电喷柴油发动机电控系统的组成

电喷柴油发动机电控系统的组成

一般电控系统组成

传感器、电控单元（ECU）、电控燃油系统（电控单体泵/ 高压共轨系统）

1、电喷柴油发动机Sensoren传感器

电喷柴油发动机磁电式/霍尔式器    

电喷柴油发动机曲轴转速传感器

电喷柴油发动机凸轮轴转速传感器

电喷柴油发动机温度传感器

电喷柴油发动机增压空气温度传感器   

电喷柴油发动机燃油温度传感器

电喷柴油发动机冷却液温度传感器

电喷柴油发动机压力传感器

电喷柴油发动机增压空气压力传感器

 

电喷柴油发动机机油压力传感器（可选）

电喷柴油发动机大气压力传感器（在电控单元内部）

电喷柴油发动机油门踏板位置传感器

（1）电喷柴油发动机转速传感器

电喷柴油发动机凸轮轴转速传感器作用：

l  确定一缸压缩上止点；

l  可以作为曲轴转速传感器的备用功能。

电喷柴油发动机曲轴转速传感器作用：

l  确定发动机转速及发动机各缸的位置；

l  可作为凸轮轴传感器的备用。

电喷柴油发动机凸轮轴传感器－在起动过程中提供上止点位置

用曲轴传感器，需要15S时间找到上点位置

（2）电喷柴油发动机压力传感器

增压空气压力传感器作用：

l  检测涡轮增压器之后的进气管内的空气压力，结合进气温度，确定进气量，用于油量修正；

l  在较低的增压压力时限制喷射量，避免碳烟生成。

电喷柴油发动机机油压力传感器（可选）作用：

l  监控机油油压力，在较低的油压下停车，保护发动机。

电喷柴油发动机大气压力传感器作用：

l  检测外界大气压力，用于高原油量修正，。

l  在高原行驶时，可通过降低发动机功率，保护增压器。

（3）电喷柴油发动机温度传感器

电喷柴油发动机增压温度传感器作用：

l  检测涡轮增压器之后的进气管内的空气温度，结合进气压力，确定进气量，用于油量修正。

电喷柴油发动机燃油温度传感器作用：

l  测量燃油温度，用于喷油量的修正

电喷柴油发动机冷却液温度传感器作用：

l  检测发动机冷却液温度，用于在发动机温度过高时保护发动机，并且在冷起动和环境温度过低时，优化喷油量和喷油定时。  

（4）电喷柴油发动机油门踏板行程位置传感器作用：

l  将驾驶者对车辆加速性的期望传递给电控单元（ECU），电控电元根据此信号确定基本喷油量和扭矩需求。  

2、电喷柴油发动机电控单元

电控单元一般有两个接口，一个接发动机，一个接整车，大气压力传感器装在此内

电喷柴油发动机电控单元功能

（1）电喷柴油发动机起动控制

对于一台发动机，为确保起动的可靠性和起动烟度排放要求，喷油定时和起动扭矩必须根据以下方式设定：

喷油定时=f（转速，喷油量，冷却液温度）

起动扭矩=f（转速，冷却液温度，起动时间）

起动控制功能一直处于激活状态直到发动机转速超过起动结束转速,进入到怠速控制,只有到这个时候，驾驶员才能对发动机进行操作。起动停止转速由冷却液温度和大气压力决定。

（2）电喷柴油发动机低怠速控制

当发动机进入到怠速控制阶段，怠速控制器起作用，控制发动机的运转。怠速控制器是一个纯PID控制器，由该控制器保持发动机怠速转速为一个常数。

怠速转速与冷却液温度相关，例如：在发动机温度低时的怠速转速比温度高时的转速要高。此外，如果油门踏板出现故障，怠速转速将提高，以保持一个驾驶者可将车辆开到维修站的最低转速。

