360項目七柴油機電控噴油系361任務柴油機電控噴油系概述3621.能講述燃油共軌式電控噴油系的組成。2.能講述電控柴油機傳感器的原理。3.能講述燃油共軌式電控噴油系的工作原理。4.依據汽車維修操作要求，熟練、規(guī)范地完成共軌總成的拆裝。5.依據汽車維修操作要求，熟練、規(guī)范地完成高壓油泵總成的拆裝。6.依據汽車維修操作要求，熟練、規(guī)范地完成噴油器總成的拆裝。7.依據汽車維修操作要求，熟練、規(guī)范地完成柴油機主要傳感器的拆裝。學習目標363某重型載貨汽車的柴油機故障指示燈常亮，原地緩踩加速踏板時少量冒黑煙，急加速時大量冒黑煙，發(fā)動機動力不足。經檢查，初步判定為進氣壓力溫度傳感器損壞，進氣壓力信號異常，ECU無法接收到正確的進氣量信息，導致噴油量異常，燃燒不充分。通過本任務的學習，能否了解柴油機電控噴油系呢？情境導入364一、柴油機電控技術的發(fā)展1.第一代系統（1）結構特點第一代系統是位置控制系統，它用電子伺服機構代替機械調速器控制供油滑套位置以實現對供油量的調整。其特點是保留了傳統的噴油泵—高壓油管—噴油器系統，只是對齒條或滑套的運動位置由原來的機械調速器控制改為計算機控制，如圖所示。相關知識365位置控制系統（2）工作原理電控單元ECU根據各種信號輸入裝置檢測柴油機的工作狀態(tài)，計算出最適合柴油機工作的噴油量和噴油正時，并向電磁執(zhí)行器發(fā)出相應的指令。3662.第二代系統（1）結構特點第二代系統是時間控制系統，如圖所示，其特點是供油仍維持傳統的脈動式柱塞泵供油方式，但供油量和噴油定時的調節(jié)則由電磁閥（計算機控制）的開閉時刻所決定。時間控制系統367（2）工作原理ECU根據各種信號輸入裝置檢測柴油機的工作狀態(tài)，計算出最適合柴油機工作的噴油量和噴油正時，并向高速電磁閥發(fā)出是否供油的指令，高速電磁閥即可單獨完成供油量、供油正時的控制任務。一般情況下，電磁閥關閉執(zhí)行噴油，電磁閥打開噴油結束。噴油始點取決于電磁閥關閉時刻，噴油量則取決于電磁閥關閉時間的長短。3683.第三代系統（1）結構特點第三代系統是燃油共軌式電控噴油系統，這是一種新型電控噴油系統，代表著柴油機噴油系的發(fā)展方向，如圖所示。燃油共軌式電控噴油系統369燃油共軌式電控噴油系統取消了傳統的噴油泵—高壓油管—脈動供油結構，采用一個柴油機驅動的高壓油泵，連續(xù)將高壓燃油輸送到共軌內，并通過調節(jié)以滿足壓力要求，共軌內的高壓燃油通向各缸的電控噴油器，如圖所示。燃油共軌式電控噴油系統370（2）工作原理ECU根據各種信號輸入裝置檢測柴油機的工作狀態(tài)，計算出最適合柴油機工作的噴油量和噴油正時，并向電控噴油器發(fā)出是否打開的指令，電控噴油器可單獨完成供油量、供油時間控制兩個任務。電控噴油器打開，執(zhí)行噴油；電控噴油器關閉，噴油結束。噴油始點取決于電控噴油器打開的時刻，噴油量則取決于電控噴油器打開時間的長短。371二、柴油機電控系統的組成及原理1.柴油機電控系統的組成柴油機電控系統由信號輸入裝置、電子控制單元（ECU）和執(zhí)行器三個部分組成，如圖所示。柴油機電控系統的基本組成372（1）信號輸入裝置信號輸入裝置的作用是通過各種傳感器或其他控制裝置將各種控制信號輸入給電子控制單元（ECU），它包括各種傳感器和信號開關。（2）電子控制單元（ECU）電子控制單元是整個柴油機電控系統的核心，它利用內部存儲的軟件與硬件，分析各傳感器輸入的動態(tài)數據，制定出各種控制命令送到各個執(zhí)行器，從而實現對柴油機的控制。（3）執(zhí)行器執(zhí)行器是接受ECU控制信號指令，具體執(zhí)行某項控制功能的裝置。3732.柴油機電控系統的工作原理如圖所示為柴油機電控系統的原理圖。柴油機上的各種信息通過傳感器及其他信號開關輸送到ECU，經過與存儲器中柴油機的各種調控參數或狀態(tài)的目標數據進行運算比較，由ECU給執(zhí)行器發(fā)出控制指令信號，使柴油機按照最佳的狀態(tài)運行。柴油機電控系統原理圖374三、柴油機電控系統的控制內容1.