國產(chǎn)長城高壓共軌柴油機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

PAGEPAGEI目錄TOC\o"1-4"\u1引言 11.1設(shè)計(jì)的目的和意義 11.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 11.3設(shè)計(jì)的主要工作 22電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理 32.1電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 32.1.1電控高壓共軌系統(tǒng)的基本組成 32.1.2電控高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn) 42.1.3共軌噴射特性 52.2電控高壓共軌柴油機(jī)的工作原理 72.2.1系統(tǒng)原理 72.2.2供油泵 112.2.3噴油器 163博世柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)方案 183.1實(shí)驗(yàn)臺臺架的設(shè)計(jì) 183.2實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì) 193.2.1實(shí)驗(yàn)臺架面板圖的設(shè)計(jì) 193.2.2柴油機(jī)共軌控制電路圖的設(shè)計(jì) 203.3實(shí)驗(yàn)臺故障控制的設(shè)計(jì) 213.3.1故障設(shè)置與消除的設(shè)計(jì) 213.3.2故障分析與設(shè)置功能 223.3.3傳感器信號模擬功能 224實(shí)驗(yàn)臺的使用 234.1發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及顯示功能 234.2使用注意事項(xiàng) 23結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 26致謝 27英文翻譯 28天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE61引言1.1設(shè)計(jì)的目的和意義 隨著汽車保有量的增加，同時(shí)也帶來了能源的緊張，環(huán)境的污染等問題。降低能源消耗和減少廢氣排放污染，滿足節(jié)能和排放法規(guī)的要求，將是今后汽車工業(yè)發(fā)展的重中之重，而基于柴油機(jī)本身的性能優(yōu)勢，電控柴油機(jī)的發(fā)展將是解決該問題的一個(gè)重要方向。而當(dāng)今電控柴油汽車技術(shù)的發(fā)展日新月異，特別是電控柴油高壓共軌技術(shù)將是電控柴油技術(shù)的重要發(fā)展方向。對于汽車維修類專業(yè)的學(xué)生對電控柴油共軌技術(shù)的深入了解將是一個(gè)必不可少的內(nèi)容，而在實(shí)踐教學(xué)中，由于在實(shí)車上難于設(shè)置故障及演示故障現(xiàn)象。因此，使學(xué)生理解與學(xué)習(xí)過程中遇到一定的困難。為了解決該問題，使學(xué)生對新興的電控柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)更直觀的理解和掌握，本文將特別針對開發(fā)設(shè)計(jì)一臺適合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用的高壓柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺的原理與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一些探討。同時(shí)，介紹高壓柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理。為制作一臺更合理、更實(shí)用的教學(xué)設(shè)備起一定的鋪墊作用。另外，與同類產(chǎn)品比較，通過對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使該實(shí)驗(yàn)臺更具合理性，無論是在性能指標(biāo)上還是在耐用程度上都將具有一定的提高?？傊?