（3）电喷柴油发动机驾驶性控制

l   电喷柴油发动机扭矩控制

当采用扭矩控制时，来自油门踏板的值被解释为：根据当时发动机的转速，驾驶者对车轮输出扭矩的期望值。

期望扭矩=f（油门踏板位置值，发动机转速）

该控制方式类似于两极式的机械调速器。

l  电喷柴油发动机速度控制

当速度控制起作用时，来自油门踏板的值被解释为：驾驶者对转速的期望值，并且运行于某一设定的调速率下。

转速的期望值=f（油门踏板的值）

该控制方式类似于全程式的机械调速器。

（4）电喷柴油发动机扭矩限制

发动机发出的最大扭矩可用以下方式进行限制：

l  烟度限制

最大扭矩的限制与吸入的空气量有关，空气压力和空气温度这两个参数决定进气量。由进气量限制最大扭矩，防止发动机冒黑烟。

l  发动机保护

不管在什么状态下，一旦冷却液温度超出上限，最大扭矩必须作相应的减小，以防止发动机过热。

l  应急扭矩限制

当电控单元诊断出电控系统有严重故障时，发动机将降低最大扭矩，迫使驾驶员去维修站修正错误。以下的错误类型可能导致该功能发生：

1.   油门踏板传感器故障

2.   转速信号故障

3.   电磁阀驱动故障

（5）电喷柴油发动机喷油定时调整

喷油定时的调整是为了满足排放法规和燃油经济性的需要，同时还要兼顾到冷起动和低噪声。喷油定时的调整与发动机性能和附加修正有关。

喷油定时=f（转速，喷油量，冷却温度，进气压力，大气压力）

（6）电喷柴油发动机燃油温度补偿

随着温度的升高，发动机性能下降。原因是：燃油密度下降和粘度的下降，喷油泵的泄漏量增加。通过测量的燃油温度和相应的调整控制补偿来平衡温度对喷油量的影响。

（7）电喷柴油发动机各缸均匀性

各缸均匀性功能是用于由于喷油泵的制造公差而引起的燃油喷射量不同而进行的补偿。

（8）电喷柴油发动机冷起动辅助控制

在低温环境下，为提高发动机的冷起动性能，电控单元会根据当前发动机的温度来决定是否需要进气预热以及预热时间长短，这是通过对进气预热继电器的进行控制实现的。

（9）电喷柴油发动机保护功能

用于在某些极限条件下对发动机进行保护。如冷却液温度太高、机油压力太低等工况下，就要降低发动机功率，甚至使发动机停机，已达到保护发动机的目的。

（10）电喷柴油发动机排气制动

一旦电控单元检测到来自排气制动开关的需求信号，根据当前发动机转速，来决定是否启动排气制动功能。如果启动了排气制动功能，则同时燃油系统将立刻停止喷油。如果这时司机踩油门踏板加速，则会自动退出排起制动，即使排气制动开关是关闭的。

（11）电喷柴油发动机最大车速限制

最大车速控制功能设定最大的行车速度限制，防止驾驶者超速行驶。最大车速限制值由电控系统预先编程设定。

（12）电喷柴油发动机巡航功能

车辆按照一个恒定的车速行驶，不需要驾驶者控制油门踏板，这样可以减轻驾驶员的劳动强度，提高驾驶舒适性。驾驶者可以通过巡航控制开关调整车速。

*电喷柴油发动机巡航操作：

l  进入巡航：点动一下SET+开关，则以当前车速作为巡航设定车速进入巡航功能；

l  加速、减速：连续按SET+或SET-，则巡航设定车速以一斜率增加或减少；点动SET+或SET-则巡航设定车速以一步长增加或减少。

l  退出巡航：踩刹车、离合，或者按动OFF（ON/OFF开关为自复位开关，常态ON）、排气制动开关，都可以退出巡航。

l  巡航恢复：退出巡航后，可以按SET+再次进入巡航（以当前车速作为巡航设定车速），如果按动RESUME开关，则恢复退出巡航前的巡航设定车速。

l  踩油门加速：在巡航功能激活状态下，司机踩油门则处于加速状态，并且巡航功能不退出，当司机停止踩油门后，马上恢复巡航状态，车辆减速，减到踩油门之前的巡航设定车速。

