柴油機電控系統的檢修

一、相關知識(一)柴油機電控技術概述1．柴油機電控技術的發展柴油機電控技術是在解決能源危機和排放污染兩大難題的背景下，在飛速發展的電子控制技術平臺上發展起來的。汽油機電控技術的發展為柴油機電控技術的發展提供了寶貴經驗。1) 位置控制方式電控燃油噴射系統(第一代)第一代電控燃油噴射系統保留了傳統柴油機供給系統的基本組成和結構，只是取消了機械控制部件(調速器等)，增加了傳感器、ECU、執行器等組成的控制系統，使控制精度和響應速度得以提高2) 時間控制方式電控燃油噴射系統(第二代)第二代電控燃油噴射系統基本保留了傳統燃油供給系統的組成和結構，通過高速電磁閥直接控制高壓燃油的適時噴射。一般情況下，電磁閥關閉，執行噴油；電磁閥打開，噴油結束。3) 時間-壓力方式電控燃油噴射系統(第三代)第三代電控燃油噴射系統是國外于20世紀90年代中期研制的一種新型柴油機電控技術。2．柴油機電控燃油噴射系統的優點(1) 改善低溫起動性。電子控制系統能夠以最佳的程序替代駕駛員進行起動操作，使柴油機低溫起動更容易。(2) 降低氮氧化物和煙度的排放。采用柴油機電控技術，可精確地將噴油量控制在不超過冒煙界限的適當范圍內，同時根據發動機工況調節噴油時刻，從而有效地抑制排煙。(3) 提高發動機運轉穩定性。采用柴油機電控系統，無論負荷怎樣增減，都能保證發動機怠速工況下以最低的轉速穩定運轉，有利于提高其經濟性。(4) 提高發動機的動力性和經濟性。柴油機電控系統中，ECU根據傳感器信號精確計算噴油量和噴油正時，從而提高發動機的動力性和經濟性。(5) 控制渦輪增壓。采用電子控制技術可以對增壓裝置進行精確的控制。(6) 適應性廣。一種噴油泵，只要改變ECU的控制程序和數據，就能廣泛用在各種柴油機上，而且柴油機燃油噴射控制可與變速器控制、怠速控制等各種控制系統進行組合，以實現集中控制，有利于縮短柴油機電控系統的開發周期并降低成本，從而擴大柴油機電控系統的應用范圍。3．柴油機電控系統的功能與組成柴油機電控燃油噴射系統除了控制噴油量外，對噴油正時和噴油的壓力都有很高的要求(柴油機電控燃油噴射系統的噴油壓力較高，約為19.6MPa)。柴油機電控燃油噴射系統由傳感器、ECU、執行元件三部分組成1) 傳感器及其他信號輸入裝置傳感器及其他信號輸入裝置的作用是實時檢測柴油機與汽車的運行狀態，并把它輸入到ECU中，2) ECUECU的核心是單片微機系統，同時包括一些輸入/輸出(I/O)接口電路和輸出通道接口電路等3) 執行器柴油機電控系統的執行器也是由執行電器和執行機構兩部分組成，其功用是根據ECU送來的執行命令，調節噴油量和噴油正時等，從而調節柴油機的運行狀態4．柴油機電控系統的控制功能(1) 燃油噴射量控制。噴油量的控制是柴油機電子控制系統的一項主要控制內容

