柴油发动机及管理系统
柴油机电控系统
柴油机电控系统柴油机电控系统（一）柴油发动机电控系统的组成电控柴油机喷射系统主要由传感器、开关、ECU（计算机）和执行器等部分组成。
如图2-59所示。
其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况变化的实时控制。
电控系统采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入ECU并与ECU已储存的参数值进行比较，经过处理计算，按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。
（二）柴油机电控系统控制原理1.概述图2-59柴油发动机电控系统的组成和原理（1）喷油量控制柴油机在运行时的喷油量是根据两个基本信号来确定的，分别是燃油控制旋钾和柴油机转速。
喷油泵调节齿杆位置则是由喷油量整定值、柴油机转速和具有三维坐标模型的预先存储在控制器内的喷油泵速度特性所确定。
在运行中，系统一直校验和校正调节齿杆的实际位置和设定值之间的差异，以获得正确的喷油量，提高发动机的功率。
（2）喷油定时控制喷油定时是根据柴油机的负荷和转速两个信号确定，并根据冷却液的温度进行校正。
控制器把喷油定时的设定值与实际值加以比较，然后输出控制信号使定时控制阀动作。
以确定通至定时器的油量。
油压的变化义使定时器的活塞移动，喷油定时就被调整到设定值。
当发生故障时，定时器使喷油定时处在最滞后的位置。
（3）怠速两种控制方式怠速有两种控制方式，分别是手动控制和自动控制。
借助于选择开关可选定怠速控制方式。
选定手动控制时，转速由怠速控制旋钮来调整。
选择自动控制时，随着冷却液温度逐渐升高，转速从暖车前的800r/min降至暖车后的400r/min。
这种方法可缩短车辆在冬季的暖车时间。
（4）巡航控制巡航控制是由机械速度、柴油机转速、加速踏板位置、巡航开关传感器和电子调速器的控制来实现。
一个快寒、精密的电子调速器执行器，根据控制器的指令自动进行巡航控制，使发动机始终处于最母工作状态。
在原有的电子调速器基础上，只需增加几个开关和软件就可实现这项功能。
柴油发动机电控系统—柴油机电控系统概述
二、柴油机发动机电控技术的应用背景
• 日益紧迫的能源与环境问题迫使人们对越造越多的汽车进行严格的排放 控制和提出更高的节能要求；
• 每天频繁发生的交通事故，给人们的生命和财产带来极大的威胁，这对 汽车行驶的安全性能提出了更高要求。
• 随着科技的进步和计算机、新材料及新工艺等在发动机上的应用，已使 发动机的结构和性能焕然一新
时和喷油量。 • 独立控制喷油时间 • 燃油喷射能力加强 • 不能独立控制油压
第3页
一、电控技术的发展及优缺点
第三代，时间—压力控制式 • 利用电磁阀控制喷油正时和喷油量，高压泵控及
控制阀来控制喷油压力。 • 高压油泵供油 • 控制阀控制燃油压力 • 高压柴油存贮在共轨 • 电磁阀独立控制喷油
量、喷油正时和喷油 速率
第一章 认识柴油机电控系统
1.1 柴油机电控技术概述
第1页
一、柴油机电控技术的发展及优缺点
第一代，位置控制式 • 电子调速器替代机械式离心调速器 • 电机驱动油量控制套筒 • 控制油喷量 术的发展及优缺点
第二代，时间控制式 • 利用高速电磁阀的开启或闭合时间来控制喷油正
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Cx Hy Sz + O2 + N2
CO2 + H2O + N2 + O2 + NOx + HC + CO + SOx + C
柴油 空气
主要排气成分 排气中的微量成分
微粒排放物( PM) 可见污染物排放
柴油机：主要是 NOx, PM 第5页
三、 柴油机电控系统的应用特点
• 电子装置运行精确 • 容易实现自动控制系统 • 电子装置能向车辆提供广泛的信息 • 电子部件比机械部件更容易装到发动机上 • 采用电子电路能够做到更高的集中程度 • 电子部件很少受原材料的限制，从长远看，电控发动机的成本将降
柴油发动机空气管理系统
7
气，与燃油系统配合获
得更大的功率和扭矩输
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出。并可以使得发动机
最大扭矩输出扩大到较
低发动机转速范围。提
高车辆的加速性能。
Proprietary
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柴油发动机空气管理系统 涡轮增压系统
3.0 升 TDV6 柴油发动机使 用 2 个涡轮增压器：一个 固定叶片型（辅助）和一个 可变叶片型（主要）。
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 进气系统的概述
Proprietary