，該實(shí)驗(yàn)設(shè)備將會(huì)以其較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，在實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮出它的作用，服務(wù)于教學(xué)，協(xié)助教師獲得良好的教學(xué)效果，同時(shí)使學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)效果。因此，它必將成為實(shí)踐教學(xué)中不可缺少的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于我們的教學(xué)當(dāng)中。希望該設(shè)計(jì)方案的研究結(jié)果會(huì)為實(shí)驗(yàn)臺的制作能夠起到一定的作用。1.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我國對現(xiàn)代柴油機(jī)電控技術(shù)的研究和開發(fā)尚處于起步階段，目前還主要集中在對柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)上。在學(xué)校層面基于各方面因素，目前發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺大多數(shù)為汽油機(jī)實(shí)驗(yàn)臺，只有極少數(shù)為柴油機(jī)實(shí)驗(yàn)臺，而高壓共軌柴油機(jī)試驗(yàn)臺則更少，因此研究設(shè)計(jì)適合于教學(xué)以及實(shí)訓(xùn)需要的柴油高壓共軌教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺就有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。本實(shí)驗(yàn)臺將是一臺多功能柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)臺，是一種以實(shí)物裝置與檢測、模擬裝置相結(jié)合的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。利用該設(shè)備能夠方便地學(xué)習(xí)柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的組成、各元件的結(jié)構(gòu)、原理、和安裝位置，使學(xué)生更容易的掌握電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作過程，縮短實(shí)際汽車維修與教學(xué)的距離，將是一臺提高實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)水平的良好工具。本實(shí)驗(yàn)臺將包括電路顯示部分和控制電路部分、外接計(jì)算機(jī)（主機(jī)用數(shù)據(jù)線與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU相連的計(jì)算機(jī)）。操作時(shí)可以直接通過外接計(jì)算機(jī)對發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行故障設(shè)定、清讀故障碼、讀取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流、基本設(shè)定、終端執(zhí)行器操作以及所有解碼器具備的功能。所以本實(shí)驗(yàn)臺操作更簡單，所實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容更全面。發(fā)動(dòng)機(jī)電路原理圖在實(shí)驗(yàn)臺面板上清楚的顯示出來，實(shí)驗(yàn)臺面板上設(shè)置了相關(guān)檢測點(diǎn)。通過測量實(shí)驗(yàn)臺上設(shè)置的檢測端子可方便的對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的各種傳感器、執(zhí)行器的參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析與研究，使學(xué)生能夠理解各種工況下發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的控制原理，以及傳感器、執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化情況，如反饋電壓和傳感器波形變化，及各電控元件的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流等。