康明斯动力（深圳）有限公司

 

零件装配与结构组成

电喷柴油发动机燃油系统的组成图解

 

电喷柴油发动机是采用电子控制装置取代传统的机械系统来控制发动机的供油过程，相当于是一个一体化的柴油机管理和控制系统。例如通过各种传感器将发动机的温度、空燃比.油门状况、发动机的转速、负荷、曲轴位置、运行状况等信号输入电子控制装置。其结构主要由输入传感器，对输入信号进行分析的电子控制模块（ECM）和按照ECM输出信号动作的执行器（如电控单体式喷油器）组成。

 

1、电子控制模块（ECM）

 

ECM是电控系统的大脑，它不断地接收来自柴油机各个传感器发送的电压信号并进行处理，决定向EUI（Electronic Unit Injector，电控单体式喷油器）或HEUI（Hydraulic Electronic Unit Injector，液压驱动电控制单体式喷油器）输出可调脉宽的控制信号，喷油器电磁铁的激励时间越长，喷油器喷入越多的燃烧室内的燃油量。

ECM 由微处理器、存储器和按照要求控制执行器的驱动电路组成。它将各传感器及开关的数据和信息接收并处理，比较各传感器返回的电压与ECM程序数据库中所存储的各开关及传感器的特定数据（假设传感器产生的是模拟信号，这些信号必须先通过模-数转换器，将模拟信号转换成ECM能够识别的数字信号），继而发出指令，调整供油量及喷油时间处于最佳，使柴油机在最佳状态运行。

微处理器由数千个元件组成，它们包括许多逻辑门和一个对传感器及开关输入数据进行加、减、乘、除运算逻辑器。通过对存储在计算机中的各种数据进行查阅，确定因负载引起的柴油机转速变化、进气压力、机油压力及温度、冷却液温度等输入信号变化时的响应。根据喷油器的反馈信号决定下一个喷油器在何时开启喷油和喷油持续时间，判定喷油器电磁阀是否存在故障。

储存器的基本类型如图1所示。

ROM（Read Only Memory，只读存储器）、RAM（Ran-dom Access Memory，随机存储器）、PROM芯片都与MP（microprocessor，微处理器）相连。

 

图1 柴油发电机ECM模块的基本组成

 

 

○ RAM和PROM可被 MP读入或读出，而ROM只能被读出。制造厂商用ROM芯片储存柴油机的转速、功率设定、柴油机保护等工作数据和信息，一旦被存储这些数据就不能更改了。

○ PROM（Programmable Read Only Memory，可编程只读存储器）芯片也是硬线式结构，固定的工作数据在制造厂装配线上通过数据程序写入其中，除了更换芯片，数据一旦被写入，也不能被更改。

○ EPROM (Electrically Programmable Read-Only-Memory，电可擦只读存储器），能在制造厂的装配线上最后被编程。EEPROM或E²PPROM芯片是电可擦可编程只读储存器，可以利用便携式计算机及调制解调器在使用现场通过网络连接在制造厂的主计算机上，对其更改和重新编程。当对ECM重新编程时，该类储存器的存储内容被系统擦除，由程序将更新后的用户校准参数写入到ECM中。

○ 随机存储器（RAM）的就像工作记录本，在传感器信号改变时能够不断地被擦除和被更新。

○ KAM（Keep random memory，保存随机存储器） 用于更加持久的信息的保存，在电池电源断开后这种存储器的存储内容将会丢失，在KAM中诊断故障码或故障码被存储。

○ ECM中的驱动电路一方面对喷油器电磁阀大电流开关或其他执行机构进行驱动，另一方面监测电磁阀的电压波形，对电磁阀是否关闭进行检测。

 

2、传感器

 

由于电喷系统的控制需要高精度，在柴油机配备了多个传感器，主要包括凸轮轴角位移传感器、曲轴角位移传感器、进气压力温度传感器、大气压力温度传感器和喷油压力传感器等。喷油器的供油量和供油时间需要ECM控制模块根据这些传感器所测得的有关数据来调节。康明斯柴油机使用其中几个传感器的功能如下：

