次噴射的噴油量、每次噴射之間的間隔角的控制多次噴射中各次的噴油量：基于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與轉(zhuǎn)速計(jì)算出此工況下的總的噴油量，然后根據(jù)多次噴射油量與主噴油量的比例關(guān)系，以及噴射壓力的影響，確定此工況下多次噴油量的分配.B.各次的提前角：基于多次噴油量的大小，根據(jù)工況要求確定多次噴射的正時(shí)，如預(yù)噴射與主噴射之間的間隔角。

④電子控制ECU對(duì)軌壓的控制如圖7-3-17所示。在電控高壓共軌系統(tǒng)中，共軌壓力(軌壓)的精確控制是眾多控制量優(yōu)化控制的一個(gè)前提，它不僅決定了噴油壓力的高低。而且是噴油量計(jì)算的重要參數(shù)，其穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、怠速、加速等動(dòng)力性能。

圖7-3-17

軌壓MAP圖

⑤電子控制ECU對(duì)汽缸作功平衡控制⑥電子控制ECU的失效保護(hù)策略A.Limphome失效策略B.減扭矩失效策略C.停機(jī)保護(hù)失效策略

2）傳感器①曲軸轉(zhuǎn)速傳感器：作用：精確計(jì)算曲軸位置，用于噴油時(shí)刻、噴油量的計(jì)算，轉(zhuǎn)速計(jì)算；信號(hào)盤的設(shè)計(jì)：58齒，如圖7-3-18。

圖7-3-18曲軸位置、轉(zhuǎn)速傳感器

凸輪軸位置傳感器作用：判缸和曲軸傳感器失效時(shí)用于跛行回家。信號(hào)盤齒數(shù)的設(shè)計(jì)：

Z+1（Z為汽缸數(shù)）信號(hào)盤相位關(guān)系：如圖7-3-19所示。

圖7-3-19凸輪軸位置傳感器信號(hào)齒盤

增壓壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器（如圖7-3-21）進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度傳感器集成在一起。進(jìn)氣壓力傳感器用來檢測進(jìn)氣管的壓力，并將其轉(zhuǎn)成電信號(hào)輸入ECU，作為計(jì)算噴油量的依據(jù)。進(jìn)氣溫度傳感器用來測量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，ECU根據(jù)該信號(hào)和進(jìn)氣壓力信號(hào)計(jì)算空氣密度以確定噴油量。

圖7-3-21

增壓壓力傳感器

冷卻液溫度傳感器（如圖7-3-22）測量冷卻水溫度，用于冷起動(dòng)、目標(biāo)怠速計(jì)算等，同時(shí)還用于修正噴油提前角、過熱保護(hù)等。失效：發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足，轉(zhuǎn)速受限1700轉(zhuǎn)內(nèi)。

圖7-3-22冷卻液溫度傳感器

⑤加速踏板傳感器（如圖7-3-23）將駕駛員的意圖轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸送給ECU；ECU根據(jù)此信號(hào)決定噴油量和噴油正時(shí)。失效：油門失效，轉(zhuǎn)速維持在1100rpm左右；

圖7-3-23加速踏板傳感器

3）執(zhí)行器①燃油計(jì)量閥執(zhí)行器（如圖7-3-24）控制進(jìn)入高壓油泵的燃油量，從而控制軌壓；失效：功率不足，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速受限1700rpm內(nèi)。一旦燃油計(jì)量閥失效，共軌管上的泄壓閥將被強(qiáng)行沖開；一旦出現(xiàn)燃油計(jì)量閥失效，必須進(jìn)行整個(gè)高壓油泵的更換，不允許自行更換燃油計(jì)量閥；

圖7-3-24

燃油計(jì)量閥執(zhí)行器

②噴油器電磁閥（如圖7-3-25）精確控制噴油提前角、噴油規(guī)律、油量。失效：某缸不工作，整機(jī)功率、扭矩不足，運(yùn)行不穩(wěn)；一旦出現(xiàn)電磁閥失效，則必須進(jìn)行整個(gè)噴油器更換，不允許自行更換電磁閥；

圖7-3-25

噴油器電磁閥

任務(wù)實(shí)施一噴油器的拆卸與安裝（一）任務(wù)描述噴油器總成需更換（二）任務(wù)實(shí)施條件玉柴國三6L、6M、6K等重型系列博世共軌柴油機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架一臺(tái)或?yàn)H柴國三WP6高壓共軌柴油機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架一臺(tái)。普通開口呆扳手一套、梅花扳手一套、套筒一套。三、任務(wù)實(shí)施

