第二章 电控柴油机燃油系统

一、电控直列泵燃油系统

45.电控直列泵由哪些部分组成?

柴油机电控燃油喷射系统的第一代产品，是在直列柱塞泵的基础上改造的。与传统燃油供给系统相比，直列柱塞泵电控系统在喷油量和喷油时间等方面均采用电控技术。

该系统利用电子调速器取代原有的机械调速器，控制喷油量多少的供油齿条或拉杆由电子调速器进行驱动，从而控制供油量；用正时提前器取代原有的机械离心式供油提前角自动调节器，喷油正时由喷油提前器(正时控制器)进行调节。执行机构控制发动机驱动轴和喷油器凸轮轴间的相位差，从而控制喷油时间。并分别通过供油拉杆(或齿条)位置传感器和喷油正时传感器对喷油器和喷油正时进行闭环控制，对喷油量和喷油正时进行控制。调速器执行机构和提前器执行机构是电子控制直列泵燃油系统中的两个特殊机构。

电子控制直列泵燃油系统主要由ECU、执行器(电子调速器和喷油定时器)以及喷油泵等部件组成，如图2-1所示。

图2-1 电控直列泵燃油系统

博世电控直列泵燃油系统如图2-2所示。

46.电控直列泵有什么特点?

电子控制直列式燃油系统和传统的机械燃油系统相比具有如下特点。

图2-2 博世电控直列泵燃油系统

1—油箱 2—喷油泵 3—燃油滤清器 4—直列式喷油泵 5—定时器 6—调速器 7—喷油器 8—回油管 9—预热塞 10—ECM 11—故障指示灯 12—离合器、制动器和排气制动开关 13—变速杆 14—加速踏板位置传感器 15—发动机转速传感器 16—温度传感器(冷却液、空气、燃油) 17—进气压力传感器 18—涡轮增压器 19—蓄电池 20—预热塞和起动开关

1)对于机械控制燃油系统来说控制自由度较大。机械式燃油系统中基本控制信息是发动机转速和加速踏板位置，而且这两个基本参数要转换成飞块的离心力和弹簧的作用，通过力的平衡关系控制齿条的位置。

作为补偿控制信息有冷却液温度和进气压力。这些基本参量也必须以适当方式转换成作用力，并通过杠杆机械调节弹簧，从而控制齿杆位置，因此，必须在弹簧特性的范围内设定控制方式。所以，自由度很小。此外，信息量多一点，则杆系复杂，装置庞大。由于在发动机上的安装约束，从而限制了控制信息量。

在电子控制燃油系统中，发动机的状态和环境条件都可以用各种传感器检出，电子控制单元则可计算、判断出最适合于发动机状态的控制条件，并输出到执行器。

此外，信息检测过程中，不需要各种机械杆件，所以信息量的多少不受制约。可以从最合适的位置检出最适当的信息。

2)可以检测控制对象，并可进行反馈控制。所以，因机械磨损而引起的时间效应可以给予补偿，控制精度高。

3)为了提高服务性和安全性，可以追加故障诊断和故障应急等功能。

4)通过数据信息传输功能，可以提高全系统的功能，而且可使机械简单。

5)只要ECR中的程序，就可以改变工作过程。

47.电控直列泵的工作原理是怎样的?

从各个传感器传来的信号输入电控单元(ECU)，经过ECU计算处理，与柴油机负荷及转速状态相适应的信号送往电子调速器和电磁阀，使调速器和正时控制器(定时器)动作。同时，调速器和正时控制器中的传感器，也把各自的反馈信号输入ECU，以达到控制喷油量和喷油时间的目的。

48.电控直列泵是怎样控制喷油量的?

安装电子调速器的柱塞泵电控系统，其喷油量控制是由ECU通过控制电子高速器来实现的。柴油机工作时，ECU根据加速踏板位置传感器信号(即负荷信号)和柴油机转速信号确定基本供油量，并参考冷却液温度、进气流量等传感器信号对供油量进行修正。然后通过ECU中的伺服电路控制电子调速器工作，以改变或保持直列柱塞泵油量调节拉杆(或齿条)的位置，使直列柱塞泵的供油量达到预期的控制目标。

49.电控直列泵是怎样控制喷油正时的?

柱塞泵电控系统中采用正时控制器，通过控制供油时刻来控制喷射定时。直列柱塞泵采用电控液压式正时控制器，根据对油路中机油压力控制方式不同，可分为电磁阀型正时控制器和步进电动机型正时控制器两种。

图2-3 步进电动机控制阀结构

1—丝杠机构 2—密封圈 3—后轴承 4—前轴承 5—控制阀 6—转子 7—定子 8—线束连接器

1)直列柱塞泵的供油时刻随液压腔内机油压力的变化而变化，而机油压力的改变受ECU的控制，ECU通过控制供油电磁阀和回油电磁阀的开闭来实现对液压腔内油压的控制。

2)与电磁阀式正时控制器不同，步进电动机正时控制器内机油压力的变化是由步进电动机控制阀进行控制的。图2-3所示为步进电动机控制阀结构图。

50.电控直列泵喷油正时电控系统由哪些部分组成?

