零件裝配與結構組成

電噴柴油發動機燃油系統的組成圖解

 

電噴柴油發動機是采用電子控制裝置取代傳統的機械系統來控制發動機的供油過程，相當于是一個一體化的柴油機管理和控制系統。例如通過各種傳感器將發動機的溫度、空燃比.油門狀況、發動機的轉速、負荷、曲軸位置、運行狀況等信號輸入電子控制裝置。其結構主要由輸入傳感器，對輸入信號進行分析的電子控制模塊（ECM）和按照ECM輸出信號動作的執行器（如電控單體式噴油器）組成。

 

1、電子控制模塊（ECM）

 

ECM是電控系統的大腦，它不斷地接收來自柴油機各個傳感器發送的電壓信號并進行處理，決定向EUI（Electronic Unit Injector，電控單體式噴油器）或HEUI（Hydraulic Electronic Unit Injector，液壓驅動電控制單體式噴油器）輸出可調脈寬的控制信號，噴油器電磁鐵的激勵時間越長，噴油器噴入越多的燃燒室內的燃油量。

ECM 由微處理器、存儲器和按照要求控制執行器的驅動電路組成。它將各傳感器及開關的數據和信息接收并處理，比較各傳感器返回的電壓與ECM程序數據庫中所存儲的各開關及傳感器的特定數據（假設傳感器產生的是模擬信號，這些信號必須先通過模-數轉換器，將模擬信號轉換成ECM能夠識別的數字信號），繼而發出指令，調整供油量及噴油時間處于最佳，使柴油機在最佳狀態運行。

微處理器由數千個元件組成，它們包括許多邏輯門和一個對傳感器及開關輸入數據進行加、減、乘、除運算邏輯器。通過對存儲在計算機中的各種數據進行查閱，確定因負載引起的柴油機轉速變化、進氣壓力、機油壓力及溫度、冷卻液溫度等輸入信號變化時的響應。根據噴油器的反饋信號決定下一個噴油器在何時開啟噴油和噴油持續時間，判定噴油器電磁閥是否存在故障。

儲存器的基本類型如圖1所示。

ROM（Read Only Memory，只讀存儲器）、RAM（Ran-dom Access Memory，隨機存儲器）、PROM芯片都與MP（microprocessor，微處理器）相連。

 

圖1 柴油發電機ECM模塊的基本組成

 

 

○ RAM和PROM可被 MP讀入或讀出，而ROM只能被讀出。制造廠商用ROM芯片儲存柴油機的轉速、功率設定、柴油機保護等工作數據和信息，一旦被存儲這些數據就不能更改了。

○ PROM（Programmable Read Only Memory，可編程只讀存儲器）芯片也是硬線式結構，固定的工作數據在制造廠裝配線上通過數據程序寫入其中，除了更換芯片，數據一旦被寫入，也不能被更改。

○ EPROM (Electrically Programmable Read-Only-Memory，電可擦只讀存儲器），能在制造廠的裝配線上最后被編程。EEPROM或E²PPROM芯片是電可擦可編程只讀儲存器，可以利用便攜式計算機及調制解調器在使用現場通過網絡連接在制造廠的主計算機上，對其更改和重新編程。當對ECM重新編程時，該類儲存器的存儲內容被系統擦除，由程序將更新后的用戶校準參數寫入到ECM中。

○ 隨機存儲器（RAM）的就像工作記錄本，在傳感器信號改變時能夠不斷地被擦除和被更新。

○ KAM（Keep random memory，保存隨機存儲器） 用于更加持久的信息的保存，在電池電源斷開后這種存儲器的存儲內容將會丟失，在KAM中診斷故障碼或故障碼被存儲。

○ ECM中的驅動電路一方面對噴油器電磁閥大電流開關或其他執行機構進行驅動，另一方面監測電磁閥的電壓波形，對電磁閥是否關閉進行檢測。

 

2、傳感器

 

由于電噴系統的控制需要高精度，在柴油機配備了多個傳感器，主要包括凸輪軸角位移傳感器、曲軸角位移傳感器、進氣壓力溫度傳感器、大氣壓力溫度傳感器和噴油壓力傳感器等。噴油器的供油量和供油時間需要ECM控制模塊根據這些傳感器所測得的有關數據來調節。康明斯柴油機使用其中幾個傳感器的功能如下：