1）曲轴、凸轮轴角位移传感器

在电控柴油机中，对曲轴和凸轮轴做角位移的测量是对运行进行控制的最基本手段，其测量的参数是对柴油机做各种控制的基本依据。ECM根据传感器提供的脉冲信号解译出曲轴、凸轮轴位置，据此数据优化控制喷油器的喷油定时，使柴油在最佳状态工作，降低柴油机排放。曲轴、凸轮轴角位移传感器一般采用霍尔元件的居多，如图2所示是曲轴、凸轮轴角位移传感器的图片。曲轴角位移传感器的信号轮就是柴油机的飞轮，而凸轮轴角位移传感器的信号轮一般设置在凸轮轴上，也有设置在燃油泵的凸轮轴上。

 

图2 柴油机电磁式曲轴位置传感器

 

 

2）进气压力、温度传感器

进气温度传感器一般与进气压力传感器制成一体，装在柴油机的进气总管中间靠后的位置，对进气管内的空气压力和温度感应，使ECM控制供油量以防供油过多造成黑烟。进气压力传感器一般采用半导体应变片电桥技术制成，其输出电压与压力呈线性关系（下同）；进气温度传感器一般使用由环氧树脂封装的热敏电阻（下同）。

 

图3 柴油机进气压力传感器接线示意图

 

 

3）大气压力、温度传感器

大气压力温度传感器确定柴油机所处的海拔根据该传感器输入的信号对喷油量进行调节，对柴油机在高海拔地区使用时的功率下降进行补偿，改善在使用时出现的排黑烟现象。

4）喷油压力传感器

在高压共轨的燃油系统中对燃油集合管内的油压感应，由ECM控制供油量。

5）燃油温度传感器

某些电控燃油系统，燃油温度会对每次供油量造成影响。控制系统会根据温度的改变量，适时、适量地改变供油控制。如当燃油温度升高、燃油黏度下降时，电控系统控制增加供油时间，从而使柴油机每次供油量不会因燃油温度的变化而变化。

6）润滑油压力、温度传感器

与传统的燃油供给系统的柴油机润滑油压力传感器同样起着相当重要的作用，通过ECU控制实现实时保护；润滑油温度的高低可以通过冷却液温度来反映，比较简单的电控柴油机系统只安装冷却液温度传感器，通过冷却液温度间接地判断润滑油的温度。

7）冷却液温度传感器

传统的燃油供给系统的柴油机冷却液温度传感器只是显示其温度状态及高温报警停机功能，在电控燃油系统柴油机中冷却液温度对于控制的影响有：

①供油提前角 冷却液温度与柴油机燃烧室温度相关联，而燃烧室的温度对于喷入燃烧室油滴的气化过程有影响，当温度较低时，油滴的气化过程所需时间较长，需要较多的燃烧准备时间，因此应将供油提前角适当提前；当温度较高时则相反。

②暖机状态 当柴油机启动时，如果冷却液温度较低，则可认定是冷机启动，自行执行自动暖机过程。

③过载和故障保护 当冷却液温度达到上限值时，ECU采取负载限制、停机或信号报警等。

图4 冷却液温度传感器位置图

 

3、执行器

 

ECM接收传感器传来的信号，处理后发出指令给执行器，由执行器控制喷油器的喷油过程。执行器具有两个基本功能：接收ECM发出的控制信号和按指令精确地执行动作。

电喷式柴油机执行器的形式有两种：第一种是电控单体式喷油器EUI（Electronic controlUnit Injectors，电控喷油器），第二种是电控高压共轨燃油系统（DCR）。还有HEVI（Hydraulie drive Electric control）液压驱动电控单体式喷油器和电控分配泵燃油系统。前二种方式在大中型柴油机中应用广泛，特别是在发电用柴油机中。

电子喷射柴油发电机的EUI电子喷射系统采用EUI电子控制单体喷油器。所有EUI喷油器都没有机械供油调节架。发动机控制模块根据各种传感器输入的信号控制喷油量和正时。产生高压喷油的动力来自凸轮轴驱动的摇臂机构。EIJI电子燃油喷射系统与通用电子燃油喷射系统相似，由发动机控制模块(配备ADEMIII电子柴油发动机）、传感器和喷油器组成。

 

燃料输送泵从燃料箱中吸出燃料，通过初级和次级弗莱彻过滤器和手动油泵，到达公共油管，并通过油管均匀地分配给每个燃料喷射器。输油泵为齿形泵，供油量远大于所需喷油量。过量燃油冷却和润滑喷油器，并排出燃油系统中可能存在的空气。燃油通过回油管流回油箱。

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