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)臺具有主要數(shù)據(jù)參數(shù)的數(shù)碼顯示功能，以便使用者能夠隨時(shí)了解一些主要傳感器、執(zhí)行器在各種工況下的工作狀態(tài)和具體參數(shù)。實(shí)驗(yàn)臺的故障設(shè)置部分采用了程序控制的隱蔽式故障點(diǎn)，可以迅速使發(fā)動(dòng)機(jī)切換進(jìn)入不同故障狀態(tài)，學(xué)生可以觀察各種故障對發(fā)動(dòng)機(jī)工況的影響，確定故障現(xiàn)象，并可以利用電腦檢測儀、萬用表等儀器在實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行檢測和故障診斷與排除。隱蔽的故障設(shè)置點(diǎn)使教師也可以在實(shí)驗(yàn)臺上對學(xué)生進(jìn)行“電控柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與排除”的考核。既有利學(xué)生的學(xué)習(xí)，又有利于教師的教學(xué)，是一種非常有效的教與學(xué)的結(jié)合產(chǎn)物。1.3設(shè)計(jì)的主要工作在系統(tǒng)的了解長城汽車GW2.8TC型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(全負(fù)荷最低油耗小于209g/(kw.h)，凈重只有100kg，升功率為46W/L)的工作原理，電子控制系統(tǒng)的前提下。明確要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺的適用范圍，要達(dá)到的預(yù)期目的，整理所需要的可能會(huì)用到的儀表，儀器等附件。1)確定實(shí)驗(yàn)臺的整體結(jié)構(gòu)：面板電路、控制電路、故障點(diǎn)和臺架；2)實(shí)驗(yàn)臺架的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺架的整體結(jié)構(gòu)圖；3)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺面板的設(shè)計(jì)；4)控制面板電路圖的設(shè)計(jì)；5)實(shí)驗(yàn)臺的故障控制設(shè)計(jì)；6)編寫設(shè)計(jì)說明書。2電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理只有了解了被測試件的結(jié)構(gòu)、工作原理及其他部件的匹配關(guān)系后，才能對發(fā)動(dòng)機(jī)與實(shí)驗(yàn)臺臺架的連接及實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械部分進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在此根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)及測試過程的要求，簡要闡述其工作原理和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺的面板電路和控制電路并制定發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺臺架的制作方法。2.1電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1.1電控高壓共軌系統(tǒng)的基本組成電控高壓共軌式燃油系統(tǒng)的基本組成如圖2-1所示。從功能方面分析，電控共軌系統(tǒng)可以分成兩大部分：電控系統(tǒng)和燃料供給系統(tǒng)。圖2-1燃油供給系統(tǒng)構(gòu)成框圖(1)電控系統(tǒng):電控系統(tǒng)可分成三大部分：傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元和執(zhí)行器。發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元是電控共軌燃油系統(tǒng)的核心部分。根據(jù)各個(gè)傳感器的信息，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元計(jì)算出噴油時(shí)間和最合適的噴油量，并且計(jì)算出在什么時(shí)刻，在多長時(shí)間范圍內(nèi)向噴油器發(fā)出開啟電磁閥或關(guān)閉電磁閥的指令等，從而精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程。