图2-4 直列泵供油正时的电控系统的组成

1—转速表 2—故障指示灯 3—供油齿条位置传感器 4—柴油机 5—喷油泵 6—正时传感器 7—正时控制器 8—转速传感器 9—电磁阀 10—冷却液温度传感器

电子提前器即喷油正时控制器(定时器)是通过改变发动机曲轴和喷油泵凸轮轴之间的相位即喷油提前角，来实现对喷油定时控制。

直列泵供油正时的电控系统主要由正时控制器、电磁阀、柴油机转速传感器、正时传感器和ECU等组成，如图2-4所示。两个电磁阀分别安装在正时控制器进、回油路中，控制正时控制器工作的液压油来自柴油机润滑系统。正时控制器安装在直列柱塞泵驱动轴与凸轮轴之间，受液压控制的正时控制器可使直列柱塞泵凸轮轴相对驱动轴在一定范围内转动。柴油机转速传感器安装在直列柱塞泵驱动轴上，ECU主要根据柴油机转速和负荷传感器信号确定基本供油提前角，再根据冷却液温度等传感器信号进行修正，并通过两个电磁阀控制正时控制器工作，来实现对直列柱塞泵供油正时的控制。正时传感器安装在直列柱塞泵凸轮轴上，用来检测凸轮轴的位置和转角，ECU根据正时传感器信号判断实际的供油正时，并对供油正时进行闭环控制。

51.电控直列泵中，实现供油量“位置控制”的电子调速器有几种?结构是怎样的?

在直列泵电控系统中，实现供油量“位置控制”常用的电子调速器有线性直流电动机型(图2-5)和螺线管型(图2-6)两种。电子调速器包括移动控制杆的电磁绕组(电动机)和检测拉杆位置的传感器。

图2-5 线性直流电动机型电子调速器

1—滑套 2—杠杆 3—拉杆位置传感器 4—线束连接器 5—油量调节拉杆 6—杠杆轴 7—上壳 8—铁心 9—可移动绕组 10—永久磁铁

图2-6 螺线管型电子调速器

转速传感器的作用是，检测发动机的转速。传感放大器的作用是，将检测到的齿杆位置传感器的信号放大后输入ECM中。

在电子控制直列泵燃油系统中，电子调速器执行的作用相当于机械调速器的飞块。在电子调速器中电磁作用力或液力代替离心力控制齿杆的移动，从而完成调速作用。电子调速器主要由线性螺线管、齿杆位移传感器、转速传感器和传感器放大器组成。

线性螺线管的作用是，控制线圈中的电流，使喷油泵的齿杆移动。

齿杆位置传感器由线圈和铁心组成，用于检测调节齿杆的位置。

52.电控直列泵的电控液压式电磁阀型正时控制器的工作原理是怎样的?

电控直列泵的电控液压式电磁阀型正时控制器的工作原理如图2-7所示。图中四个沿轴向布置的液压活塞在较低液压时就能运动。活塞运动推动滑块克服弹簧力向外运动，滑块又通过滑块销使双偏心轮传动，双偏心轮的构造改变了驱动轴与凸轮轴之间的相位。由于活塞仅通过斜面来推动滑块，并不是通过铰链，因此即使液压系统失灵，滑块靠离心力仍可向外运动，像机械式喷油提前器那样起作用，目的是避免柴油机排气温度过高或严重冒烟。这时由于无液压力，提前角达不到所要求的角度。

图2-7 电控直列泵的电控液压式电磁阀型正时控制器的工作原理

1—凸轮轴 2—液压腔 3—液压活塞 4—大偏心轮 5—小偏心轮 6—驱动轴 7—驱动盘 8—滑块销 9—滑块 10—电磁阀

53.电控直列柱塞泵步进电动机的工作原理是怎样的?

图2-8 电控直列柱塞泵步进电动机型正时控制器

1—滑套 2—滑套弹簧 3—滚轮体 4—机油腔 5—分泵驱动凸轮

电控直列柱塞泵步进电动机型正时控制器如图2-8所示。凸轮绕凸轮轴顺时针旋转，滚轮体安装在一个可横向移动的滑套内。滑套左侧承受弹簧弹力，右侧受机油压力的作用。当控制阀向内收缩时，进油通道流通截面增大，此时机油腔内油压迅速上升，滑套克服弹簧弹力带动滚轮体向左移动一定距离，相当于凸轮相对于滚轮沿其旋转方向转过一定角度，此时供油提前角增大，即供油正时提前。反之，若控制阀向外伸长，则进油通道处的横截面积相应减小，右侧机油腔内油压下降是的滑套带动滚轮向右移动一定距离，相当于凸轮相对于滚轮沿与旋转方向相反的方向转过一定角度，供油提前角减小，即供油正时推迟。

54.电控直列泵燃油系统常采用的传感器有哪些?

电控直列泵燃油系统主要传感器有发动机转速传感器、进气歧管压力传感器或空气流量计、供油提前角传感器、齿杆位置传感器、套筒位置传感器、加速踏板位置传感器、控制杆角度传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、燃油温度传感器、机油温度传感器、针阀升程传感器、大气压力传感器和涡轮增压传感器。

由于车型不同，所采用传感器的数量也有所不同。

55.电控直列泵燃油系统的主要执行器有哪些?

电子控制直列泵燃油系统主要执行器有电子调速器和电子提前器(或电子定时器)，根据发动机机型可以装备其中一种，或将两种都装上。

1)电子控制直列泵燃油系统中，调速器执行机构的作用相当于飞块。用电磁作用力或液力代替离心力控制齿杆位移。

电子调节器的内部主要由下述四部分构成：

①线性螺线管。控制线圈中的电流，使喷油泵的调节齿杆移动。

②齿杆位置传感器。由线圈和铁心构成，检测出调节齿杆的位置。

③转速传感器。检测出发动机的转速。

④传感器放大器。将检测到的齿杆位置传感器的输出信号放大后送到电子控制单元中。

此外还有将加速踏板的角度转换成电信号的加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器和起动信号等。

2)喷油定时器(或电子提前器)是通过改变发动机曲轴与喷油泵轴之间的相位角即喷油提前角，来实现对喷油定时控制的。