燃油噴射控制燃油噴射控制主要包括噴油量控制、噴油正時控制、噴油速率控制和噴油壓力控制等。2.怠速控制怠速控制主要包括怠速轉速控制和怠速時各缸均勻性控制。3.進氣控制進氣控制主要包括進氣節(jié)流控制、可變進氣渦流控制和可變配氣正時控制。3754.增壓控制增壓控制主要包括廢氣旁通控制和渦流通流面積控制。5.排放控制排放控制主要是廢氣再循環(huán)（ExhaustGasRecirculation，EGR）控制。ECU主要根據柴油機的轉速和負荷信號，按內存程序控制EGR閥的開度，以調節(jié)EGR率。3766.起動控制起動控制主要包括供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制和預熱裝置控制，其中供（噴）油量控制和供（噴）油正時控制與其他工況相同。7.巡航控制帶有巡航控制功能的柴油機電控系統，當通過巡航控制開關選定巡航控制模式后，ECU即可根據車速信號等自動維持汽車以一定車速行駛。3778.故障自診斷和失效保護柴油機電控系統中包含故障自診斷和失效保護兩個子系統。柴油機電控系統出現故障時，故障自診斷系統將點亮儀表盤上的“故障指示燈”，提醒駕駛員注意，并儲存故障碼，檢修時可通過一定的操作程序調取故障碼等信息；同時失效保護系統啟動相應保護程序，使柴油機能夠繼續(xù)保持運轉或強制熄火。9.柴油機與自動變速器的綜合控制在裝有自動變速器的柴油車上，將柴油機控制ECU和自動變速器控制ECU合為一體，實現柴油機與自動變速器的綜合控制，以改善汽車的變速性能。378四、燃油共軌式電控噴油系的組成燃油共軌式電控噴油系由液力系統和電子控制系統組成。其中，液力系統又分低壓液力系統和高壓液力系統，如圖所示。燃油共軌式電控噴油系的組成379低壓液力系統包含油箱、輸油泵、燃油濾清器和低壓油管。高壓液力系統包含噴油泵、高壓油軌、噴油器和高壓油管。電子控制系統由傳感器、電控單元、執(zhí)行器以及線束組成。其中，噴油器、噴油泵、高壓油軌、電控單元為柴油共軌式電控噴油系統的四大核心部件，如圖所示。柴油共軌式電控噴油系統的四大核心部件3801.低壓液力系統低壓液力系統向高壓液力系統提供足夠的燃油。（1）輸油泵輸油泵在任何工況下，為燃油提供所需的壓力，并在整個使用壽命期內，向高壓油泵提供足夠的燃油。輸油泵有兩種類型，即電動輸油泵（滾子葉片泵）和機械驅動的齒輪輸油泵。3811）電動輸油泵電動輸油泵如圖所示，適用于乘用車和輕型商用車。除了向高壓油泵輸送燃油外，電動輸油泵在監(jiān)控系統中還起到在必要時中斷燃油輸送的作用。電動輸油泵3822）齒輪輸油泵齒輪輸油泵如圖所示，適用于乘用車和輕型商用車的共軌噴油系統中，向高壓油泵輸送燃油。齒輪輸油泵裝在高壓油泵中，與高壓油泵共用驅動裝置；或裝在柴油機旁，有單獨的驅動裝置。驅動裝置一般為聯軸節(jié)、齒輪或齒帶。齒輪輸油泵383（2）柴油濾清器柴油過濾不當可能導致泵元件、出油閥以及噴油嘴的損傷。因此，需要通過柴油濾清器來滿足電控噴油系的要求。柴油可能以黏結形式（乳液）或游離形式而含水分，如果這些水分進入電控噴油系，可能導致元件腐蝕性損傷。柴油粗濾器下部安裝了柴油含水率傳感器，水位到達一定高度時，報警燈亮，提示駕駛員放水。柴油濾清器上蓋有手動泵（燃油系統放氣用），并可以根據需要安裝燃油溫度傳感器及燃油加熱器，如圖所示。柴油濾清器3842.高壓液力系統高壓液力系統中除了產生高壓力的組件外，還有燃油分配和計量組件等。（1）高壓油泵1）作用高壓油泵位于低壓液力系統和高壓液力系統之間，其作用是在車輛所有工作范圍和整個使用壽命期間，在共軌中持續(xù)產生符合系統壓力要求的高壓燃油，以及在快速啟動過程和共軌中壓力迅速升高時提供所需的燃油儲備。3852）結構高壓油泵的結構如圖所示。高壓油泵裝在柴油機上，以齒輪、鏈條或齒形帶連接在柴油機上，最高轉速為3000r/min，靠燃油潤滑。根據安裝空間大小的不同，調壓閥可直接裝在高壓油泵旁或固定在共軌上。高壓油泵3863）工作過程燃油通過輸油泵加壓經帶水分離器的預濾器送往單向閥，通過單向閥上的節(jié)流孔將燃油壓到高壓油泵的潤滑和冷卻回路中。