ECU的輸入是安裝在車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種傳感器和開關(guān)，ECU的輸出是送往各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電子信息。電子控制系統(tǒng)的框圖，如圖2-2所示圖2-2高壓共軌系統(tǒng)的電子控制框圖(2)燃料供給系統(tǒng):燃料供給系統(tǒng)的主要組成部分如圖2-3所示。由圖可見，燃油供給系統(tǒng)的主要構(gòu)成是供油泵、共軌和噴油器等。燃油供給系統(tǒng)的基本工作原理是：供油泵將燃油加壓成高壓，供入共軌內(nèi)；共軌實(shí)際上是一種燃油分配管。儲(chǔ)存在共軌內(nèi)的燃油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻通過噴油器噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。電控共軌系統(tǒng)中的噴油器是一種由電磁閥控制的噴油閥，電磁閥的開啟和關(guān)閉由計(jì)算機(jī)控制。圖2-3燃油供給系統(tǒng)的組成2.1.2電控高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）自由調(diào)節(jié)噴油壓力（共軌壓力）：利用共軌壓力傳感器測量共軌內(nèi)的燃油壓力，從而調(diào)整供油泵的供油量、控制共軌壓力。共軌壓力就是噴油壓力。此外，還可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量的大小與設(shè)定了的最佳值（指令值）始終一致地進(jìn)行反饋控制。（2）自由調(diào)節(jié)噴油量：以發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及油門開度信息等為基礎(chǔ)，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出最佳噴油量，通過控制噴油器電磁閥的通電、斷電時(shí)刻直接控制噴油參數(shù)。（3）自由調(diào)節(jié)噴油形狀：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)用途的需要，設(shè)置并控制噴油形狀：預(yù)噴射、后噴射、多段噴射等。（4）自由調(diào)節(jié)噴油時(shí)間：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等參數(shù)，計(jì)算出最佳噴油時(shí)間，并控制電控噴油器在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻開啟，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻關(guān)閉等，從而準(zhǔn)確控制噴油時(shí)間。在電控共軌系統(tǒng)中，由各種傳感器，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、油門開度傳感器、溫度傳感器等。實(shí)時(shí)檢測出發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，由微型計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算后，定出適合于該運(yùn)行狀態(tài)的噴油量、噴油時(shí)間、噴油率等參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終都能在最佳狀態(tài)下工作。使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性得到有效的發(fā)揮，并且可使排放污染降到最低。計(jì)算機(jī)具有自我診斷功能，對系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行技術(shù)診斷，如果某個(gè)零件產(chǎn)生了故障，診斷系統(tǒng)會(huì)向駕駛員發(fā)出警報(bào)，并根據(jù)故障情況自動(dòng)作出處理，或使發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，即所謂故障應(yīng)急功能，或切換控制方法，使車輛繼續(xù)行駛到安全的地方。