国三柴油机燃油系统结构原理

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1、国 三 柴 油 机 燃 油 系 统 结 构 原 理 一 、 重 卡 车 型 应 对 国 三 主 要 技 术 措 施 1、 柴 油 发 动 机 排 气 污 染 物 特 点 ：1） 柴 油 机 主 要 污 染 物 分 类 ：氮 氧 化 物 -NOx： 燃 烧 过 程 中 氮 氧 反 应 的 产 物 ； 氮 氧 化 物 和 碳 氢 在 光 照 作用 下 形 成 一 种 基 态 臭 氧 ， 它 是 烟 雾 的 一 种 主 要 成 份 。 一 氧 化 碳 -CO: 矿 物 燃 料 燃 烧 所 致 ， 柴 油 完 全 燃 烧 后 这 种 产 物 较 少 。 碳 氢 化 合 物 -HC: 燃 油 的 不 完

2、 全 燃 烧 和 润 滑 油 的 燃 烧 产 物 。 颗 粒 -PM: 未 燃 或 部 分 燃 烧 的 润 滑 油 、 燃 油 以 及 硫 氧 化 物 的 产 物 。 2） 柴 油 机 排 放 物 生 成 机 理 ：氮 氧 化 物 在 内 燃 机 排 放 的 氮 氧 化 物 中 占 压 倒 多 数 的 是 NO。 柴 油 本 身 含 氮 很 少 ，不 足 以 产 生 显 著 的 NOX排 放 ， NO的 主 要 来 源 是 供 给 发 动 机 的 空 气 中 的分 子 状 的 氮 。 NO的 生 成 速 度 与 温 度 有 密 切 关 系 ， 在 高 温 和 富 氧 条 件 下 ， NO的 生

3、 成速 度 高 。 与 NO的 生 成 量 相 比 ， NO2的 生 成 量 较 少 。 在 柴 油 机 的 排 放 中 NO2与 NO之 比 为 10%30% 。NO生 成 机 理 可 由 下 面 三 个 反 应 式 来 表 示 ：O+N2=NO+N （ 1-1）N+O2=NO+O （ 1-2） N+OH=H+NO （ 1-3） 颗 粒 ：柴 油 机 颗 粒 由 碳 烟 （ Soot） 和 有 机 可 溶 成 分 （ SOF） 组 成 ；当 排 气 温 度 超 过 500 时 ， 排 气 微 粒 基 本 是 很 多 碳 质 微 粒 的 聚 集 体 ，称 为 碳 烟 ；当 排 气 温 度 低

4、于 500 时 ， 碳 烟 会 吸 附 和 凝 聚 多 种 有 机 物 ， 称 为 有 机可 溶 成 分 （ SOF） ， 一 般 来 说 ， SOF占 PM质 量 的 15%-30%；降 低 柴 油 机 微 粒 排 放 问 题 的 关 键 是 碳 烟 排 放 。 碳 烟 生 成 的 重 要 条 件 是高 温 下 燃 料 严 重 缺 氧 。 实 验 证 明 ， 过 量 空 气 系 数 小 于 0.5的 混 合 气 ， 燃烧 以 后 必 定 产 生 碳 烟 ；改 善 燃 烧 室 内 混 合 气 的 均 匀 性 ， 是 降 低 碳 烟 排 放 的 根 本 。 其 他 ：一 氧 化 碳 -CO:在

5、缸 内 缺 氧 的 情 况 下 产 生 ， 柴 油 不 完 全 燃 烧 的 产 物 。 碳 氢 化 合 物 -HC:燃 油 的 不 完 全 燃 烧 和 润 滑 油 的 燃 烧 产 物 。 3) 柴 油 机 排 放 特 点 ：l由 于 柴 油 机 使 用 的 混 合 气 的 平 均 空 燃 比 比 理 论 空 燃 比 大 ， 故 其 CO及HC排 放 明 显 低 于 汽 油 机 。l柴 油 机 燃 烧 方 式 ， 为 压 燃 式 ， 由 于 燃 烧 室 内 可 燃 混 合 气 混 合 不 均 匀 ，局 部 区 域 出 现 过 量 空 气 系 数 小 于 0.6的 现 象 ， 导 致 碳 烟 大

6、量 生 成 ， 因此 颗 粒 物 的 排 放 远 高 于 汽 油 机 ；l NOX的 排 放 二 者 相 当 。F因 此 柴 油 机 排 放 控 制 主 要 侧 重 于 PM和 NOX排 放 量 的 降 低 上 。 2、 主 要 技 术 路 线 优 劣 势 比 较 ：优 势 劣 势电 控 高 压 喷 射 系 统（ 共 轨 /泵 喷 嘴 /单 体泵 ） 国 三 常 规 设 计 路 线 ，升 级 国 四 必 备 技 术 ； 排 放 达 标 一 致 性 好 ； 发 动 机 动 力 性 、 燃 油耗 指 标 提 高 。 成 本 增 加 较 大 ； 燃 油 系 统 零 配 件 通用 性 差 价 格 高

7、； 服 务 人 员 技 术 培 训难 度 大 。机 械 泵 +废 气 再 循 环 比 国 二 产 品 成 本 只 略有 增 加 ， 有 较 大 成 本优 势 ； 与 国 二 产 品 零 配 件 通用 性 强 ； 技 术 含 量 低 ， 售 后 服 务 无 技 术 障 碍 ， 培 训压 力 小 。 非 国 三 常 规 技 术 路线 ， 升 级 国 四 难 度较 大 ； 排 放 一 致 性 控 制 困难 ； 废 气 再 循 环 控 制 不当 对 燃 油 耗 、 动 力性 影 响 较 大 。 二 、 电 控 高 压 喷 油 系 统 1、 柴 油 机 电 控 系 统 发 展 历 史 2、 电 控 喷