(2)起動噴油量的控制。柴油機低溫起動時，由于發動機的摩擦大，起動性變得較慢。(3) 怠速控制。柴油機的低速怠速不穩，在機械式控制中用兩種調速器加以控制。(4) 增壓控制。增壓控制根據柴油機轉速信號、負荷信號、增壓壓力信號等，通過各種措施，實現對廢氣渦輪增壓器工作狀態和增壓壓力的控制。(5) 排放控制。排放控制主要是廢氣再循環(EGR)控制。(6) 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。(7) 巡航控制。巡航控制是ECU根據車速信號等自動維持汽車以一定車速行駛。(8) 故障自診斷。故障自診斷包含故障自診斷和失效保護兩個子系統。(二)高壓共軌柴油機電控系統1．高壓共軌柴油機電控系統概述如圖6-1所示為高壓共軌柴油機電控系統結構圖。高壓共軌柴油機電控系統的組成分為4個部分。(1) 燃油低壓子系統包括油箱、輸油泵、濾清器和低壓回油管。(2) 共軌壓力控制子系統包括高壓泵、高壓油管、共軌壓力控制閥(pressurecontrolvalve，PCV)、共軌壓力傳感器，以及提供安全保障的安全泄壓閥和流量限制閥。(3) 燃油噴射控制子系統包括帶有電磁閥的噴油器、凸輪軸和曲軸傳感器等。(4) 電控發動機管理系統包括電子控制單元和發動機的各種傳感器。圖6-1高壓共軌柴油機電控系統結構圖圖6-2ECD-U2系統示意圖1—加速踏板位置傳感器；2—油泵壓力控制閥(PCV)；3—電控裝置；4—燃油壓力傳感器；5—共軌管；6—三通閥(TWV)；7—燃油管；8—節流孔；9—控制室；10—液壓活塞；11—噴嘴；12—噴油器；13—高壓供油泵；14—發動機轉速傳感器；15—氣缸識別傳感器圖6-3美國Caterpillar公司的HEUI系統示意圖1—高壓機油泵；2—機油油管；3—高壓機油共軌；4—HEUI噴油器；5—燃油濾清器；6—輸油泵；7—燃油箱；8—燃油回油管；9—ECU電控模塊；10—RPCV壓力控制閥；11—機油箱；12—機油泵；13—機油冷卻器；14—機油濾清器2．高壓泵如圖6-4和圖6-5所示，分別為高壓泵的縱向和橫向結構圖。一個高壓泵上有3套柱塞組件，由偏心輪驅動，在相位上相差120o。從圖上可以看出，這種偏心輪驅動平面和柱塞墊塊之間為面接觸，比傳統的凸輪-滾輪之間的線接觸的接觸應力要小得多，更有利于高壓噴射。圖6-4高壓泵的縱向結構示意圖圖6-5高壓泵的橫向結構示意圖3．PCV共軌壓力的控制是在壓力控制閥(pressurecontrolvalve，PCV)的控制下完成的。如圖6-6所示為Bosch共軌系統中PCV的結構。結合圖6-4中PCV的安裝位置可知，球閥是整個共軌壓力控制的關鍵元件。球閥的一側受到來自共軌燃油的壓力，另一側銜鐵受彈簧預緊力和電磁閥電磁力的作用。而電磁閥產生電磁力的大小與電磁閥線圈中的電流大小有關圖6-6壓力控制閥PCV4．共軌組件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，如圖6-7所示。共軌本身可容納壓力150MPa以上的高壓燃油，材料和高壓容積對于共軌壓力的控制都是重要的參數。圖6-7共軌組件圖6-8Bosch共軌式噴油器的結構簡圖(三)柴油發動機空氣系統的電子控制隨著排放法規的加嚴，要求柴油機的微粒和NOx排放同時大幅度降低，即要求柴油機也像汽油機一樣要對空燃比進行控制。為此在柴油機上開始采用電子控制的空氣系統。圖6-9柴油機空氣系統的結構簡圖1．增壓壓力控制系統柴油機采用排氣渦輪增壓與自然吸氣相比，動力性、經濟性和排放性能都有較大提高。但是，普通的增壓器特性往往不能兼顧柴油機的高速工況和低速工況。

