汽车柴油机电控系统组成与类型

1.柴油机电控系统的组成

柴油机电控系统的基本组成与其他电子控制系统一样，也是由传感器、ECU和执行元件三部分组成，如图7-28所示。

（1）传感器 传感器（包括信号开关）用来检测柴油机与汽车的运行状态，并将检测结果转换成电信号输送给ECU。

（2）柴油机控制ECU 柴油机控制ECU的作用和结构与汽油机电控系统基本相同，只是控制程序有较大差别。

图7-28 柴油机电控系统的基本组成

要点：

●加速踏板位置传感器。加速踏板位置传感器用来检测加速踏板所处位置，ECU根据此传感器信号间接判断柴油机的负荷，作为控制柴油机喷油量和喷油正时的主控制信号；常用的加速踏板位置传感器有电位计式和差动电感式。

●反馈信号传感器。柴油机电控系统一般对供（喷）油量和供（啧）油正时采用闭环控制，反馈信号传感器就是指闭环控制系统中用来检测控制系统执行元件实际位置的传感器，主要包括负荷传感器（如供油齿条位置传感器、滑套位置传感器、喷油压力传感器等）和正时传感器（如分配泵正时活塞位置传感器、着火正时传感器等）两大类。

●燃油温度传感器。柴油的温度直接影响其粘度，燃油温度传感器用来检测柴油的温度变化，ECU根据此传感器信号对喷油量进行修正；一般采用热敏电阻式，其结构原理与进气温度传感器基本相同。

●其他传感器和信号开关。发动机转速传感器（或凸轮轴/曲轴位置传感器）、车速传感器、冷却液温度传感器、制动开关、空调开关和E/G开关（点火开关）等的作用、结构和工作原理与汽油机电控系统基本相同。

（3）执行元件 执行元件主要是执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。不同柴油机电控系统的执行元件有很大差异，常用的执行元件有电子调速器和电磁阀。

2.柴油机电控系统的类型及特点

按对供（喷）油量的控制方式不同，柴油机电控系统可分为位置控制方式、时间控制方式、时间-压力控制方式和压力控制方式四种类型。位置控制方式和时间控制方式是早期的第一代柴油机电控系统，它们保留了传统柴油机燃料供给系统的基本组成和结构，只是取消了机械调速器，增加了传感器、电控单元和电子执行元件，喷油压力与传统柴油机燃料供给系统相同。时间-压力控制方式和压力控制方式则属第二代柴油机电控系统，它们基本改变了传统燃料供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）为特征，喷油压力一般也比传统柴油机燃料供给系统高。

（1）位置控制方式 此类型的柴油机电控系统通常是在传统直列柱塞泵或转子分配泵燃料供给系统基础上改进而成的。转子分配泵位置控制方式柴油机电控系统如图7-29所示。

(www.xing528.com)

图7-29 转子分配泵位置控制方式柴油机电控系统

该类型的特点是不仅保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油器系统，而且还保留了喷油泵中齿条、齿圈、滑套和柱塞上控油螺旋槽等控制油量的传动机构，只是取消了传统机械调速器和加速踏板拉索，由ECU通过电子调速器（滑套控制电磁阀）来控制油量控制滑套的位置，以实现对喷油泵供油量的控制。

一汽大众生产的捷达SDI轿车就是采用博世（Bosch）公司轴向压缩式分配泵。

（2）时间控制方式 所谓时间控制，就是用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。此类型的柴油机电控系统通常是在传统转子分配泵燃料供给系统基础上加以改进形成的。转子分配泵时间控制方式柴油机电控系统如图7-30所示。

柱塞上的回油孔或回油槽，不再利用滑套控制柱塞泵供油有效行程来实现供油量的控制，而是在柱塞泵的高压油腔与喷油泵内腔之间设一条回油通道，用受ECU控制的回油控制电磁阀直接控制柱塞泵回油开始时刻，以此实现对供油量的时间控制。在转子分配泵时间控制方式柴油机电控系统中，ECU根据泵角传感器信号确定喷油开始时刻和计量喷油持续角度（时间）。

图7-30 转子分配泵时间控制方式柴油机电控系统

在该系统中，取消了原转子分配泵的油量控制滑套及泵油柱塞上的回油槽。

一汽大众生产的宝来、奥迪A6 TDI发动机就是采用博世公司时间控制方式的泵喷嘴分配泵。

（3）时间-压力控制方式 即电控蓄压式共轨燃油喷射系统。时间-压力控制方式的柴油机电控系统如图7-31所示，主要由油箱、输油泵、高压泵、公共油轨（即公共容器，简称共轨）、喷油器和各种电子元件组成。高压泵并不直接控制喷油，只是将柴油油压提高到约120MPa后输入共轨。高压泵的供油量一般几倍于实际耗油量以保证供油的可靠性，多余的燃油经回油管流回油箱。高压泵的出口端装有一个用来调节共轨中油压的供油压力调节阀，ECU根据柴油机的转速、负荷等控制压力调节阀的开度，从而控制共轨中的油压保持目标值，以保证喷油器的喷油压差不变。此外，ECU还根据燃油压力传感器信号对共轨中的油压进行闭环控制。

图7-31 时间—压力控制方式柴油机电控系统

1—ECU 2—三通电磁阀 3—油箱 4—节流孔 5—控制室 6—控制活塞 7—喷油器针阀偶件 8—喷油器 9—公共油轨 10—高压泵 11—柴油机转速传感器 12—曲轴位置传感器 13—加速踏板位置传感器 14—供油压力调节阀 15—燃油压力传感器

在“时间-压力控制”系统中，ECU控制供油压力调节阀使喷油器的喷油压差保持不变，再通过控制三通电磁阀工作实现喷油量的时间控制和喷油正时的控制。电磁阀通电开始时刻决定了喷油的开始时刻，其通电时间决定喷油量。