8、射 系 统 特 点 国 二 ： 机 械 位 置 控 制 系 统 由 喷 油 泵 （ 调 速 器 、 齿 条 、 柱 塞 、 旋 槽 、 齿 圈 、 滑 套 、 油 门 拉 杆 、停 油 拉 杆 ） 、 高 、 低 压 油 管 、 喷 油 嘴 等 组 成 。 由 油 门 拉 杆 、 停 油 拉 杆 控 制 喷 油 泵 机 械 调 速 器 输 出 油 量 ， 喷 油定 时 为 固 定 值 。 国 三 ： 电 路 时 间 控 制 系 统 取 消 了 传 统 喷 油 泵 的 调 速 器 、 油 门 拉 杆 、 停 油 拉 杆 、 齿 条 、 齿圈 、 滑 套 、 柱 塞 旋 槽 。 喷 油 定 时 和

9、 喷 油 量 由 有 ECU精 确 控 制 电 磁 阀 所 决 定 。 喷 油 定 时 : 由 电 磁 阀 通 电 （ 关 闭 ） 的 时 刻 所 决 定 。 喷 油 量 : 由 电 磁 阀 通 电 、 断 电 （ 关 闭 、 开 启 ） 的 时 间 长 短 所 决 定 。 3、 电 控 喷 射 系 统 分 类 电 控 单 体 泵 中 冷 后 压 力 温度 传 感 器 水 温 （ 油 温 ）传 感 器凸 轮 轴 、 曲 轴转 速 相 位 传 感 器 电 子油 门 踏 板 线 束 总 成ECU电 控 单 元EUP泵 体 单 元零 部 件4、 单 体 泵 系 统 工 作 原 理 曲 轴 位 置 传

10、 感 器凸 轮 位 置 传 感 器增 压 压 力 传 感 器进 气 温 度 传 感 器水 温 传 感 器燃 油 温 度 传 感 器。 。 。 。 。 。 。ECU 电控组合泵 高 压 油 管喷 油 器 电 子 油 门 踏 板 传感器喷 油 指 令 工 作 原 理 图 ： 左 图 为 欧 曼 潍 柴国 三 发 动 机 外 形图 ， 其 配 套 产 品型 号 有 WP10和 WP12两 种 型 号 ，供 油 系 统 采 用BOSCH公 司 技 术电 控 高 压 共 轨 系统 ， 排 放 标 准 达到 国 三 标 准 。（ 1） 潍 柴 国 三 发 动 机 外 形 图5.1、 共 轨 系 统 发 动

11、 机 外 形 及 机 型5、 高 压 共 轨 系 统 工 作 原 理 左 图 为 欧 曼 上 柴国 三 发 动 机 外 形图 ， 其 配 套 产 品型 号 有 SC8DK、SC9DK和 SC9DF三 种 型 号 ， 供 油系 统 采 用 日 本 电装 公 司 电 控 高 压共 轨 系 统 ， 排 放标 准 达 到 国 三 标准 。（ 2） 上 柴 国 三 发 动 机 外 形 图 5.2、 电 控 高 压 共 轨 系 统 优 点 喷 油 压 力 产 生 的 过 程 和 喷 射 的 过 程 相 互 独 立 ； 喷 油 压 力 和 转 速 无 关 ； 喷 油 始 点 和 燃 油 喷 射 量 的 控

12、制 各 自 独 立 ， 可 以 实 现 精 确 控 制 ； 最 小 稳 定 燃 油 喷 射 量 极 小 ， 可 以 达 到 1mm/次 ， 并 具 有 合 适 的 控制 角 度 ； 喷 油 系 统 响 应 灵 敏 ， 能 灵 活 方 便 的 进 行 多 次 喷 射 ； 高 压 喷 射 改 善 了 进 气 和 燃 烧 的 混 合 及 燃 烧 过 程 ， 降 低 了 柴 油 机 的排 放 ； 高 压 泵 的 驱 动 扭 矩 峰 值 小 ， 机 械 噪 音 ； 系 统 结 构 适 应 范 围 宽 ， 均 能 与 目 前 的 小 型 、 中 型 及 重 型 柴 油 机 很好 匹 配 。 5.3、 电

13、控 高 压 共 轨 系 统 组 成 5.4、 电 子 控 制 系 统 组 成 及 工 作 原 理 通 过 安 装 在 发 动 机 上 的 各 个 传 感 器 对 发 动 机 各 种 运 行 状 态 的 监 测 ， 将 信 号 传 输 给 ECU电 子 控 制 单 元 ， 通 过 ECU的 判 断 和 逻 辑运 算 等 ， 计 算 精 确 的 喷 油 正 时 和 喷 油 量 ， 并 将 信 号 发 送 给 执 行 单 元 ，从 而 达 到 最 精 确 的 喷 射 控 制 。柴 油 机 电 子 控 制 系 统 主 要 由 传 感 器 、 ECU和 执 行 器 组 成 。 轨 压 传 感 器电 控

14、高 压 泵 燃 油 滤 清 器 油 轨 燃 油 箱 升 程 时 间 泻 压 阀 喷 油 器回 油进 油 燃 油 计 量 阀高 压 油 路 （ 红 色 ）低 压 油 路 （ 黄 色 ） 低 压 部 分 ： 燃 油 箱 、 输 油泵 、 低 压 油 管 、 燃 油 滤 清器 （ 粗 滤 、 精 滤 ） 、 回 油管 、 ECU低 压 部 分 作 用 是 为 高 压 部分 提 供 足 够 的 燃 油高 压 部 分 ： 燃 油 计 量 阀 、高 压 油 泵 、 高 压 油 管 、 共轨 管 、 喷 油 器高 压 部 分 作 用 是 产 生 高 压 ，保 证 燃 油 喷 射 压 力 ， 燃 油计 量5.