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柴油发动机空气管理系统 进气系统 进气系统的作用
空气通过进气通道，完成
了清洁、导流，和计量等工 作。涡轮增压器对空气进行 增压，随后在中冷器中进行 冷却，然后在燃烧室中与喷 油器喷射出来的高压燃油进 行充分混合，在压缩上止点 前可燃混合气着火燃烧，从 而进行能量转换输出功率。
> EGR系统 - EGR控制阀 - 电子节气门执行器 - 节气门电位计 - EGR冷却控制阀
> 曲轴箱通风系统 - 曲轴箱通风 - 机油分离器 - 压力控制阀
> 进气预热系统 - 预热系统的概述 - 预热系统的工作原理与控制策略 - 预热系统的故障与诊断
> 实际操作内容 - 练习三
Proprietary
> 可变叶片涡轮增压器具有一 个 ECM 控制的电子旋转执 行器。 旋转执行器调节涡轮 叶片，以优化作用于涡轮上 的废气流量和速度，从而保 持需要的增压压力。
> 固定叶片的涡轮增压器由一 个涡轮切断阀和一个压气机 切断阀控制。
Proprietary
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柴油发动机机燃油供给系统
燃油供应系统的工作原理
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燃油从储罐流入燃油泵
燃油泵通过自身的机械运动抽送燃油。
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燃油进入高压燃油轨
燃油被送入高压燃油轨，以供喷油器使用。
3
喷油器雾化燃油
喷油器将燃油雾化为微小的颗粒，喷入燃烧室。
常见的燃油供应系统故障和解决方法
1 燃油漏油
检查燃油管路和连接件， 更换损坏的密封圈。
柴油发动机机燃油供给系 统
柴油发动机机燃油供给系统是确保发动机正常工作的关键组成部分。它负责 为发动机提供稳定的燃油流量和高压。了解其工作原理和故障排除是每个柴 油发动机操作者必备的知识。
供油系统的组成部分
燃油储罐雾化喷入燃烧室。
燃油泵
将燃油从储罐抽送到喷油器。
燃油滤清器
改进燃油供给系统的技术和创新
先进的柴油喷射系统
通过更精确的燃油喷射控制，提 高燃烧效率和排放控制。
共轨燃油喷射系统
使用高压共轨供应燃油，提供更 准确的燃油量和压力控制。
电控燃油控制系统
采用电子控制单元调节燃油供应， 实现更精确的控制和响应。
结论和总结
柴油发动机机燃油供给系统是确保发动机正常工作的关键。了解其组成部分、工作原理以及常见故障和解决方 法，可以帮助我们优化燃油供给系统，提高发动机性能和可靠性。
2 供油不足
清洗燃油滤清器，检查燃 油泵的工作状态。
3 燃油泵堵塞
清洗或更换堵塞的燃油泵。
优化燃油供给系统的重要性
提高燃烧效率
通过优化燃油供给系统，可以 实现更高的燃烧效率，降低燃 油消耗。
减少污染排放
有效的燃油供应系统可以减少 有害气体和颗粒物的排放。
延长发动机寿命
柴油机发动机的结构
柴油机发动机的结构
柴油机由机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、启动系统等组成。
1．机体组件：包括机体（气缸—曲轴盖）、气缸套、气缸盖和油底壳等。
这些零件构成了柴油机骨架，所有运动件和辅助系统都支承在它上面。
2、曲轴连杆机构：气缸内燃烧气体的压力推动曲轴连杆机构，并将活塞的直线运动变为曲轴的旋转动力。
主要部件有：气缸曲轴箱、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、飞轮等
3、配气机构：适时向气缸内提供新鲜空气，并适时的排出气缸中燃料燃烧后的废气。
它由进气门、排气门、凸轮轴及其传动零件组成。
4、燃油系统：燃料供给系统是按照内燃机工作是所要求的时间，供给气缸适量的燃料。
它由燃油箱、燃油滤清器、油泵、喷油器等组成。
5、润滑系统：润滑系统是向柴油机各运动机件的摩擦表面，不断提供适量的润滑油。
它由机油泵、机油滤清器、机油散热器等组成。
6、冷却系统：适当冷却在高温下工作的机件，使柴油机保持正常的工作温度。
它由水泵、散热器、水套、节温器、风扇等组成。
7、启动系统：以外力转动内燃机曲轴，使内燃机由静止状态转入工作状态的装置。
由蓄电池、启动马达等组成。
柴油发动机原理及结构介绍
柴油发动机原理及结构介绍一、柴油发动机的工作原理1.进气：柴油发动机通过进气门，将空气引入气缸内。
进气门一般位于气缸盖上，通过曲轴的运动来控制开启和关闭。
2.压缩：进气行程结束后，活塞开始向上运动，将进气的空气压缩到高压状态。
柴油发动机的压缩比相较于汽油发动机更高，通常为15：1到25:1之间。
3.燃烧：当活塞接近顶点时，喷油器向气缸内喷入高压燃油雾化，并与高温高压空气混合。