（13）电喷柴油发动机通讯接口

l  ISO接口

ISO通讯接口采用ISO9141（K线）标准串行数据通讯方式，可实现与电控单元之间的数据交换。它包括有以下功能：

1.   诊断数据的交换（错误信息，清除出错列表）

2.   控制系统的编程（读取和编程有关参数）

3.   实现发动机测试功能

4.   读出测量值和计算值

l  CAN接口

CAN采取SAE J1939标准，是一种高速串行通讯方式，该通讯方式主要用于不同的电控单元之间。它包括有以下功能：

1.   数据的交换

2.   读出测量参数值和计算值

3.    喷射限制

4.   发动机制动操作

5.   降低性能操作

6.   输入默认值或性能特征量（替代油门踏板等）

l  电喷柴油发动机转速输出接口

发动机转速接口用于向转速表或变速箱控制单元传送转速信号，这样可以不必再装一个转速传感器。转速信号为数字式，并且信号脉冲个数可预先设置。

（14）电喷柴油发动机故障诊断

电控单元具有实时自诊断功能，一旦电控单元检测出故障，会将故障信息以及当前的环境信息存储到电控单元中，同时在仪表盘上的故障指示灯闪亮，通知驾驶者需要去维修站进行维修！在维修站由维修人员使用专门的诊断工具连接到电控单元上，读出故障信息。

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道依茨DEUTZ电喷柴油发动机电控单体泵系统的原理与维修技术参数查询

1、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机原理框图

2、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机系统布置

道依茨电控单体泵是直接安装在发动机的缸体上，由发动机凸轮轴驱动，因此，整个系统刚度高、单体泵很容易拆装，便于维修更换。

3、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机ECU：EDC16UC40

4、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机电控单体泵

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机铭牌分级信息

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机电控单体泵工作原理

1、喷油器体   2、过度连接高压管   3、高压油管   4、高压油管连接,5、行程止档   6电磁阀针阀   7、盘   8、泵体   9、高压腔  10、油泵柱塞  11、发动机体   12、滚轮销   13、凸轮   14、弹簧座   15、电磁阀弹簧16、带有线圈和磁铁聑芯阀壳体   17、输油盘   18中间盘   19、密封圈20、进油（低压）   21、回油   22、油泵柱塞固定部分   23、柱塞回位弹簧24、挺柱体   25、弹簧座   26、滚轮体   27滚轮

l  道依茨DEUTZ电喷柴油发动机电控单体泵系统喷射模块的内部结构如图所示：单体泵通常装在发动机缸体上，通过滚轮由发动机凸轮轴上的凸轮驱动挺柱体，柱塞回位弹簧相对发动机凸轮轴压紧滚轮，挺柱体使泵体中的柱塞上下运动，燃油通过内装在发动机缸体内的输油口注入泵中的柱塞腔。

l  工作原理：电控单体泵喷射系统的工作过程分为以下几个阶段：单体泵电磁阀安装在单体泵的上部，电磁阀断电时，回油道打开，单体泵内的柱塞即使已开始泵油，也不能建立高压，只有当电磁阀通电时，回油油道关闭，油压才迅速升高；高压燃油经过高压油管进入喷油器使其喷油。电磁阀断电时，回油油道打开，迅速溢流卸压，喷油停止。电磁阀通电的持续时间决定了循环供油量。

l  充油过程：电磁阀不通电，当柱塞下移时，喷射系统内部压力将低于低压油路的喷油压力，此时低压系统燃油将通过柱塞套上的进油口进入高压喷射系统。充油过程如图所示。

l  旁通过程：当柱塞上升时，柱塞腔里的燃油被压缩，但是如果电磁阀仍处于断电状态，那么柱塞腔里的燃油压力将由回油溢流阀的开启压力决定，远低于喷油器的开启压力，这样燃油将通过回油通道流回到油箱。