15、5、 共 轨 供 油 系 统 组 成 及 工 作 原 理 输 入 信 号 调 理 ： 将 输 入 信 号 限制 在 允 许 的 电 压 水 平 。 放 大 、滤 波 、 电 平 匹 配 。EPROM， FLASH： 程 序 存 储器 ， MAP表 ， 发 动 机 特 性 曲线 。EEPROM： 在 线 匹 配 数 据 ，停 车 装 置 数 据 、 矫 正 及 制 造 数据 ， 运 行 过 程 中 的 错 误 和 不 正常 工 作 数 据 、 故 障 码 。RAM： 运 算 变 量输 出 级 ： 功 率 放 大 ， 带 有 诊 断和 保 护 ： 过 流 ， 短 路 ， 断 路 ，过 热 ， 过

16、压 ， 欠 压5.6、 ECU结 构 及 原 理 介 绍 ECU主 要 功 能 (以 潍 柴 为 例 ) 5.7.1油 量 计 量 单 元 （ 潍 柴 ）油 量 计 量 单 元 ， 通 过 对 ECU的 数 据 分 析 ， 决 定 每 次 往 共 轨 管 中 输 入 多 少 的 油 量 。 油 量 计 量 单 元 出 现 故 障 时 ， 发 动 机 转 速 将 会 维 持 1500r/min电 阻 值 为 2.6 3.4 5.7、 执 行 器 结 构 及 原 理 介 绍安 装 位 置 上 柴 PCV阀 安 装 在 高 压 油 泵 上 端 5.7.2 PCV阀 （ 上 柴 ）PCV阀 PCV （

17、 泵 控 制 阀 ） 调 节 输 油泵 的 燃 油 输 送 量 ， 以 便 调 节油 轨 压 力 。 输 油 泵 输 送 到 油轨 的 燃 油 量 取 决 于 向 PCV 施加 电 流 的 正 时 。 )进 气 行 程 在 柱 塞 下 降 行 程 中 ，PCV 打 开 ， 同 时 低 压 燃 油 通过 PCV 被 吸 入 到 柱 塞 室 中 。PCV泵 控 制 阀 的 工 作 原 理 )预 行 程 就 在 柱 塞 进 入 上 升 行 程 时 ，PCV 不 通 电 并 保 持 开 启 。 此 时 ，通 过 PCV 吸 入 的 燃 油 没 经 过 加压 （ 预 行 程 ） 而 通 过 PCV 返

18、回 。 )抽 吸 行 程 在 获 得 所 需 排 放 量 的 最 佳 时 机 ， 提供 电 力 使 PCV 关 闭 ， 则 返 回 通 道 关 闭 ，同 时 柱 塞 室 中 的 压 力 上 升 。 因 此 ， 燃 油流 经 出 油 阀 （ 反 向 切 断 阀 ） ， 然 后 被 抽吸 到 油 轨 。 具 体 情 况 是 ， PCV 关 闭 之 后柱 塞 升 程 部 分 变 成 排 放 量 ， 而 且 通 过 改变 PCV 关 闭 正 时 （ 柱 塞 预 行 程 的 终 点 ） ，排 放 量 得 到 改 变 ， 从 而 使 油 轨 压 力 得 到控 制 。 )进 气 行 程 当 凸 轮 超 过

19、最 大 升 程 时 ， 柱 塞 进入 下 降 行 程 ， 同 时 柱 塞 室 中 的 压 力 下降 。 此 时 ， 出 油 阀 关 闭 ， 燃 油 抽 吸 停 止 。 此 外 ， PCV 由 于 被 断 电 而 打 开 ，低 压 燃 油 被 吸 入 到 柱 塞 室 。 具 体 情 况是 ， 系 统 进 入 A 状 态 。 PCV执 行 电 路 如 图 所 示 为 PCV 的执 行 电 路 。 点 火 开 关 接通 或 关 断 PCV 继 电 器 ，以 向 PCV 施 加 电 流 。ECU 对 PCV 的 打 开 / 关闭 进 行 控 制 。 它 根 据 每个 传 感 器 发 出 的 信 号 ，

20、确 定 提 供 最 佳 油 轨 压 力所 需 的 目 标 供 油 量 ， 并控 制 PCV 的 打 开 / 关 闭正 时 ， 从 而 达 到 目 标 供油 量 。 潍 柴 喷 油 器 接 线柱进 油口 喷 油嘴 回 油口 针阀 柱塞 针 阀 弹簧 球阀 电 磁阀5.7.3 喷 油 器 结 构 及 原 理 介 绍 回 油 管 球 阀 进 油 口电 磁 阀插 座泻 油孔进 油孔控 制 腔柱 塞进 油槽针 阀衔 铁针 阀 弹 簧针 阀腔 工 作 原 理1） 电 磁 阀 断 电 ： 球 阀 关 闭控 制 腔 压 力 针 阀 弹 簧 压 力 针 阀 腔 压 力针 阀 关 闭 ， 不 喷 射2） 电 磁

21、阀 通 电 ： 球 阀 开 启 ， 泻 油 孔 泻 油控 制 腔 压 力 针 阀 弹 簧 压 力 针 阀 腔 压 力针 阀 抬 起 ， 喷 射针 阀 抬 起 速 度 取 决 于 泻 油 孔 与 进 油 孔 的 流量 差针 阀 关 闭 速 度 取 决 于 进 油 孔 流 量喷 射 响 应 电 磁 阀 响 应 液 力 系 统 响 应一 般 应 为 0.1ms0.3ms (喷 油 速 率 控 制 的 要求 ) 喷 油 器 根 据 ECU 发 出 的 信 号 ， 将 油 轨 中 的加 压 燃 油 以 最 佳 的 喷 射 正 时 、 喷 射 量 、 喷 射率 和 喷 射 方 式 喷 射 到 发 动 机