燃料的自燃温度较低，所以柴油发动机不需要火花塞点火，而是依靠高温高压空气自燃。
4.排气：燃烧完成后，废气通过排气门排出。
排气门位于气缸盖上，通过曲轴的运动来控制开启和关闭。
二、柴油发动机的结构1.进气系统：进气系统由进气管、进气门、进气滤清器等组成，主要用于将空气引入发动机。
同时，进气系统还包括增压器或涡轮增压器，用于增加进气气流的压力和密度，提高发动机的效率。
2.燃油系统：燃油系统负责将柴油喷入气缸中进行燃烧。
燃油系统包括燃油泵、喷油器、燃油滤清器等。
燃油泵负责将柴油从燃油箱中抽取并压力增加，然后通过高压油管输送给喷油器。
喷油器将高压燃油喷入气缸中，形成可燃的雾化燃料。
3.气缸和活塞：柴油发动机通常具有多个气缸，每个气缸内有一个活塞。
活塞在气缸内上下运动，通过连杆将动力传递给曲轴。
气缸内的活塞、气缸套、气门等都是由耐磨耗材料制成，以承受高压和高温的工作环境。
4.曲轴机构：柴油发动机的曲轴机构通过活塞和连杆将气缸的直线运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴由多个连杆与曲轴销连接而成，曲轴的旋转运动通过凸轮轴驱动气门开关等其他系统运动，实现发动机的各项功能。
总结：柴油发动机通过高压高温空气和燃料的混合燃烧，实现了能量的转化和传递。
它相较于汽油发动机，具有燃油效率高、扭矩大、持久耐用等优点，被广泛应用于各种车辆和机械设备中。
柴油发动机的结构复杂，由多个系统组成，各个部件的协调工作使其能够稳定可靠地运行。
柴油发电机组控制系统工作原理
柴油发电机组控制系统工作原理1.监测系统：柴油发电机组控制系统通过传感器和监测设备对发电机组的各个参数进行监测。
这些参数包括发动机的转速、冷却水温度、机油压力、燃油压力、电压、电流等。
监测系统会实时监测这些参数的数值，并将其反馈给控制系统进行处理和判断。
2.控制系统：控制系统是柴油发电机组控制系统的核心部分。
它根据监测系统反馈的参数来控制发电机组的运行状态。
控制系统包括发动机控制器和发电机控制器两个部分。
-发动机控制器：发动机控制器负责监测和控制发动机的运行状态。
它根据监测系统反馈的参数来调整发动机的转速、冷却水温度、机油压力、燃油压力等。
发动机控制器还可以实现发动机的自动启停、负载平衡、燃油控制等功能，以保证发动机的稳定运行。
-发电机控制器：发电机控制器负责监测和控制发电机的工作状态。
它可以实时监测电压、电流、频率等参数，并根据设定值来调整发电机的输出电压和频率。
发电机控制器还可以实现自动切换、自动同步、自动负载共享等功能，以保证发电机组的稳定输出。
3.保护系统：保护系统是柴油发电机组控制系统的重要组成部分。
它负责对发电机组进行各种保护措施，以避免发电机组的损坏和事故发生。
保护系统包括温度保护、压力保护、过载保护、短路保护、缺相保护等。
当发电机组的一些参数超过设定值时，保护系统会发出警报并采取相应的措施，如自动停机、切断负载等，以保护发电机组的安全运行。
4.远程监控和管理：柴油发电机组控制系统还可以实现远程监控和管理。
通过网络连接，可以将发电机组的实时参数和状态传输到远程监控中心，并实现对发电机组的远程监控和管理。
远程监控和管理系统可以对发电机组进行远程调试、故障诊断、数据分析等，以提高发电机组的运行效率和可靠性。
总的来说，柴油发电机组控制系统通过监测、控制、保护和远程管理等功能，实现对发电机组的全面控制和管理，以保证发电机组的安全、高效运行。
柴油发动机管理系统故障诊断与修理 学习单元4 综合故障诊断与修复
情景四综合故障诊断与修复单元4.1 捷达SDI柴油车故障诊断与检修4.1.1.正常行驶发动机突然熄火辆柴油捷达（采用VE-EDC型电控轴向柱塞式分配泵）SDI（自然吸气式直接喷射）在正常行驶中，突然熄火，再次启动无启动征兆。
首先使用KTS650 检查发动机控制系统，有6 个故障码储存（很多可能是人为造成的），记录后清除，再次检查，系统显示一切正常。
连接FSA450对曲轴位置传感器进行测试，启动时得到的波形与正常的相同车型对比，波形正常。
启动时，观察到该车的节气门始终是处于全开状态，而正常的应该节气门在打开点火开关时处于全开位置；启动后怠速时处于关闭的状态。
喷入启动液，发动机可以着车，但接着就熄火。
利用KTS650对系统进行执行元件的主动测试，测试结束后再次读取故障码，发现出现了一个故障码，是进气翻板控制阀对地短/断路，且该故障码无法清除。
拆下进气翻板控制阀插头，发现插头中一个接脚已经氧化锈蚀。
对该插头进行处理，把故障码清除。
重新启动发动机，发动机正常启动。
对该车进行路试，感觉车辆运行基本正常。
读取故障码，出现了一个44F8 的故障码，内容是喷油正时起始控制差异，且该故障码清除后一着车会再次出现。
进入系统基本设定功能，按照提示，进行喷射正时基本设定，此时的“喷射开始”学习 KW（曲轴转角）值为13.8°。