l  喷射过程：柱塞上升过程中，如果电控单元（ECU）在某个特定时刻发出了一个控制喷油脉冲信号，使电磁阀通电，这时回油通道被关闭，柱塞腔形成了一封闭容积，随着柱塞上升，封闭容积里的燃油被压缩，压力迅速上升，并且喷油器的嘴端压力也急剧上升，当压力高于喷油器的开启压力（约300bar）时，喷油器打开，燃油喷到燃烧室中。最高喷射压力可达1800bar

l  卸荷过程：当控制喷油脉冲信号终止时，电磁阀断电，回油通道重新打开，燃油由此溢流，柱塞腔以及喷嘴压力迅速下降，喷嘴闭合，喷射过程结束。

5、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机传感器及在发动机上的位置

l  曲轴转速传感器（磁电式）

l  凸轮轴位置传感器（磁电式）

l  进气温度压力传感器

l  水温传感器

l  燃油温度传感器

l  机油压力传感器

l  油门踏板位置传感器（在整车上）

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机曲轴转速传感器（间隙要求0.6±0.1）

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机凸轮轴位置传感器（间隙要求0.3—1.2）

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机进气温度压力传感器

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机水温传感器

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机燃油温度传感器

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机机油压力传感

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机油门踏板位置传感器

6、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机线束布置

发动机环口怎么装，船舶发电机的安全保护装置，康明斯发动机机有小白沫子是什么原因？，AD1241GE沃尔沃发动机摇臂总成构造，

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机6DE3 FEUPI电控系统

由一汽集团公司（FAW）将德尔福成熟的电控单体泵（EUP）集成（Integration）为FEUPI电控直列泵喷油系统，ECU采用MOTOROLA，传感器采用西门子。

 

2、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机EUP（外挂式电控单体泵）

 

3、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机传感器及在发动机上的位置

l  道依茨DEUTZ电喷柴油发动机曲轴转速传感器（霍尔式）

l  道依茨DEUTZ电喷柴油发动机凸轮轴位置传感器（霍尔式）

l  道依茨DEUTZ电喷柴油发动机进气温度压力传感器

l  道依茨DEUTZ电喷柴油发动机水温传感器

l  道依茨DEUTZ电喷柴油发动机燃油温度传感器

l  道依茨DEUTZ电喷柴油发动机油门位置传感器（在整车上）

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机进气温度压力传感器

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机水温传感器

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机曲轴转速传感器

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机传感器与飞轮的空气间隙；1.5±0.2mm。

它感应飞轮的磁场变化，向ECU输出脉冲信号。飞轮圆周上的齿共有60-2=58个，每齿相差6度曲轴转角，因此曲轴每转一周，曲轴转速传感器就输出60-2=58个脉冲

凸轮轴位置传感器

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机燃油温度传感器

传感器与靶轮的空气间隙；1.2±0.2mm。（靶轮上共有6+1=7个凹齿）

4、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机线束

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道依茨DEUTZ电喷柴油发动机6DF3外挂式电控单体泵系统

道依茨DEUTZ电喷柴油发动机传感器及在发动机上的位置（同6DE）

l  曲轴转速传感器（霍尔式）安装间隙为1.0±0.5mm

l  凸轮轴位置传感器（霍尔式）安装间隙为1.0±0.5mm

l  进气温度压力传感器

l  水温传感器

l  燃油温度传感器

l  油门位置传感器（在整车上）

5、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机线束

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道依茨DEUTZ电喷柴油发动机4DC2高压共轨系统

1、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机ECU:EDC16C39

2、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机高压共轨系统组成

3、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机高压共轨系统工作原理

4、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机信号靶轮及相位

5、道依茨DEUTZ电喷柴油发动机传感器及在发动机上的位置

l  曲轴转速传感器（磁电式）

（安装间隙为1.0±0.5mm）

l  凸轮轴位置传感器（霍尔式）

（安装间隙为1.0±0.5mm）

l  进气温度压力传感器

l  水温传感器

l  油门位置传感器（在整车上）

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道依茨CA4DC2发动机维修保养装配调试操作过程及注意事项