22、燃 烧 室 中 。使 用 TWV （ 双 向 阀 ） 和 量 孔 对 喷 射 进 行 控 制 。TWV 对 控 制 室 中 的 压 力 进 行 控 制 ， 从 而 对 喷射 的 开 始 和 结 束 进 行 控 制 。 量 孔 可 通 过 限 制喷 嘴 打 开 的 速 度 来 控 制 喷 射 率 。 控 制 活 塞 通 过 将 控 制 室 压 力 传 递 到 喷 嘴 针 来将 阀 打 开 和 关 闭 。 当 喷 嘴 针 阀 打 开 时 ， 喷 嘴 将 燃 油 雾 化 并 进 行喷 射 上 柴 喷 油 器 上 柴 喷 油 器 实 物 剖 切 图 ： 备 注 ： 大 量 孔 径 0.3mm,小 量

23、孔 0.2mm;喷 孔 6X0.19mm； 喷 孔 容 易 出 现 堵 塞故 障 TWV 通 过 对 控 制 室 中 的 燃 油 泄 漏 进 行 控 制 ， 从 而 对 控 制 室 的 燃油 压 力 进 行 控 制 。 上 柴 喷 油 器 工 作 原 理 a、 无 喷 射 当 TWV 未 通 电 时 ， 它 切 断 控 制 室的 溢 流 通 道 ， 因 此 控 制 室 中 的 燃 油 压 力和 施 加 到 喷 嘴 针 的 燃 油 压 力 为 同 一 油 轨压 力 。 从 而 ， 喷 嘴 针 阀 由 于 控 制 活 塞 的承 压 面 和 喷 嘴 弹 簧 力 之 间 的 差 别 而 关 闭 ，燃

24、油 未 喷 射 。 b.喷 射 当 TWV 通 电 开 始 时 ， TWV 阀被 拉 起 ， 从 而 打 开 控 制 室 的 溢 流 通道 。 当 溢 流 通 道 打 开 时 ， 控 制 室 中的 燃 油 流 出 ， 压 力 下 降 。 由 于 控 制室 中 的 压 力 下 降 ， 喷 嘴 针 处 的 压 力克 服 向 下 压 的 力 ， 喷 嘴 针 被 向 上 推 ，喷 射 开 始 。 当 燃 油 从 控 制 室 泄 漏 时 ，流 量 受 到 量 孔 的 限 制 ， 因 此 喷 嘴 逐渐 打 开 。 随 着 喷 嘴 打 开 ， 喷 射 率 升高 。 随 着 电 流 被 继 续 施 加 到 T

25、WV，喷 嘴 针 最 终 达 到 最 大 升 程 ， 从 而 实现 最 大 喷 射 率 。 多 余 燃 油 通 过 如 图所 示 的 路 径 返 回 到 燃 油 箱 。 c、 喷 射 结 束 TWV 通 电 结 束 时 ，阀 下 降 ， 从 而 关 闭 控 制室 的 溢 流 通 道 。 当 溢 流通 道 关 闭 时 ， 控 制 室 中的 燃 油 压 力 立 即 返 回 油轨 压 力 ， 喷 嘴 突 然 关 闭 ，喷 射 停 止 。 为 了 改 善 喷 油 器 的 敏 感度 ， 将 驱 动 电 压 变 为 高 电 压 ，从 而 加 速 电 磁 线 圈 磁 化 和TWV 响 应 。 ECU 中 的

26、 充 电电 路 将 各 自 蓄 电 池 电 压 提 高到 大 约 100V， 维 持 电 压 12.8 V， 它 通 过 ECU 发 出 的 驱 动喷 油 器 的 信 号 而 施 加 到 喷 油器 上 。喷 油 器 驱 动 电 路 带 QR 代 码 的 喷 油 器 (上 柴 ) QR （ 快 速 响 应 ） 代 码 被 用 来 提 高 校 正 精 度 。QR 代 码 包 含 喷 油 器 中 的 校 正 数 据 ， 它 被 写 入 发动 机 控 制 器 中 。 QR 代 码 致 使 燃 油 喷 射 量 校 正 点的 数 目 大 大 增 加 ， 从 而 极 大 地 改 善 了 喷 射 量 精 度

27、。 实 物 喷 油 器 上 QR 代 码 、 ID 代 码 操 作 带 QR 代 码 的 喷 油 器 （ 参 考 ） 带 QR 代 码 的 喷 油 器 使 发 动 机 控 制 器 能 够 识 别 和 校 正 喷 油器 ， 因 此 当 喷 油 器 或 发 动 机 控 制 器 被 更 换 时 ， 必 须 在 发 动机 控 制 器 中 登 记 喷 油 器 的 ID 代 码 。 A) 更 换 喷 油 器 必 须 将 更 换 了 的 喷 油 器 的 ID 代 码 登 记 到 发 动 机 控 制 器 中 。 B) 更 换 发 动 机 控 制 器 （ ECU） 必 须 将 所 有 车 辆 喷 油 器 的 I