然后读取数据流，发现在原地连续急加速时，节气门执行器开度值可以达到72%（与汽油电控发动机的节气门开度表述相反，对于柴油喷射汽车，开度值越大，节气门实际打开角度越小）。
此时节气门处于关闭位置，但在2~3s后，可以观察到节气门突然又打开，数据流显示此时的节气门执行器开度值达到4%。
反复踩下油门踏板几次，情况都一样。
而正常车怠速时，节气门执行器开度值的大小始终为72%。
根据存在的喷油正时起始控制差异故障码，一般认为造成节气门开度不正常的原因应该是分配泵调整不当所致。
结合在前面进行喷射正时设定时测得的“喷射开始”KW值为13.8°，决定调整喷射正时。
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汽油/柴油发动机PV图对比
柴 油 机 热 力 学 原 理
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柴 油 机 热 力 学 原 理
FAW-Volkswagen PS 27 Training Center Wen Han
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烟度限值
柴 油 机 工 况 特 性
柴油机在某一特定工况时，都有一最大允 许喷油量，以避免烟度排放值过高。
-柴油机烟度限值允 许的过量空气 直喷40-50% 非直喷10-25%
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
燃油喷雾的动能
包括三方面内容
喷嘴喷射压力降 喷油油束形状 喷油速度
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影响：空气/燃油互相作用情况、混合气形 成速度及油滴尺寸大小,功率、排放、油耗
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混合循环
Q2 3 4
1-2绝热压缩 2-3等容加热 3-4等压加热
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柴 油 机 热 力 学 原 理
Q1
4-5绝热膨胀 5-1等容放热
2 5 Q’ Q=0 1
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FAW-Volkswagen PS 23 Training Center Wen Han
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
受控的空气流动
由特殊设计的l螺 旋进气系统来产 生空气涡流
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影响：混合气形成速度、强度，以及空气 利用率和碳烟的形成
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SDI Motor 汽车系列教程
柴油发动机
KFZ Serie Kursus
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Байду номын сангаас
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四 冲 的 比 个 程 对 吸 行 气 程 压 行 缩 程 汽 机 吸入汽油空 混合气被压 油 气 合 混 气 缩 至 11-18 度 bar,温 400600℃ 柴 机 吸 空 油 入 气 空气被压缩 至 30-60 bar, 温 度 700900℃
作 行 功 程 排 行 气 程 通过火花塞 排出燃烧完 点 混 气 的 体 燃 合 气
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柴油机工况限值 柴 油 机 工 况 特 性
柴油机各种负荷工况控制是通过调 节喷油质量即改变混合气成分来实 现的。 为在各转速/负荷条 件下燃油均能均匀 分配到空气中 优化混合气形成同 时，考虑发动机的 工况限值
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烟度限值 燃烧压力限值 发动机转速限值
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汽油机等容循环
柴 油 机 热 力 学 原 理
1-2绝热压缩 2-3燃烧导入 3-4绝热膨胀 4-1等容放热
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柴油的使用性能指标：
1、发火性：燃油的自燃能力，由十六烷值表示。
柴 油 的 使 用 性 能