傳統(tǒng)的泵管嘴系統(tǒng)中，噴油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷有關(guān)，不是獨(dú)立變量。在高壓電控共軌系統(tǒng)中，供油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷無關(guān)，是可以獨(dú)立控制的。由共軌壓力傳感器測出燃油壓力，并與設(shè)定的目標(biāo)噴油壓力進(jìn)行比較后進(jìn)行反饋控制。2.1.3共軌噴射特性與傳統(tǒng)噴射特性相比，理想的噴射特性如下：（1）互相獨(dú)立，噴油的數(shù)量和壓力應(yīng)該由各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況決定（為產(chǎn)生理想的A/F混合氣提供更多的自由）。（2）在噴油過程的起點(diǎn)，噴油量應(yīng)該盡可能少（簡而言之，在噴射的開始和燃燒的開始之間將點(diǎn)火滯后）蓄壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)特性曲線，見圖2-4圖2-4共軌噴射特性曲線共軌系統(tǒng)是一個(gè)模塊系統(tǒng)，下列部件對噴射特性負(fù)責(zé)：用螺絲擰到缸蓋上的噴油器、共軌高壓蓄壓器、高壓油泵、電子控制單元（ECU）、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸位置傳感器（相位傳感器）。發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的三個(gè)階段：引燃噴射、主噴射、二次噴射引燃噴射：引燃噴射可以在曲軸上止點(diǎn)前90°，如果噴射開始于上止點(diǎn)前不到40°，則燃油會(huì)聚集在活塞表面和缸壁上，能夠使機(jī)油稀釋。在引燃噴射的作用下，少量的柴油（1～4mm3）被噴射到汽缸中，來預(yù)處理一下燃燒室，燃燒效率因此被改進(jìn)，并且有以下作用：（1）壓縮壓力輕微增加。（2）壓縮延遲時(shí)間減少。（3）燃燒壓力的上升值和燃燒壓力的峰值都降低（燃燒平順）。這些作用降低了燃燒噪聲和燃油消耗，并且廢氣排放情況也好了很多。圖2-5是不帶引燃噴射的曲線圖。缸壓上止點(diǎn)前平穩(wěn)上升，在上止點(diǎn)達(dá)到峰值，當(dāng)達(dá)到引燃最大的壓力峰值時(shí)將產(chǎn)生大的噪聲。圖2-6是帶引燃噴射的曲線圖。在接近TDC時(shí)壓力達(dá)到更高的值，并且燃燒壓力的增加也是迅速的，縮短點(diǎn)火延遲期，引燃噴射間接增加了發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。主噴射和引燃噴射之間的時(shí)間差和連續(xù)主噴射將影響燃油消耗的數(shù)量。圖2-5不帶引燃噴射的曲線圖圖2-6帶引燃噴射的曲線圖PAGE天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEPAGE41主噴射：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率來源于主噴射環(huán)節(jié)，這就意味著主噴射從根本上主導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。實(shí)際上共軌燃油噴射系統(tǒng)的噴射壓力在整個(gè)噴射過程中始終不變。二次噴射：帶有NOX觸媒轉(zhuǎn)換器的二次噴射能減少NOX排放。二次噴射緊接著主噴射，并且發(fā)生在膨脹階段或排放階段上止點(diǎn)后200°。通過二次噴射把通過精確測量的燃油噴到廢氣中。引燃在主噴射過程中，廢氣中殘余的熱量導(dǎo)致未燃燒的燃油蒸發(fā)，在廢氣排放行程將廢氣混合物和燃油一起通過排氣閥排入廢氣系統(tǒng)。部分燃油通過EGR系統(tǒng)進(jìn)行下一循環(huán)的引燃噴射。若裝個(gè)合適的NOx觸媒轉(zhuǎn)換器，將降低廢氣中NOx的含量2.2電控高壓共軌柴油機(jī)的工作原理2.2.1系統(tǒng)原理對照圖2-7和圖2-8，燃油從油箱被電動(dòng)輸油泵吸出后，經(jīng)油水分離器和濾清器濾清后，被送入VP分配式高壓油泵，這時(shí)燃油壓力為0.2MPa。進(jìn)入VP分配泵的燃油一部分通過高油泵上的安全閥迸入油泵的潤滑和冷卻油路后，流回油箱；一部分進(jìn)入VP分配式油泵，在VP分配式高壓泵中，燃油被加壓到135MPa后，被輸送到蓄壓器。在蓄壓器上有一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)通過切斷油路來控制油量的壓力限制閥。