电控单体泵燃油喷射系统整体结构

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：柴油机电控单体泵燃油喷射系统主要由电控单元、检测元件和执行元件等三大部分组成，各部分的功用如图1-7所示。③根据调整要求对执行器发出调整指令。ECU是电控柴油机的控制中心，通过接收各传感器传送来的柴油机运行信息，加以运算处理后控制各执行器动作。表1-3 电控单体泵系统各传感器的功能曲轴位置传感器。该交变电压的振幅随转速的上升而增大。而与此相反，在车辆运行时，由曲轴位置传感器产生的信号已足以确定柴油机的状态。

柴油机电控单体泵燃油喷射系统主要由电控单元（ECU）、检测元件（各种传感器）和执行元件等三大部分组成，各部分的功用如图1-7所示。

1.电控单元（ECU）的功用

①接收并分析各个传感器元件提供的相关信息。

图1-7 柴油机电控系统概念图

②根据相关信息确定对柴油机适时进行相应的调整。

③根据调整要求对执行器发出调整指令。

ECU是电控柴油机的控制中心，通过接收各传感器传送来的柴油机运行信息，加以运算处理后控制各执行器动作。ECU还包含一个监测模块。ECU和监测模块相互监测，如果发现故障，它们中的任何一个都可以独立于另一个而切断喷油，如图1-8所示。

图1-8 柴油机ECU监测模块

其中喷油器线束和传感器线束在柴油机出厂时已经做好，整车厂需要根据整车功能的需要来做整车线束。

2.检测元件（各种传感器）的功用

电控单体泵系统各传感器的功能见表1-3。

表1-3 电控单体泵系统各传感器的功能

（1）曲轴位置传感器（图1-9）。气缸内的活塞位置对获得正确的喷油正时极为重要。由于柴油机的所有活塞都是由连杆和曲轴连接的，因此曲轴位置传感器能提供所有气缸内活塞位置的信息；转速是指曲轴每分钟的旋转圈数，此重要参数由ECU从电感式曲轴位置传感器的信号算出。

图1-9 曲轴位置传感器的安装位置

①信号的产生。在机体上面对曲轴的部位装一个铁磁式传感信号轮，轮上应该有60个齿，去除2个齿，留下的大齿隙相应于第一缸的活塞上止点位置。曲轴位置传感器按齿序对传感信号轮进行扫描。它由永久磁铁和铜质导线绕组的软铁心组成。由于齿和齿隙交替地越过传感器，使其内部的磁通发生变化，感应出一个正弦交变电压。该交变电压的振幅随转速的上升而增大。从50r/min的最低转速起就有足够大的振幅。

②转速的计算。柴油机气缸的点火次序是互相错开的，曲轴旋转两圈（720°）后，第一缸又开始新的工作循环。着火间隔是均匀分布的。

在四缸柴油机上，着火间隔为180°，也就是说，曲轴位置传感器在两次着火间隔之间扫描30个齿。由该扫描时间内的平均曲轴转数即可算出曲轴的转速。

（2）凸轮轴位置传感器（图1-10）。凸轮轴控制进、排气门，它以曲轴转速的一半转动，其位置确定了向上止点运动的活塞是处于压缩行程上止点还是排气行程上止点。在起动过程中，仅从曲轴位置信号是无法区分这两种上止点的。而与此相反，在车辆运行时，由曲轴位置传感器产生的信号已足以确定柴油机的状态。这就是说，若凸轮轴位置传感器在车辆运行过程中失效时，ECU仍然能够判别柴油机的状态。

图1-10 凸轮轴位置传感器的安装

凸轮轴位置传感器利用霍尔效应来确定凸轮轴的位置：在凸轮轴上设置一个铁磁材料制成的齿，它随同凸轮轴转动。当该齿经过凸轮轴位置传感器中流过电流的霍尔效应半导体薄片时，传感器的磁场将霍尔效应半导体薄片中的电子流向偏转到与电流方向垂直，从而短时内形成一个电压信号（霍尔电压），此信号告知ECU：此时第一缸正好处于压缩行程上止点。

（3）冷却液温度传感器。冷却液温度传感器用在多个地方：用在冷却液回路中，以便从冷却液温度推知柴油机的温度（图1-11）；用在进气道中，以测定吸入空气的温度；用在机油中，以测定机油温度（可选装）；用在燃油回路中，以测定燃油温度（可选装）。

图1-11 冷却液温度传感器示意图

1—电子插头 2—壳体 3—NTC电阻 4—冷却液

冷却液温度传感器中有一个负温度系数的热敏电阻，它是用5V供电的一个分压器电路的一部分，其电压是温度的尺度，经模拟-数字转换器输入ECU。在ECU的微处理器中存有一条负温度系数电阻特性曲线，对任何一个电压都给出相应的温度。

（4）进气压力和温度传感器。进气压力和温度传感器（又称增压压力传感器，如图1-12所示）向ECU提供柴油机中冷后的进气温度和进气压力信息。压力敏感元件为硅膜片，温度敏感元件为负温度系数的热敏电阻。

图1-12 进气压力传感器及其特性

（5）燃油温度传感器（图1-13a）。这是一个热敏电阻型传感器，与冷却液温度传感器类似。

图1-13 冷却液温度及燃油温度传感器端子示意图

a）燃油温度传感器 b）冷却液温度传感器

（6）冷却液温度传感器（图1-13b）。冷却液温度传感器向ECU提供柴油机冷却液温度信号，敏感元件为负温度系数的热敏电阻。

1）冷却液温度传感器的检测

①将点火开关置于OFF，拔下传感器插接器，将点火开关置于ON位，测量传感器插接器1针脚与搭铁间电压是否在4.9～5.1V内。如果测量结果不在标准范围内，则应检查蓄电池是否供电正常，或出现了ECU输出电压不正常的状况，或线束出现断路或接触不良等状况。测量传感器电阻，并记录。

②测量传感器插接器2针脚（图1-14）与搭铁之间是否导通，如果不导通则应检查线束是否断路或接触不良。

图1-14 加速踏板位置传感器

③将点火开关置于OFF，插上传感器插接器，拔下ECU上的A端线束插接器，找到对应的A58（A52）与A41（A39），测量它们之间的传感器电阻，若测得结果与步骤①测得结果偏差较大，则说明线束出现故障的可能性较大。根据当时的温度情况查找传感器电阻温度对照表，若实测的电阻值与理论值出入较大，则传感器出故障的可能性较大。

2）冷却液（燃油）温度传感器温度与电阻值的对应数值：不同冷却液温度下传感器温度与电阻值的对应值见表1-4（道依茨电控单体泵柴油机数据）。

表1-4 冷却液传感器温度与电阻对应表

（7）大气温度传感器。大气温度传感器向ECU提供环境温度信息。

（8）加速踏板位置传感器（图1-14）。加速踏板位置传感器将加速踏板开度转换为电信号，并将其输出到柴油机ECU。另外，有两个系统可在一旦发生故障时提供备用功能。

用于柴油机的加速踏板位置传感器是非接触型传感器。由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。

电控单体泵燃油喷射系统整体结构

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