2、蒸发性：由燃油的蒸馏试验确定-需要测定 50%， 90%，95%馏出温度。 3、粘度：燃油的流动性。 4、凝点：柴油冷却到开始失去流动性的温度。 5、柴油的净化程度。
柴油的标号：根据凝点或十六烷值编定。 汽车柴油机应选用十六烷值较高、蒸发性较好、 凝点和粘度合适、不含水分和机械杂质的柴油。
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措施： 保证充足的氧 改善喷油方式 保证有一定的高温火焰
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
混合气形成优 化措施
燃油喷雾的动能 燃烧室的形状 受控的空气运动模式 喷射方式
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柴油喷入高 排出燃烧完 气 度压缩的空 的 体 气 ，生 里 产 自 燃
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特 值 较 征 比 汽 机 油 6 – 11： 1 压 比 缩 bar 11 – 18 压 压 缩 力 400-600 压 温 缩 度 ℃ 40-60 燃 最 压 烧 高 力 bar 700-1000 全 荷 气 度℃ 负 排 温 转 （ 均 ） l/min 5000-6000 速 平 值 低 扭 速 矩 小 kW /l 升 率 功 高 % 15 – 30 总 率 效 点 方 火 式 外 点 部 火
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发动机空气理论循环 循环条件 柴 油 机 热 力 学 原 理
工质理想气体 以定量工质完成循环 燃烧、排气过程由工质热量 交换代替 压缩、膨胀为可逆绝热过程
1-2为恒温压缩 2-3为绝热压缩 3-4为恒温膨胀 4-1为绝热膨胀
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空气理论循环根据加热方式不同分为：混合加热循环、等容 加热循环和等压加热循环。
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燃烧压力限值
柴 油 机 工 况 特 性
点火延迟期内混合气突然燃烧，形成高燃 烧峰值压力，发动机相应零部件尺寸及其 工作可靠性对燃烧压力峰值产生限制。
-峰值压力限制
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喷射方式 柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
直接喷射 非直接喷射
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内容
内容
热力学原理 柴油机混合气形成与燃烧 柴油机工况特性 柴油机的燃料供给 柴油机的排气净化 柴油的使用性能 1.9LSDI发动机性能 柴油机控制系统
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汽油机示功图 实际示功图和理论循环 图的对比
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柴油机等压循环
点1为进气结束， 1-2绝热压缩，
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
爆震燃烧
延迟期压力的徒然增加，或速燃 期内压力增长率过大，压力上升 产生不连续现象，使曲柄连杆机 构发生振动而产生噪音。
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SDI和TDI S--SUCTION：吸气式 D--DIRECT：直接 I --INJECTION：喷射 T--TURBO:涡轮增压 D--DIRECT：直接 I --INJECTION：喷射
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柴 油 机 热 力 学 原 理
2-3之间喷入燃油， 3-4为绝热膨胀， 4-1等容放热
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柴油机示功图
柴 油 机 热 力 学 原 理
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SDI Motor
喷射方式 柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
直接喷射 非直接喷射
非直喷延迟期短，工作柔和，噪音 低；混合气形成剧烈烟度值可以控 制到λ=1。