28、D 代 码 登 记 到 发 动 机控 制 器 中 。 5.8、 传 感 器 结 构 及 原 理 介 绍各 传 感 器 安 装 位 置 及 功 能传 感 器 安 装 位 置 及 功 能 传 感 器 类 型 信 号 类 型曲 轴 位 置 传 感 器 （ 发 动 机转 速 NE 传 感 器 ） 安 装 在 飞 轮 壳 上 ： 检 测 曲 轴 角 和 输 出 发 动机 转 速 信 号 磁 电 式 /霍 尔 式 数 字 量气 缸 识 别 传 感 器 （ TDC （ G） 传 感 器 ） 安 装 在 高 压 油 泵 上 ： 识 别 气 缸加 速 器 位 置 传 感 器 安 装 在 驾 驶 室 内 ： 检

29、测 加 速 踏 板 的 开 度 滑 线 变 阻 器 模 拟 量冷 却 液 温 度 传 感 器 安 装 在 冷 却 水 道 上 ： 检 测 发 动 机 冷 却 液 温度 热 敏 电 阻 燃 油 温 度 传 感 器 安 装 在 柴 滤 器 回 油 管 处 ： 检 测 燃 油 温 度进 气 压 力 温 度 传 感 器 安 装 在 进 气 道 上 ： 检 测 进 气 增 压 后 的 压 力及 温 度 应 变 片 变 阻 器 /热 敏 电阻机 油 压 力 温 度 传 感 器 安 装 在 主 油 道 上 ： 检 测 机 油 压 力 及 温 度大 气 压 力 传 感 器 安 装 在 ECU内 部 ： 检 测

30、 大 气 压 力 应 变 片 变 阻 器共 轨 压 力 传 感 器 安 装 在 高 压 共 轨 管 上 ： 检 测 燃 油 压 力 油 轨 压 力 传 感 器 安装 在 油 轨 上 。 它 检 测油 轨 的 燃 油 压 力 ， 然后 发 送 信 号 给 发 动 机ECU。 这 是 一 个 半 导体 传 感 器 ， 它 利 用 了压 力 施 加 到 硅 元 件 上时 电 阻 发 生 变 化 的 压电 效 应 。上 柴 电 阻 为 11k潍 柴 电 阻 为 23.2K电 压 为 1.5-4.3V l油 轨 压 力 传 感 器一 旦 损 坏 ， 必 须 起 用 应 急 备 份 功 能 （ 进 入 颇

31、 行 回 家 模 式 ） ， 按 设 定 值 替 代 ， 发 动 机 转 速 为 1500r/min 油 轨压 力传 感器 原 理 ： 电 磁 感 应功 能 ： 1、 曲 轴 （ 发 动 机 ） 转 速 2、 曲 轴 上 止 点 位 置安 装 位 置 ： 潍 柴 、 上 柴 均 安 装 在 飞 轮 壳 上l曲 轴 位 置 传 感 器 曲 轴 位 置 传 感 器 安 装在 靠 近 曲 轴 正 时 齿 轮 或 飞轮 的 位 置 。 传 感 器 是 电 磁感 应 型 。 当 曲 轴 上 安 装 的发 动 机 转 速 脉 冲 齿 轮 通 过传 感 器 时 ， 传 感 器 内 线 圈的 磁 场 发 生

32、变 化 ， 从 而 产生 AC 电 压 。曲 轴 位 置 传 感 器 工 作 原 理 当 脉 冲 通 过 气 缸 识 别 传 感 器 （ G传 感 器 ） 时 ， 磁 阻 发 生 变 化 ， 而 且 通过 传 感 器 的 电 压 发 生 变 化 。 内 部 IC 电 路 使 电 压 的 变 化 放 大 ， 并 且 输 出 到 发动 机 控 制 器 。 在 输 油 泵 凸 轮 轴 的 中 心 有 一 个 盘 形 齿 轮 ， 其 上 每 隔 60 就 有 一个 缺 口 ， 以 及 一 个 额 外 缺 口 。 因 此 ， 发 动 机 每 转 两 转 （ 对 于 六 缸 发 动 机 ） 该齿 轮 输

33、出 七 个 脉 冲 。 通 过 将 发 动 机 侧 的 发 动 机 转 速 脉 冲 和 气 缸 识 别 传 感 器 脉冲 相 结 合 ， 可 将 额 外 切 口 脉 冲 之 后 的 脉 冲 辨 认 为 1 号 气 缸 。l气 缸 识 别 传 感 器 （ G） 传 感 器 (上 柴 ) 凸 轮 轴 相 位 传 感 器 (潍 柴 )原 理 ： 霍 尔 效 应相 位 确 定 ： 采 用 （ n+1） 齿 定 位 ， 凸 轮 轴 上安 装 着 一 个 用 铁 磁 性 材 料 制 成 的 齿 ， 它 随 着凸 轮 轴 旋 转 ， 当 这 个 齿 经 过 凸 轮 轴 传 感 器 半导 体 膜 的 时 候

34、， 它 的 磁 场 就 会 使 半 导 体 膜 中的 电 子 偏 转 ， 产 生 一 个 短 促 的 电 压 信 号 ， 这个 电 压 告 诉 ECU， 那 1缸 已 经 进 入 了 压 缩 上 止点 。信 号 丢 失 时 ， 启 动 困 难 ， 当 同 步 信 号 出 错 时 ，发 动 机 将 会 出 现 跛 行 回 家 ,发 动 机 转 速 为（ 1500r/min)， 当 同 步 信 号 同 时 丢 失 时 ， 发 动 机 无 法 工 作 。 安 装 位 置 ： 潍 柴 、 上 柴 均 安 装 在 高 压 油 泵 上 凸 轮 轴 相 位 传 感 器 安 装 位 置 油 门 踏 板 位 置