2．排氣再循環控制系統為了控制柴油機在部分負荷下的NOx排放，采用排氣再循環(exhaustgasrecirculation，EGR)可降低進入氣缸的新鮮空氣量的相對比例，從而抑制NOx的生成3．排放后處理系統為了進一步降低柴油機的有害排放物對大氣的污染，除了在燃燒環節盡量降低有害排放物的生成以外，還可以采取排放后處理的措施。圖6-10典型的可變截面渦輪的基本結構圖6-11VNT和EGR聯合控制時的柴油機空氣系統結構示意圖圖6-12各種不同結構的EGR閥(a)真空式的EGR控制閥；(b)線性EGR電磁閥1—電樞；2—閥口開度位移傳感器；3—線圈；4—閥芯；5—進氣孔；6—出氣孔圖6-13TDI轎車柴油機的電子控制空氣系統(a)增壓壓力控制系統；(b)排氣再循環控制系統1) 氧化催化器氧化催化器的作用是將沒有完全燃燒的HC、CO和部分微粒氧化，生成C2O和H2O。2) NOx的還原催化器由于柴油機的空燃比較大，因此NOx的還原是其后處理的難點之一3) 微粒捕捉器與汽油機相比，柴油機的有害排放物中微粒是主要成分之一圖6-14DPF在排氣系統中的布置(a)單DPF，串聯在柴油機排氣中；(b)單DPF，帶旁通排氣管；(c)雙DPF，并聯輪流工作1—柴油機排出的未過濾排氣；2—電子點火器；3—燃燒器燃料供給系；4—再生燃燒器；

5—陶瓷過濾體；6—已過濾空氣；7—助燃空氣供給泵；8—排氣轉換閥；9—旁通排氣管圖6-15雙DPF的微粒捕捉器配置結構二、項目實施(一)項目實施環境(1) 實訓車輛或發動機實訓臺。(2) 常用手動工具、檢測儀器、舉升機。(二)項目實施步驟1．柴油發動機機油壓力不正常故障診斷2．柴油發動機輸油泵常見故障檢修3．柴油發動機調速器常見故障檢修4．柴油發動機噴油器常見故障檢修5．柴油發動機噴油泵常見故障檢修6．電控系統傳感器檢測1) 轉速傳感器發動機速度傳感器的安裝位置必須正確，以確保ECM能夠準確地接收信息。2) 加速踏板位置傳感器(油門位置傳感器)加速踏板位置傳感器安裝在加速踏板上，踩下加速踏板時，該傳感器將加速踏板位置信號傳遞給ECM，ECM根據加速踏板位置信號控制噴油量圖6-16轉速傳感器位置和電路圖6-17轉速傳感器插接器的A、B、C端子的接地電阻檢查圖6-18轉速傳感器信號線開路檢查圖6-20轉速傳感器端子間短路檢查圖6-21轉速傳感器信號線開路檢查圖6-22加速踏板位置傳感器電路圖6-23加速踏板位置傳感器檢測(一)圖6-24加速踏板位置傳感器檢測(二)圖6-25加速踏板位置傳感器檢測(三)圖6-26加速踏板位置傳感器檢測(四圖6-27加速踏板位置傳感器檢測(五)圖6-28加速踏板位置傳感器檢測(六)三、拓展知識高壓共軌電控柴油機的常見故障分析根據高壓共軌電控柴油機的組成及工作過程，詳細分析了導致其常見故障產生原因及排除方法。1．發動機無法起動1) 正時齒輪安裝錯位如果發動機正時齒輪在安裝過程中錯位，比如油泵齒輪和凸輪軸齒輪沒有“對零”，見圖6-292) 燃油系統不能建立軌壓如果燃油管路中混有空氣，則共軌系統無法建立軌壓，發動機就不能正常起動圖6-29正時齒輪安裝時的對零記號2．車輛行駛過程中突然熄火1) 燃油系統堵塞高壓共軌電控柴油機，對燃油的清潔度要求是很高的，電控高壓共軌柴油機的燃油采用兩級過濾的方式，粗濾為15，精濾則要求對15以上的顆