帶偏心凸輪的驅動軸或彈簧根據凸輪形狀相位的變化將泵柱塞推上或壓下。如果供油壓力超過了安全閥的開啟壓力（0.05～0.15MPa），則輸油泵可通過高壓油泵的進油閥將燃油壓入柱塞腔（吸油行程）。當柱塞達到下止點后而上行時，進油閥被關閉，柱塞腔內的燃油被壓縮，只要達到共軌壓力就立即打開排油閥，被壓縮的燃油進入高壓回路。到上止點前，柱塞一直泵送燃油（供油行程）。達到上止點后，壓力下降，排油閥關閉。柱塞向下運動時，剩下的燃油降壓，直到柱塞腔中的壓力低于輸油泵的供油壓力時，吸油閥再次被打開，重復進入下一工作循環(huán)。387（2）調壓閥1）作用調壓閥的作用是根據發(fā)動機的負荷狀況調整和保持共軌中的壓力。共軌壓力過高時，調壓閥打開，一部分燃油經回油管返回油箱；共軌壓力過低時，調壓閥關閉，高壓端對回油管封閉。3882）結構調壓閥（見下圖）固定在高壓油泵或共軌上。銜鐵銷將球閥壓在密封座上，以使高壓端對低壓端密封。一方面彈簧將銜鐵銷往下壓，另一方面電磁線圈還對銜鐵銷有作用力。為進行潤滑和散熱，整個電磁閥周圍都有燃油流過。調壓閥389（3）共軌油管1）作用共軌油管的作用是存儲高壓燃油，高壓油泵的供油和噴油所產生的壓力波動由共軌油管的容積進行緩沖。在輸出較大燃油量時，所有氣缸共用的共軌壓力也應保持恒定，確保噴油器打開時噴油壓力不變。3902）結構由于柴油機的安裝條件不同，流量限制器（選裝件）、共軌壓力傳感器、調壓閥和限壓閥的共軌油管的結構設計不同，其一般結構如圖所示。共軌油管的結構391（4）限壓閥1）作用限壓閥限制共軌油管中的壓力，當壓力過高時，打開放油孔卸壓。共軌油管內允許的短時最高壓力為150MPa。2）結構及工作原理限壓閥是按機械原理工作的，其結構有便于擰在共軌上的外螺紋外殼、通往油箱的回油管接頭、可活動的活塞、壓力彈簧等，如圖所示。限壓閥的結構392（5）噴油器1）作用噴油器通過電子控制系統控制噴油始點和噴油量。與直噴式柴油機中的噴油器相似，噴油器用卡夾裝在氣缸蓋中。393噴油器的結構和工作原理a）噴油器的結構b）噴油器開啟c）噴油器關閉2）結構噴油器由噴油孔、液壓伺服系統、電磁閥組件等構成，其結構和工作原理如圖所示。394五、電控柴油機的傳感器電控柴油機上的傳感器大致分為壓力傳感器、溫度傳感器、速度與位置傳感器三類，有十余種，其作用、結構及安裝位置見下表。電控柴油機傳感器的作用、結構及安裝位置395電控柴油機傳感器的作用、結構及安裝位置396電控柴油機傳感器的作用、結構及安裝位置397電控柴油機傳感器的作用、結構及安裝位置398六、燃油共軌式電控噴油系的工作原理電控噴油器根據ECU發(fā)出的噴油指令脈沖起點控制噴油始點，即噴油正時；噴油量由ECU發(fā)出的噴油指令脈沖寬度控制；噴油壓力為共軌壓力，通過ECU給高壓油泵發(fā)出共軌壓力指令控制，由高壓油泵控制共軌壓力，共軌壓力傳感器將共軌壓力反饋給ECU，以實現共軌壓力的閉環(huán)控制，如圖所示。399燃油共軌式電控噴油系工作原理400項目八柴油機后處理系401任務柴油機后處理系概述4021.能講述柴油機SCR系統的工作原理。2.能講述柴油機SCR系統的工作過程。3.能講述柴油機SCR系統的使用要求。4.能講述博世DeNOx2.2系統零部件的結構。學習目標403某重型載貨汽車行駛中出現動力不足，柴油機MIL故障指示燈點亮，連接故障診斷儀發(fā)現故障代碼“發(fā)動機氮氧排放超7g/（kW·h）”，柴油機尾氣排放超標導致輸出轉矩，動力不足。經檢查，發(fā)現由于尿素品質差導致尿素噴嘴磨損加劇，大量白色尿素晶體存在于尿素箱及排氣管中，導致氮氧轉化效率低，排放超標?，F需要進行后處理系統的清洗與尿素噴嘴等零部件的更換。通過本任務的學習，能否了解柴油機后處理系統呢？情境導入404一、實現國Ⅳ排放的技術路線實現國Ⅳ排放的技術主要有兩條：高壓共軌噴射+選擇性催化還原系統（SelectiveCatalyticReduction，SCR）、高壓共軌噴射+EGR+顆粒捕集器（DieselParticulateFilter，DPF）。SCR系統利用車用尿素溶液與尾氣中的NOx