35、 传 感 器 将 加 速 踏板 开 度 转 换 为 电 子 信 号 ， 并 将 其输 出 到 发 动 机 控 制 器 。 另 外 ， 有两 个 系 统 可 在 一 旦 发 生 故 障 时 提供 备 用 功 能 （ 出 现 故 障 后 发 动 机将 维 持 1000r/min） 。 这 是 滑 线 变阻 器 传 感 器 。 有 连 杆 与 加 速 踏 板一 起 转 动 ， 输 出 端 子 电 压 根 据 连杆 转 动 角 度 而 变 化 。l油 门 踏 板 位 置 传 感 器 上 柴 油 门 踏 板 传 感 器 电 压 值 为 0.85-4.15V， 其 中 一 个 信 号 损 坏 时 ， 另

36、外 一 个 信 号 可 单独 工 作 ； 潍 柴 油 门 踏 板 传 感 器 电 压 值 为 APP1： 0.75V 3.84V ， APP2： 0.375 1.92V ， 信 号 1与 信 号 2为 2比 1关 系 ， 如 任 意 一 个 信 号 损 坏 （ 不 为 2： 1关 系 ） 时 ， 发 动 机 将 维 持 1000r/min. 上 柴 加 速 踏 板 信 号 潍 柴 加 速 踏 板 信 号 冷 却 液 温 度 传 感 器 安 装 在 发 动机 出 水 管 上 ， 可 以 检 测 冷 却 液 温度 。 该 传 感 器 为 热 敏 电 阻 。原 理 ： 高 灵 敏 度 NTC（ 负

37、温 度 系数 热 敏 电 阻 ） 电 阻 阻 值 随 温 度 增加 电 阻 下 降 ， 见 下 图 ：l冷 却 液 温 度 传 感 器 冷 却 液 温 度 传 感 器 安 装 位 置 安 装 位 置 ： 潍 柴 、 上 柴 均 安 装 在 发 动 机 出 水 管 上 温度 20 40 60 80电阻 2.5k 1.1k 600 300电压 2.5v 1.48v 0.88v 0.6v不 同 水 温 下 温 度 传 感 器 的 电 阻 值 电 压 值发 动 机 水 温 过 高 时 ， 发 动 机 将 会 出 现 跛 行 回 家 模 式 ,发 动 机 转 速为 1500r/min 燃 油 温 度 传

38、 感 器这 是 一 个 热 敏 电 阻 型传 感 器 ， 可 以 检 测 燃油 温 度 。 在 HP0 系 统中 （ 上 柴 ） ， 它 安 装在 喷 油 器 的 回 油 管 上 。l燃 油 温 度 传 感 器电 阻 为 1.66k(30 oc) 进 气 温 度 传 感 器 安 装 在 发 动 机 进 气 道 上 ， 检 测 进气 通 过 涡 轮 增 压 器 及 中 冷 器 后 的 温 度 。 检 测 温 度 的 传感 器 部 分 包 含 一 个 热 敏 电 阻 。 该 热 敏 电 阻 有 一 个 随 温度 的 变 化 而 变 化 的 电 阻 ， 热 敏 电 阻 用 来 检 测 进 气 温 度

39、 。l进 气 温 度 传 感 器 （ 上 柴 ） 电 阻 为 2.43k(20oc) 进 气 压 力 传 感 器 安 装 在 发 动 机 进 气 道 上 ， 该 传 感器 为 半 导 体 型 。 它 利 用 了 传 感 器 中 硅 元 件 上 压 力 发 生变 化 时 电 阻 发 生 变 化 的 压 电 效 应 。l进 气 压 力 传 感 器 （ 上 柴 ）电 阻 为 10k(25 ) 电 压 为 1-4.2V l进 气 压 力 温 度 传 感 器 （ 潍 柴 ） 进 气 压 力 传感 器 可 以 同时 检 测 进 气的 压 力 和 温度四 根 针 脚 接 线 进 气 压 力 温 度 传 感

40、器 安 装 位 置 进 气 压 力 传 感 器 安 装 在 发 动 机 进 气 道 上 l机 油 压 力 传 感 器 （ 潍 柴 ）机 油 压 力 传 感 器 可 以 同 时检 测 机 油 压 力 和 机 油 温 度 针 脚 接 线 为 四 根 ， 机 油 温 度 过 高 时 ， 发 动 机 将 会 出 现 跛 行 回 家 模式 ， 发 动 机 转 速 为 1500r/min 机 油 压 力 传 感 器 安 装 位 置 机 油 压 力 传 感 器 安 装 在 机 油 主 油 道 上 5.9、 共 轨 供 油 系 统 重 要 部 件 结 构 及 原 理 介 绍5.9.1输 油 泵 结 构 及 工

41、 作 原 理上 柴 输 油 泵 外 形 图 潍 柴 输 油 泵 外 形 图 l上 柴 输 油 泵 （ 日 本 电 装 ） 结 构 与 原 理 HP0型 输 油 泵 零 部 件 功 能进 油 泵 从 燃 油 箱 吸 入 燃 油 ， 将 其 供 给 压 送 机 构 。溢 流 阀 调 节 输 油 泵 中 燃 油 的 压 力 。PCV （ 泵 控 制 阀 ） 控 制 供 给 油 轨 的 燃 油 量 。压 送 机 构 凸 轮 驱 动 挺 柱 体 。挺 柱 体 将 往 复 运 动 传 递 给 柱 塞 。柱 塞 往 复 运 动 以 压 送 和 压 缩 燃 油 。 出 油 阀 使 压 送 到 油 轨 的 燃