用壓力限制閥來調(diào)節(jié)ECU設(shè)定的共軌壓力。高壓柴油從蓄壓器、流量限制閥經(jīng)高壓油管進(jìn)入噴油器后，又分兩路:一路直接噴入燃燒室;而另一路在噴油期間針閥導(dǎo)向部分和控制套筒與柱塞縫隙處泄漏的多余燃油一起流回油箱。1.油箱2.粗濾器3.電動(dòng)輸油泵4.柴油濾清器5.低壓燃油管6.高壓油泵低壓端7.回油管8.ECU圖2-7高壓共軌低壓部分1.VP分配式高壓油泵2.切斷閥3.壓力控制閥4.高壓油管5.高壓蓄壓器6.油壓傳感器7.限壓閥8.流量限制閥9.噴油器10.ECU圖2-8高壓共軌高壓部分電控高壓共軌技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，噴油壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)的一種供油方式。在共軌系統(tǒng)中，噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程是完全彼此分開的。高壓油泵把高壓燃油輸入到蓄壓器中，通過對蓄壓器內(nèi)油壓調(diào)整實(shí)現(xiàn)精確控制，使最終高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)。高壓共軌供油方式可以大大減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，而噴油量大小則由蓄壓器中燃油壓力和電磁閥開啟時(shí)間的長短決定。在ECU控制系統(tǒng)中，曲軸位置傳感器用來測定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;凸輪軸位置傳感器用來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序;加速踏板位置傳感器是一種電位計(jì)，它通過電信號告知ECU駕駛員對轉(zhuǎn)矩的要求?？諝赓|(zhì)量流量傳感器用于檢測空氣質(zhì)量流量。ECU根據(jù)空氣質(zhì)量流量大小，按空燃比控制噴油量。在渦輪增壓并帶有增壓壓力調(diào)節(jié)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)中，增壓壓力傳感器用于檢測增壓壓力，ECU根據(jù)增壓壓力大小，按空燃比控制噴油量。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)啟動(dòng)或溫度較低時(shí)，ECU可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器和空氣溫度傳感器的信號電壓值對噴油始點(diǎn)、預(yù)噴油量、主噴射量及其他參數(shù)進(jìn)行匹配。ECU還根據(jù)其他傳感器和數(shù)據(jù)傳輸線(CAN)輸人的數(shù)值，進(jìn)行各項(xiàng)綜合控制。在電控高壓共軌系統(tǒng)中，供油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷無關(guān)，它是獨(dú)立控制的。在油軌中的壓力傳感器檢測燃油壓力，并與ECU設(shè)定的目標(biāo)噴射壓力進(jìn)行比較后進(jìn)行反饋控制。圖2-9為高壓共軌系統(tǒng)的傳感器和燃油系統(tǒng)部件連接關(guān)系。1.VP分配式油泵2.燃油切斷閥3.壓力控制閥4.柴油濾清器5.油箱6.ECU7.蓄電池8.蓄壓器9.燃油壓力傳感器10.燃油溫度傳感器11.噴油器12.冷卻液溫度傳感器13.曲軸轉(zhuǎn)速傳感器14.加速踏板位置傳感器15凸輪軸位置傳感器16空氣質(zhì)量流量傳感器17.增壓壓力傳感器18進(jìn)氣溫度傳感器19渦輪增壓器圖2-9高壓共軌系統(tǒng)的傳感器和燃油系統(tǒng)部件連接關(guān)系柴油機(jī)上廣泛采用的是廢氣渦輪增壓，實(shí)現(xiàn)空氣增壓的裝置是渦輪增壓器。渦輪增壓器由渦輪機(jī)和壓氣機(jī)構(gòu)成。將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣引入渦輪機(jī)，利用廢氣所包含的能量推動(dòng)渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與其同軸安裝的壓氣機(jī)葉輪工作，新鮮空氣在壓氣機(jī)內(nèi)增壓后進(jìn)入氣缸，工作原理如圖2-10增壓后的車用發(fā)動(dòng)機(jī)功率可以和比它排量大40%的發(fā)動(dòng)機(jī)功率相媲美。