道依茨CA4DC2发动机喷油器安装：

在拆装喷油器前必须仔细清洁喷油器四周，拆装下来的喷油器要注意保护，防止磕碰。

安装喷油器时其前端必须使用2mm铜垫，并且只能装一个。

道依茨CA4DC2发动机高压油管安装：

高压油管安装包括从高压泵到共轨，从共轨到各个喷油器之间的高压油管的安装。要求在上紧螺母前各油管接头端自由对准共轨或喷油器连接处，使得上紧螺母时候不犟劲。

道依茨CA4DC2发动机线束的安装：

发动机线束的安装要严格遵守工艺要求，喷油器、高压油泵、水温传感器、进气压力温度传感器线束要从各缸喷油器高压油管下端共轨上端穿过，注意高压油泵和水温的线束标识，不要接反。

道依茨CA4DC2发动机ECU的安装：

ECU安装要考虑到温度、防干扰、振动等因素。CA4DC2发动机BOSCH公司对安装部位和技术指标提出了要求：

1.   ECU的型号为EDC16C39-4DC，该ECU为底盘安装方式，非发动机安装，即不能安装在发动机机体上。（在哈轻目标整车上前期安装在驾驶室内驾驶员座椅下，但由于线束长度太长，信号衰减严重，不得不进行了调整，最终安装在车架上）。

2.   ECU正常工作允许的环境温度范围是-40℃到+85℃

3.   ECU必须有良好的通风。

4.   ECU允许的振荡负荷<10m/s²

5.   ECU的悬挂位置总是垂直于位于一边的插接件

6.   为了自由的进行的插头安装要在插头一边预留出足够的空间位置（大约1xECU的宽-180mm）

道依茨CA4DC2发动机控制器（ECU）安装、接地及使用要求

CA6DF3 成都威特电控单体泵系统，对ECU的特殊要求如下：

ECU工作环境温度要求：使用环境温度范围：－40℃～＋120 ℃；

1.   超过105 ℃以上温度范围则应采用冷却。注意将ECU布置在空气流动好的位置；

2.   避免剧烈的温度变化；

3.   避免ECU表面积垢（泥浆、灰尘、油污等），否则ECU散热能力将大大受损。

道依茨CA4DC2发动机ECU振动要求

1.   ECU设计时考虑的振动如下表。任何超过设计条件的振动都是不允许的。

随机振动频谱：

序号	功率谱密度 (g2/Hz)	频率 (Hz)
1	0.025	10
2	0.025	100
3	0.0152	300
4	0.0152	1000
5	0.2265	1500
6	0.2265	2500