42、油 停 止 逆 流 。气 缸 识 别 传 感 器 （ TDC （ G） 传感 器 ） 识 别 发 动 机 气 缸 。 HP0 型 结 构 和 特 性 HP0 输 油 泵 主 要 由 传 统 型 直 列 泵 （ 两 气 缸 ） 中 的 压 送 系 统 、 控 制 燃 油 排 放量 的 PCV （ 泵 控 制 阀 ） 、 气 缸 识 别 传 感 器 （ TDC （ 上 止 点 ） （ G） 传 感 器 ）和 进 油 泵 组 成 。 l 进 油 泵 进 油 泵 （ 集 成 在 输 油 泵 中 ） 从 燃 油 箱 吸 入 燃 油 ， 然 后 通 过燃 油 滤 清 器 供 给 泵 室 。 进 油 泵 有

43、 两 种 类 型 ： 次 摆 线 型 和 叶轮 型 。 次 摆 线 型 进 油 泵 的 功 能 如 下 所 示 。 凸 轮 轴 驱 动 进 油泵 的 外 部 / 内 部 转 子 ， 使 其 开 始 转 动 。 根 据 外 部 / 内 部 转 子的 运 动 产 生 的 空 间 ， 进 油 泵 将 燃 油 抽 吸 到 吸 入 口 ， 然 后 压送 到 排 放 口 。 l压 送 机 构 凸 轮 轴 由 发 动 机 驱 动 ， 凸 轮 通 过 挺 柱 体 驱 动 柱 塞 以压 送 进 油 泵 提 供 的 燃 油 。 PCV 对 供 油 量 进 行 控 制 。燃 油 从 进 油 泵 压 送 到 气 缸

44、， 然 后 到 出 油 阀 。 发动机缸数速度比 （泵：发动机）输油泵发动机 1 个循环的 压送转动次数 缸数凸轮齿4 缸1 : 2 2 2 46 缸3 68 缸4 8它 通 过 改 变 凸 轮 的 齿 数 来 控 制 发 动 机 缸 数 。 输 油 泵 以 发 动机 一 半 的 转 速 旋 转 。 发 动 机 缸 数 与 输 油 泵 的 压 送 次 数 之 间的 关 系 如 表 所 示 ， 通 过 增 加 凸 轮 齿 的 个 数 来 控 制 发 动 机 缸数 ， 使 用 一 个 小 型 、 两 缸 的 泵 单 元 可 以 实 现 。 此 外 ， 由 于此 泵 的 压 送 行 程 数 与 喷

45、射 次 数 相 同 ,所 以 油 轨 压 力 会 保 持 平稳 。 机 油 进 口 （ 可 选 ）高 压 出 口初 始 机 油 注 油 口 阀 盖相 位 传 感 器 : DG6齿 轮 泵 ZP5柴 油 出 口 （ 到 滤 器 ） 柴 油 进 口 （ 自 油 箱 ） 溢 流 阀M-PROP 燃 油 计 量 阀 柴 油 出 口 （ 到 油 箱 ）柴 油 进 口 （ 自 滤 器 ） 凸 轮 轴l潍 柴 输 油 泵 （ 博 世 系 统 ） 结 构 与 原 理外 部 构 成 出 油 口凸 轮 轴齿 轮 泵油 量 计 量 单 元 柱 塞柱 塞 弹 簧挺 柱内 部 构 成 说 明 ： 潍 柴 输 油 泵 的

46、 进 油 泵 采 用 ZP5齿 轮 泵 ， 控 制 油 量 排 放 使 用 流 量 计量 单 元 ， 其 余 部 件 构 造 及 工 作 原 理 与 上 柴 HP0泵 基 本 相 同 ， 不 再 赘 述 。 共 轨 管 的 作 用 ： 向 各 缸 气 缸 喷 油 器 分 配 由 输 油 泵 加 压 的 燃 油 ， 存 储 高 压 、抑 止 因 油 泵 供 油 和 喷 油 而 产 生 的 波 动5.9.2 共 轨 管 结 构 及 工 作 原 理 轨 压 传 感 器压 力 限 制 阀 进 油 口流 动 阻 尼 缓 冲 器 （ 出 油 口潍 柴 共 轨 管 上 柴 共 轨 管出 油 口 零 部 件

47、结 构 和 工 作 原 理 零 部 件 功 能油 轨 存 储 从 输 油 泵 压 送 的 加 压 燃 油 ， 然 后 将 燃 油分 配 到 每 个 气 缸 喷 油 器 。压 力 限 制 器 如 果 油 轨 中 的 压 力 异 常 高 ， 则 打 开 阀 释 放 压力 。油 轨 压 力 传 感 器 （ Pc 传 感 器 ） 检 测 油 轨 中 的 燃 油 压 力 。 流 动 缓 冲 器 降 低 油 轨 中 的 燃 油 压 力 脉 动 。 如 果 燃 油 过 度流 出 ， 流 动 缓 冲 器 将 关 闭 燃 油 通 道 ， 从 而 防 止 更 多 燃 油 流 出 。 大 多 数 与 发 动 机 一

48、 起 用 于大 型 车 辆 。 流 动 缓 冲 器 可 降 低 加 压 管 中 的 压 力 脉 动 ， 并 以 稳定 的 压 力 向 喷 油 器 提 供 燃 油 。 流 动 缓 冲 器 也 可 在 出 现燃 油 过 度 排 放 时 （ 例 如 喷 射 管 道 或 喷 油 器 出 现 燃 油泄 漏 的 情 况 ） 切 断 燃 油 通 道 ， 从 而 防 止 燃 油 异 常 排 放 。5.9.3 流 动 缓 冲 器 结 构 及 工 作 原 理 当 高 压 管 中 出 现 压 力 脉 动 时 ， 它 穿 过 量 孔 产 生 的 阻 力 破 坏了 油 轨 侧 和 喷 油 器 侧 的 压 力 平 衡 ，