圖2-10渦輪增壓工作原理在本機(jī)中采用的是旁通式渦輪增壓器，增壓器按低速大轉(zhuǎn)矩工況匹配，在高轉(zhuǎn)速工況時(shí)，得用放氣閥在渦輪前放走一部分廢氣。渦輪前的放氣雨硅由增壓壓力自動(dòng)控制，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過一定大小時(shí)，增壓壓力便克服彈簧阻力使放氣閥打開開始放氣。本機(jī)的渦輪增壓器工作原理如圖2-11：圖2-11旁通式渦輪增壓器原理2.2.2供油泵功能：本機(jī)采用的是VP分配泵。供油泵是低壓和高壓部分之間的接口，它的作用是在車輛所有工作范圍和整個(gè)使用壽命期間準(zhǔn)備足夠的、已被壓縮了的燃油。除了供給高壓燃油之外，它的作用還在于保證在快速起動(dòng)過程和共軌中壓力迅速上升所需在的燃油儲(chǔ)備、持續(xù)產(chǎn)生高壓燃油共軌所需的系統(tǒng)壓力。結(jié)構(gòu)（如圖2-12）性能：本機(jī)的供油泵通過聯(lián)軸器、由凸輪軸上的油泵驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，油泵的轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一半。供油泵由三個(gè)徑向排列、互相呈120°夾角的柱塞組成。如圖2-13供油泵總成中的三個(gè)泵油柱塞由驅(qū)動(dòng)軸上的凸輪驅(qū)動(dòng)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)泵油柱塞有彈簧對其施加作用力，目的是減小柱塞振動(dòng)，并且使柱塞始終與驅(qū)動(dòng)軸上的偏心凸輪接觸。當(dāng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，為吸油行程，吸油閥將會(huì)開啟，允許低壓燃油進(jìn)入泵腔，而當(dāng)柱塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)油閥將會(huì)關(guān)閉，泵腔內(nèi)的燃油在向上運(yùn)動(dòng)的柱塞作用下被加壓后輸送到蓄壓器中，高壓燃油被存儲(chǔ)在蓄壓器油軌中等待噴射。圖2-12高壓油泵（原理圖）1.驅(qū)動(dòng)軸2.偏心輪3.帶活塞的泵元件4.進(jìn)油閥5.出油閥6.入口圖2-13高壓油泵（斷面圖）(1)共軌高壓蓄壓器:功能：共軌高壓蓄壓器存儲(chǔ)高壓燃油，同理壓力波動(dòng)的產(chǎn)生取決于高壓油泵的燃油分配和共軌管燃油容積的衰減。共軌高壓蓄壓器對所有缸而言都是公用的，因此叫共軌，當(dāng)大量的燃油排出時(shí)，幾乎能維持內(nèi)部的壓力不變，這可確保噴油剩余的壓力在噴油器打開時(shí)仍然恒定。燃油總是充滿可用的軌道，燃油的壓縮性使燃油從噴油器噴出時(shí)共軌高壓蓄壓器的壓力幾乎保持恒定。同樣，壓力變化也在高壓油泵產(chǎn)生脈動(dòng)中得到補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)：為了適應(yīng)各種各樣的安裝條件，軌道上有流量限制器、共軌壓力傳感器。（如圖2-14）(2)壓力控制閥:功能：壓力控制閥保持共軌管中的壓力正確和恒定。如果共軌壓力過高，壓力控制閥打開，部分燃油通過回油管回到燃油箱；如果共軌壓力過低，壓力控制閥關(guān)閉，由低壓力升為高壓。壓力控制閥通過一個(gè)法蘭盤裝在高壓油泵上，結(jié)構(gòu)如圖2-15。高壓和低壓間的轉(zhuǎn)換是通過電樞頂在密封座上來實(shí)現(xiàn)的。有兩個(gè)力作用于電樞，一個(gè)是彈簧的彈力，另一個(gè)是通過電磁鐵作用的附加力。電樞一直被燃油包圍，燃油除了起到潤滑作用外，還可以幫助散熱。1．油軌2.來自高壓泵的進(jìn)口3.油軌壓力傳感器4.壓力控制閥5.回油箱6.流量限制器7．連噴油器圖2-14共軌高壓蓄壓器1.球閥2.電樞3.電磁鐵4.彈簧5.電插頭圖2-15壓力控制閥工作方式：壓力控制閥由兩個(gè)控制環(huán)組成：一個(gè)響應(yīng)緩慢的電控制共軌管壓力的變化，一個(gè)響應(yīng)快速的機(jī)械環(huán)補(bǔ)償高頻壓力波動(dòng)。1)壓力控制閥不通電時(shí)，共軌管中的高壓油或高壓油泵輸出的油通過高壓入口進(jìn)入壓力控制閥，不通電時(shí)沒有電磁鐵的外力作用，過量的高壓油的壓力大于彈簧的彈力，頂開彈簧，壓力控制閥開啟的大小由油量決定。彈簧預(yù)先設(shè)計(jì)最大壓力約為10000kpa。2)壓力控制閥通電時(shí)，壓力繼續(xù)增加，電磁鐵通電，彈簧的彈力加，使壓力控制閥保持關(guān)閉狀態(tài)，直到一邊的高壓壓力與另一邊的彈簧力達(dá)到平衡，閥門打開，燃油壓力保持恒定。