（三）任務(wù)實(shí)施步驟1.噴油器的拆卸（1）拆除噴油器線束接插件

（2）用一字螺絲刀將缸蓋線束鎖片撬出

（3）拆除14顆缸蓋罩螺栓。

（4）取下缸蓋罩時(shí)，要輕輕拿起，同時(shí)將噴油器線束塞進(jìn)缸蓋罩內(nèi)。

（5）拆除噴油器線束，該線束螺母連接在線束上，拆卸時(shí)不必一直轉(zhuǎn)螺母，感覺拆掉后，輕輕取下即可。（6）使用套筒拆高壓連接管。

（7）拆除噴油器壓板螺母。（8）噴油器電磁閥體不能受力，可用工具在噴油器壓板下輕輕敲動(dòng)取下。

2.噴油器的安裝將噴油器的高壓連接孔朝向進(jìn)油側(cè)倒入氣缸蓋，要求對(duì)準(zhǔn)無特阻力。（2）噴油器壓板同時(shí)裝入

（3）將噴油器壓板安裝到位（4）導(dǎo)入噴油器高壓連接管，注意定位珠向上；上緊高壓連接管螺母。

（5）上緊噴油器壓板

（6）上緊高壓連接管螺母

（7）安裝噴油器線束。注意：安裝完后應(yīng)檢查噴油器線束是否和搖臂之間接觸而短路，如有則調(diào)整。

（一）任務(wù)描述在共軌系統(tǒng)中，噴油量取決于共軌壓力和噴油器線圈的激勵(lì)時(shí)間。對(duì)同一只噴油器而言，當(dāng)其噴孔數(shù)量、噴孔直徑及噴油錐角已確定，在相同的共軌壓力及激勵(lì)時(shí)間下，噴油量在理論上應(yīng)是一個(gè)定值。但在噴油器批量生產(chǎn)過程中，噴油器本身的制造偏差不可避免。若不對(duì)噴油器的差異進(jìn)行修正，ECU對(duì)噴油器的精確控制就會(huì)受到限制。任務(wù)實(shí)施二

重寫IQA碼

IQA(InjectorQuantityAdjustment)碼的功能在于修正共軌系統(tǒng)中不同噴油器之間的差異，從而使油量-噴油時(shí)間MAP更加完善。該功能的輸入是ECU的修正值，這些修正值描繪了每只噴油器與標(biāo)準(zhǔn)噴油器之間的差別，這種差別以代碼的形式印在每只噴油器的頂部（參見圖7-3-26）。發(fā)動(dòng)機(jī)下線以前，各缸噴油器的調(diào)整值將被刷寫到ECU中。在維修中更換新噴油器或更換發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU后，都應(yīng)用診斷儀改寫其中的IQA碼。

圖7-3-26IQA碼

（二）任務(wù)實(shí)施條件柴油電控發(fā)動(dòng)機(jī)專用解碼儀一臺(tái)（KTS650或X-431)，新?lián)Q噴油器一個(gè)。（三）任務(wù)實(shí)施步驟1.檢查蓄電池電壓是否在規(guī)定值范圍。2.連接解碼儀到斷插座。注意：在連接過程中點(diǎn)火開關(guān)應(yīng)關(guān)閉。打開點(diǎn)火開關(guān)，進(jìn)入解碼儀功能菜單，選擇車型，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，選擇寫“噴油嘴數(shù)據(jù)”功能，把新?lián)Q的噴油嘴“IQA”碼寫入，如圖7-3-27,圖7-3-28所示。

圖7-3-27

寫入IQA碼

圖7-3-28

寫入IQA碼

案例一柴油機(jī)啟動(dòng)困難客戶：廣州中旅（中通客車WP6）故障現(xiàn)象描述：一般要啟動(dòng)3次，啟動(dòng)時(shí)并伴有很明顯的“鐺鐺”敲擊聲音，車一旦啟動(dòng)起來，在運(yùn)行過程中沒有任何異常。四、故障案例分析

1.故障檢測（1）讀取故障碼當(dāng)車出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過整車儀表盤上的閃碼燈讀出閃碼，參照閃碼表初步判斷錯(cuò)誤部件及原因閃碼讀取操作說明：在點(diǎn)火鑰匙開關(guān)接通或發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下均可進(jìn)行。

點(diǎn)火鑰匙開關(guān)處于接通位置。按下—松開故障診斷請(qǐng)求開關(guān)，閃碼燈將報(bào)出閃碼。每一次操作只閃爍一個(gè)閃碼(例如7-3-29所示)，直至循環(huán)至第一個(gè)為止。閃碼由三位組成。閃爍方式（例如車速傳感器故障，閃碼：324）見圖7-