混合、反應，還原成無毒的氮氣，從而達到降低NOx

排放濃度的目的；EGR+DPF系統用于降低尾氣中的顆粒濃度，兩種技術對比見下表。相關知識405國Ⅳ柴油機SCR和EGR+DPF兩種技術對比406二、SCR系統的工作原理SCR系統包括尿素噴射系統、SCR催化箱總成以及傳感器等零部件。尿素噴射系統主要采用博世DeNOx2.2系統。博世DeNOx2.2系統是一種成熟、穩(wěn)定的車用尿素噴射系統，如圖所示，主要包括尿素供給單元（尿素泵）、尿素噴射單元（尿素噴嘴）、尿素箱、尿素管路及噴射控制單元（DomainControlUnit，DCU）。博世DeNOx2.2系統沒有單獨的DCU，其DCU的功能都集成在的ECU里。407SCR系統工作原理圖408柴油機啟動后，傳感器采集柴油機信號，ECU根據這些信號計算車用尿素的噴射量，控制車用尿素噴嘴開度，實現車用尿素噴射量的精確控制。車用尿素水溶液經尿素吸液管由尿素箱吸入尿素泵，然后泵入尿素噴嘴。當系統壓力達到預定值并且有噴射請求后，尿素噴嘴閥門開啟，車用尿素水溶液以霧化形式噴入排氣管內，尿素受熱分解出氨氣，進而在催化劑作用下加速將NOx

還原。409車用尿素水解為氨氣（尿素噴射系統）：CO（NH2）2+H2O→2NH3+CO2（要求溫度200℃以上）SCR后處理反應（SCR催化轉化器）：NO+NO2+2NH3