1）曲軸、凸輪軸角位移傳感器

在電控柴油機中，對曲軸和凸輪軸做角位移的測量是對運行進行控制的最基本手段，其測量的參數是對柴油機做各種控制的基本依據。ECM根據傳感器提供的脈沖信號解譯出曲軸、凸輪軸位置，據此數據優化控制噴油器的噴油定時，使柴油在最佳狀態工作，降低柴油機排放。曲軸、凸輪軸角位移傳感器一般采用霍爾元件的居多，如圖2所示是曲軸、凸輪軸角位移傳感器的圖片。曲軸角位移傳感器的信號輪就是柴油機的飛輪，而凸輪軸角位移傳感器的信號輪一般設置在凸輪軸上，也有設置在燃油泵的凸輪軸上。

 

圖2 柴油機電磁式曲軸位置傳感器

 

 

2）進氣壓力、溫度傳感器

進氣溫度傳感器一般與進氣壓力傳感器制成一體，裝在柴油機的進氣總管中間靠后的位置，對進氣管內的空氣壓力和溫度感應，使ECM控制供油量以防供油過多造成黑煙。進氣壓力傳感器一般采用半導體應變片電橋技術制成，其輸出電壓與壓力呈線性關系（下同）；進氣溫度傳感器一般使用由環氧樹脂封裝的熱敏電阻（下同）。

 

圖3 柴油機進氣壓力傳感器接線示意圖

 

 

3）大氣壓力、溫度傳感器

大氣壓力溫度傳感器確定柴油機所處的海拔根據該傳感器輸入的信號對噴油量進行調節，對柴油機在高海拔地區使用時的功率下降進行補償，改善在使用時出現的排黑煙現象。

4）噴油壓力傳感器

在高壓共軌的燃油系統中對燃油集合管內的油壓感應，由ECM控制供油量。

5）燃油溫度傳感器

某些電控燃油系統，燃油溫度會對每次供油量造成影響。控制系統會根據溫度的改變量，適時、適量地改變供油控制。如當燃油溫度升高、燃油黏度下降時，電控系統控制增加供油時間，從而使柴油機每次供油量不會因燃油溫度的變化而變化。

6）潤滑油壓力、溫度傳感器

與傳統的燃油供給系統的柴油機潤滑油壓力傳感器同樣起著相當重要的作用，通過ECU控制實現實時保護；潤滑油溫度的高低可以通過冷卻液溫度來反映，比較簡單的電控柴油機系統只安裝冷卻液溫度傳感器，通過冷卻液溫度間接地判斷潤滑油的溫度。

7）冷卻液溫度傳感器

傳統的燃油供給系統的柴油機冷卻液溫度傳感器只是顯示其溫度狀態及高溫報警停機功能，在電控燃油系統柴油機中冷卻液溫度對于控制的影響有：

①供油提前角 冷卻液溫度與柴油機燃燒室溫度相關聯，而燃燒室的溫度對于噴入燃燒室油滴的氣化過程有影響，當溫度較低時，油滴的氣化過程所需時間較長，需要較多的燃燒準備時間，因此應將供油提前角適當提前；當溫度較高時則相反。

②暖機狀態 當柴油機啟動時，如果冷卻液溫度較低，則可認定是冷機啟動，自行執行自動暖機過程。

③過載和故障保護 當冷卻液溫度達到上限值時，ECU采取負載限制、停機或信號報警等。

圖4 冷卻液溫度傳感器位置圖

 

3、執行器

 

ECM接收傳感器傳來的信號，處理后發出指令給執行器，由執行器控制噴油器的噴油過程。執行器具有兩個基本功能：接收ECM發出的控制信號和按指令精確地執行動作。

電噴式柴油機執行器的形式有兩種：第一種是電控單體式噴油器EUI（Electronic controlUnit Injectors，電控噴油器），第二種是電控高壓共軌燃油系統（DCR）。還有HEVI（Hydraulie drive Electric control）液壓驅動電控單體式噴油器和電控分配泵燃油系統。前二種方式在大中型柴油機中應用廣泛，特別是在發電用柴油機中。

電子噴射柴油發電機的EUI電子噴射系統采用EUI電子控制單體噴油器。所有EUI噴油器都沒有機械供油調節架。發動機控制模塊根據各種傳感器輸入的信號控制噴油量和正時。產生高壓噴油的動力來自凸輪軸驅動的搖臂機構。EIJI電子燃油噴射系統與通用電子燃油噴射系統相似，由發動機控制模塊(配備ADEMIII電子柴油發動機）、傳感器和噴油器組成。

 

燃料輸送泵從燃料箱中吸出燃料，通過初級和次級弗萊徹過濾器和手動油泵，到達公共油管，并通過油管均勻地分配給每個燃料噴射器。輸油泵為齒形泵，供油量遠大于所需噴油量。過量燃油冷卻和潤滑噴油器，并排出燃油系統中可能存在的空氣。燃油通過回油管流回油箱。

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