49、 因 此 活 塞 将 移 到 喷 油 器 一侧 ， 从 而 吸 收 压 力 脉 动 。 正 常 压 力 脉 动 情 况 下 ， 喷 射 因 燃 油流 量 降 低 而 停 止 。 随 着 通 过 量 孔 的 燃 油 量 增 加 ， 油 轨 和 喷 油器 之 间 的 压 力 得 到 平 衡 。 结 果 ， 由 于 弹 簧 压 力 ， 活 塞 被 推 回油 轨 侧 。 但 是 ， 如 果 由 于 喷 油 器 侧 燃 油 泄 漏 等 而 发 生 异 常 流量 状 态 ， 通 过 量 孔 的 燃 油 就 会 失 去 平 衡 。 这 将 使 活 塞 被 推 动抵 住 底 座 而 导 致 燃 油 通 道 封

50、 闭 。流 动 缓 冲 器 工 作 原 理 作 用 ： 确 保 共 轨 中 的压 力 失 控 后 不 会 超 压原 理 ： 机 械 溢 流 阀 原理5.9.4 压 力 限 制 阀 结 构 及 工 作 原 理 如 果 油 轨 中 压 力 异 常 高 ， 则 压 力 限 制 器 打 开 以 释 放 压力 。 它 在 压 力 降 低 到 一 定 水 平 之 后 恢 复 （ 关 闭 ） 。 由 压力 限 制 器 释 放 的 燃 油 返 回 到 油 箱 。 压 力 限 制 器 的 操 作 压 力 取 决 于 车 辆 型 号 ， 用 于 阀 开启 的 压 力 大 约 为 140-230MPa， 用 于 阀

51、 闭 合 的 压 力 大 约为 30-50MPa。 三 、 电 控 机 械 泵 +废 气 再 循 环 系 统 1、 电 控 机 械 泵 电 控 机 械 泵 与 传 统 机 械 式 喷 油 泵 同 为 位 置 控 制 系 统 。 其 不 同 点 如 下 ：传 统 机 械 式 喷 油 泵 ： 由 喷 油 泵 （ 调 速 器 、 齿 条 、 柱 塞 、 旋 槽 、 齿 圈 、 滑 套 、油 门 拉 杆 、 停 油 拉 杆 ） 、 高 、 低 压 油 管 、 喷 油 嘴 等 组 成 。 由 油 门 拉 杆 、 停 油拉 杆 控 制 喷 油 泵 机 械 调 速 器 输 出 油 量 ， 喷 油 定 时 为

52、 固 定 值 ；电 控 机 械 泵 ： 在 传 统 机 械 喷 油 泵 基 础 上 进 行 更 改 ， 与 传 统 机 械 喷 油 泵 结 构 原理 相 同 ， 保 留 齿 条 、 柱 塞 、 旋 槽 、 齿 圈 、 滑 套 ， 只 是 将 机 械 式 调 速 器 更 改 为电 子 控 制 调 速 器 ， ECU接 收 各 传 感 器 信 号 并 控 制 电 子 调 速 器 控 制 输 出 油 量 ， 以调 整 发 动 机 转 速 。 发 动 机 转 速 信 号油 门 位 置 信 号水 温 信 号阀 涡 轮压 气 机2.1、 废 气 再 循 环 系 统 布 置 图进 气 排 气 废 气 通 过

53、 该 阀 引 入 进 气管 路2、 废 气 再 循 环 系 统 2.2、 废 气 再 循 环 系 统 工 作 机 理 ： 其 机 理 是 通 过 排 气 管 向 气 缸 中 添 加 一 定 量 的 已 燃 气 体 ， 一 方 面 由 于 废 气 的惰 性 ， 不 参 加 化 学 反 应 ， 使 进 入 缸 内 的 混 合 气 被 稀 释 ， 减 小 了 可 燃 气 的 发热 量 ， 另 一 方 面 由 于 废 气 中 大 量 的 H2O和 CO2等 三 原 子 分 子 的 热 容 量 高 ，增 大 了 混 合 气 的 比 热 容 ， 所 以 能 比 同 量 的 O2和 N2更 有 效 的 降

54、低 缸 内 的 高 峰温 度 。 两 者 均 使 最 高 燃 烧 温 度 下 降 ， 从 而 使 NOX排 放 降 低 。 EGR技 术 是 目 前 降 低 发 动 机 NOX排 放 的 最 实 用 和 有 效 的 措 施 ， 如 果 要 满 足国 三 排 放 法 规 ， 除 了 在 机 内 净 化 需 要 做 大 量 工 作 之 外 ， EGR系 统 可 能 是 必不 可 少 的 技 术 。 缺 点 ： 使 得 燃 烧 恶 化 ,极 易 造 成 发 动 机 烟 度 增 大 ， HC 和 CO 排 放 量 增 加 ,燃油 经 济 性 恶 化 。 机 械 泵 +废 气 再 循 环 系 统 优 缺

55、 点 ： 发 动 机 整 机 价 格 在 欧 产 品 的 基 础 上 有 所 增 加 ， 但 相 对 单 体 泵 及 共轨 国 三 产 品 有 较 大 的 成 本 优 势 。 产 品 技 术 含 量 相 对 较 低 ， 因 此 对 服 务 及 配 套 没 有 较 大 的 技 术 障 碍 ，对 现 有 服 务 及 配 套 人 员 稍 加 培 训 即 可 满 足 对 外 的 服 务 与 配 套 工 作 。 机 械 泵 +废 气 再 循 环 系 统 +排 气 后 处 理 措 施 技 术 的 国 三 发 动 机 不 具 备升 级 国 四 的 能 力 ， 因 此 此 技 术 路 线 为 临 时 技 术 措 施 。