→2N2+3H2O4NO+O2+4NH3

→4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3

→3N2+6H2O410三、SCR系統的工作過程1.初步建壓點火開關打開后，當達到車用尿素建壓條件時（系統無故障且前排溫度傳感器測量值大于180℃，柴油機轉速大于550r/min），SCR系統開始建立壓力：吸液→填充→壓力建立（目標值5.5bar，時間

t1≤35s）。泵壓力到達8bar，系統開始自檢。一個駕駛循環(huán)的建壓時間為35s，共三次，如果三次均失敗，系統報錯，此次駕駛循環(huán)不再嘗試建壓。次與次之間伴隨尿素泵自動排氣及卸壓倒吸過程。4112.自檢系統自行檢查壓力管路和回流管路有無堵塞情況，如果有，控制系統報錯，管路和尿素泵卸壓。如果檢測通過（表示各管路均無堵塞情況），則系統建壓成功，尿素泵至噴嘴壓力穩(wěn)定在（9±0.5）bar。整個建壓過程總時間≤320s。若超過320s，則系統報錯，此次駕駛循環(huán)不再嘗試建壓。3.正常噴射根據排溫（大于200℃）和工況進行噴射。4124.斷電倒吸T15下電（整車總電源開關不斷）后，SCR系統進入倒吸過程，利用反向閥使尿素泵及尿素管中的液體排空，防止管路中殘留尿素對系統造成影響。斷電倒吸的過程為90s，該過程中嚴禁關閉整車電源。另外，在氣溫低于

-11℃時，車用尿素結冰。系統中配備了加熱系統，其中尿素箱為冷卻液加熱，尿素泵及尿素管路為電加熱，從而保證尿素噴射系統在低溫環(huán)境下正常工作。413四、SCR系統的使用要求當車用尿素箱液位低于10%時，儀表盤相應的指示燈閃爍警告，此時需及時加注車用尿素溶液。車用尿素溶液需向授權零售商或專業(yè)廠家購買，禁止使用私自配置的或不達標的車用尿素溶液，更不可使用其他替代液體，雜質和金屬離子會影響系統正常工作、縮短系統壽命。414啟動柴油機時，當柴油機轉速和排氣溫度達到設定值后，DeNOx2.2系統開始工作，柴油機停機后，系統進入倒抽階段，清空系統內的車用尿素溶液，該階段將持續(xù)2～3min，不要在系統尚處于工作狀態(tài)時斷開電源總開關。DeNOx2.2系統正常關閉（整個倒抽過程結束）后，在

-40～25℃的環(huán)境中可停機4個月且無須拆卸保存，在較高的溫度下，無拆卸停機時間上限會相應縮短。但此期間不得斷開液力和電氣連接，應避免尿素噴嘴和泵中的尿素水蒸氣的蒸發(fā)，建議停機前注滿尿素箱以減少管路中的蒸發(fā)。415五、博世DeNOx2.2系統零部件1.尿素泵尿素泵負責將尿素箱中的車用尿素溶液加壓并送往尿素噴嘴，同時將多余的車用尿素溶液泵回尿素箱，將系統的壓力維持在9bar左右。柴油機停機后，尿素泵將系統中的車用尿素溶液倒抽回尿素箱，以避免殘留的車用尿素溶液引起系統失效。如圖為博世DeNOx2.2系統尿素泵的外形結構圖。博世DeNOx2.2系統尿素泵外形結構圖416尿素泵有三個液力管路接頭，分別是進液管接頭、回液管接頭和壓力管接頭。提供車用尿素水溶液從尿素箱到尿素噴嘴的通路。三個液力管路接頭的具體規(guī)格及用途見下表。

尿素泵液力管路接頭的具體規(guī)格及用途4172.尿素噴嘴尿素噴嘴將尿素泵加壓的尿素溶液噴入尾氣中。如圖所示為尿素噴嘴的外形結構，其中包含1個尿素管接頭和2個冷卻液接頭，接頭規(guī)格均滿足SAEJ2044標準。尿素管接頭規(guī)格為5/16″，與尿素壓力管相連。尿素噴嘴的外形結構4183.尿素箱尿素箱主要用來存儲車用尿素溶液，如圖所示為濰柴集成式尿素箱的外形結構。濰柴集成式尿素箱的外形結構419尿素箱液位溫度傳感器的外形結構