谐波频谱（注：g为加速度）

频率范围 (Hz)	振幅
50	1.5 g-峰值
200	16.6 g-峰值
250	16.6 g-峰值

2.   正常工作时，ECU的振动频率应小于500Hz；

3.   采用四点对称、根据情况加装减振软垫安装（ECU出厂时已自带软垫，切勿私自拆卸），四个固定螺钉上紧力矩为20-25N.m，同时保证安装牢固不脱落；

4.   ECU不宜直接同整车联接，建议用一平板过渡；

5.   线束进入ECU前应安装牢固，避免将振动传到ECU。

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道依茨CA4DC2发动机ECU安装位置要求

1.   通风情况良好、严禁ECU上有覆盖物，避免长时间使用的积灰现象；防灰尘；否则会影响ECU的散热；

2.   远离热源（如排气管），避免对ECU的热辐射；避免热源产生的热流直接作用于ECU；

3.   远离高频率、高能量声源，如：发电机、油泵、水泵、气泵等；

4.   应选择相对较高并且干燥的位置，避免长时间暴露在湿气中、避免泡水，避免行车中的泥水飞溅、砂石撞击；避免腐蚀性液体接触ECU以及控制线束；

5.   ECU附近的线束要固定可靠，以防止线束的脱落或折断；

6.   视情况考虑加装防护罩或其他形式的保护措施；

7.   不能安装在振动较大的厢板或大梁上；

8.   要保证ECU安全接地；

9.   附近无强电磁源，确保电磁屏蔽；

10.  应便于安装和维修。

道依茨CA4DC2发动机ECU与接插件的分离

1.   分离ECU接插件的时候，将55芯接插件插座头上的锁紧手柄搬到，听到“咔”一声响，表示ECU与接插件处于分离状态。

2.   拨动锁紧手柄的时候，要用力适中。

3.   最终要使接插件脱落ECU，如果此时锁紧手柄处于非锁紧状态的时候，只需轻轻拔出即可；如果发现需要用力拔出的话说明存在问题。

道依茨CA4DC2发动机ECU接地要求

不良接地将导致电磁兼容问题及其它相关问题，例如发动机起动时曲轴型号和凸轮轴信号失真。

以下为接地注意事项：

1.   将蓄电池负极与起动机负极相联；

2.   将起动机负极与发动机机体相联；

3.   将发动机机体与仪表主板0 V相连；

4.   避免ECU直接与蓄电池负极相连。

道依茨CA4DC2发动机空排气：

空气一旦进入燃油系统，必须在发动机起动前排出。在下列情况下空气会进入系统：

1.   正常工作时从燃油箱放油。

2.   低压油管断开。3.发动机正常运行时，部分低压燃油系统泄漏。

燃油滤清器放气示意图

排放燃油系统中的空气时，应该先旋转燃油滤清器顶部的放气螺塞，将其松开，按压手油泵，直到从放气孔中流出无空气的燃油。紧固放气螺塞。

道依茨CA4DC2发动机调试：

发动机调试过程中如需更换ECU必须把电源断开（关闭点火开关直至控制盒上灯全部熄灭），对各线束的插拔也不要用蛮力，按住插接件锁扣时有“咔”声响时候才能算实现插拔。

测量自由加速烟度时，不应当在拉完外特性后马上测量，应当关闭点火开关10秒后再起动测量。

一、     道依茨CA4DC2发动机EOL功能说明

二、     道依茨CA4DC2发动机诊断仪的功能说明

三、    道依茨CA4DC2发动机常规故障模式处理方法：

以下是除机械故障外电控柴油机可能遇到的故障模式，实际情况应

先查找机械原因。

故障特征	产生原因	处理方法
不能正常起动（点火后马上熄火）	燃油系统中有气体	1.  断电 2.  检查油路是否有泄漏 3.  排气 4.  上电，重新起动。
	线束接触不良	检查ECU电源线，发动机转速传感器信号线，凸轮轴传感器信号线是否插紧。然后重启ECU。
	高压泵或燃油滤清器的进回油管路接反	按照要求重新接好管路，重启ECU。
	水温传感器与高压油泵传感器线束接反	注意线束标识（水温传感器线束有专门的标识）如果标识掉了则比较两个线束长度，长的为油泵线束。
	ECU没数据	更换ECU
踩油门踏板时转速上不去	转速传感器信号相位错误	转速传感器加垫片
	油门踏板信号错误	检查油门踏板传感器接头是否松动，重启ECU。
功率不足	进气系统漏气	检查进气系统是否有漏气
	数据错误	重新刷写ECU，刷写喷油器油量补偿
	喷油器堵塞	断缸法判断堵塞得喷油器（断缸法通过拔掉相应喷油器的线束接头实现）
加速烟大	喷油器垫圈高度错误	拆检喷油器，只应该有一个2mm垫圈
	进气系统不畅通	检查进气管路是否有堵塞不畅同情况
正常情况下诊断灯常亮	仪表信号错误	仪表厂家检查仪表盘信号
	刹车信号没接	要求主辅刹车信号都必须接上
	整车运行故障	技术人员用设备进行诊断处理

道依茨CA4DC2发动机工作电压

对于CA4DC2国III发动机，要求的工作电压为：

1.   额定电压12V

2.   正常工作电压10~16V

3.   电压低于6V时，ECU将停止工作。

4.   最大消耗功率在12V时，大约为25W。

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