油泵油量的變化或過量高壓油的排除通過控制閥門來實(shí)現(xiàn)。PWM脈寬的勵(lì)磁電流和電磁力是對稱的。1kh脈沖頻率提供足夠的電磁力，防止不必要的電磁鐵移動(dòng)或共軌管壓力的波動(dòng)。(3)共軌壓力傳感器:功能：共軌壓力傳感器的作用是以足夠的精度，在相對較短的時(shí)間內(nèi)，測定共軌中的實(shí)時(shí)壓力，并向ECU提供電信號。共軌壓力傳感器由下列構(gòu)件組成：壓力敏感元件（焊接在壓力拉頭上）；帶求值電路的電路板和帶電氣插頭的傳感器外殼。(如圖2-16)燃油經(jīng)一個(gè)小孔流向共軌壓力傳感器，傳感器的膜片將孔的末端封住。高壓燃油經(jīng)壓力室的小孔流向膜片，膜片上裝有半導(dǎo)體型敏感元件，可將壓力轉(zhuǎn)換為電信號。通過連接導(dǎo)線將產(chǎn)生的信號傳送到一個(gè)向ECU提供測量信號的求值電路。共軌壓力傳感器的工作原理是：當(dāng)膜片形狀改變時(shí)，膜片上涂層的電阻發(fā)生變化。這樣，由系統(tǒng)壓力引起膜片形狀變化（150MPa時(shí)變化量約1mm）,促使電阻值改變，并在用5V供電的電阻電橋中產(chǎn)生電壓變化。電壓在0～70mV之間變化（具體數(shù)值由壓力而定），經(jīng)求值電路放大到0.5～4.5V。精確測量共軌中的壓力是電控共軌系統(tǒng)正常工作的必要條件。為此，壓力傳感器在測量壓力時(shí)允許偏差很小。在主要工作范圍內(nèi)，測量精度約為最大值的2%。1.電線插頭2.電路裝置3.皮膜4.高壓接頭5.固定螺紋圖2-16共軌壓力傳感器(4)流量限制器:功能：噴油器總在打開的位置，為了阻止燃油連續(xù)不斷地噴入，流量限制器將關(guān)閉油路。結(jié)構(gòu)如圖2-17：1.連接油軌2.密封圈3.柱塞4.彈簧5.外殼6.連接噴油器7.底座8.節(jié)流孔圖2-17流量限制器性能：流量限制器一側(cè)通過螺紋擰到軌道上（高壓），另一側(cè)通過螺紋擰到噴油器的進(jìn)油管。每個(gè)底座上都帶有一個(gè)通道，目的與軌道進(jìn)行液壓連接，與噴油器進(jìn)行油路連接。限制器內(nèi)部有一個(gè)柱塞，通過彈簧直接與共軌高壓蓄壓器相連。柱塞后底座密封，通道貫穿進(jìn)出口。通道尾部直徑減少，起節(jié)流作用。工作原理：1)正常情況下，柱塞位于停止位置，也就是說流量限制器的導(dǎo)軌端向上頂著止動(dòng)器。噴射燃油時(shí)，噴油器端部的噴射壓力下降，使柱塞在噴油器內(nèi)移動(dòng)的方向改變。流量限制器通過柱塞改變?nèi)加偷捏w積，以補(bǔ)償噴油器從導(dǎo)軌內(nèi)噴出的燃油體積，而不是通過節(jié)流孔（因?yàn)橥ㄟ^這種方式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的）。在噴油末期，柱塞偏離低座而占據(jù)中間位置，沒有將出口完全關(guān)閉。彈簧迫使柱塞回到最初位置，同時(shí)燃油可以流過節(jié)流孔。彈簧與節(jié)流孔徑是規(guī)定好的，那樣即使在最大的噴油量狀態(tài)（加上安全儲(chǔ)備），柱塞也有可能返回到流量限制器軌道底端（頂著止動(dòng)器的位置），然后保持在這個(gè)位置，等候下一個(gè)噴油時(shí)刻的到來。2)嚴(yán)重泄露時(shí)，由于大量燃油離開燃油導(dǎo)軌，流量限制器柱塞被迫離開靜止位置并且向上頂著出口上的密封底座。柱塞保持在這個(gè)位置，向上頂著流量限制器噴油器側(cè)的止動(dòng)器，阻止燃油到達(dá)噴油器。3)輕微泄露時(shí)，由于存在泄露量，流量限制器柱塞不能回到靜止位置。幾次噴射發(fā)生之后，柱塞移動(dòng)到出口上的密封底座上。柱塞保持在這個(gè)位置，向上頂著流量限制器噴油側(cè)的止動(dòng)器，直到發(fā)動(dòng)機(jī)熄火、切斷油器的燃油輸入為止。(5)限壓閥：功能：當(dāng)過壓時(shí)限壓閥通過打開軌道旁通道限制軌道中的壓力。限壓閥允許短時(shí)間內(nèi)軌道上的最大壓力為150Mpa。結(jié)構(gòu)如圖2-18：1.高壓連接部分2.閥3.通道4.柱塞5.彈簧6.擋塊7.底座8.回油圖2-18限壓閥性能：限壓閥是個(gè)機(jī)械裝置，包含如下部件：底座螺絲，一端連接到油箱的回油管、一個(gè)可移動(dòng)的柱塞、一個(gè)彈簧。限壓閥連接到軌道上以后，底座上有一個(gè)通道，一個(gè)圓錐形的柱塞與底座的表面接觸，形成密封面，在正常的工作壓力（大于135Mpa）下，彈簧推動(dòng)柱塞與底座接合，軌道保持壓力。當(dāng)壓力過高時(shí)，柱塞被軌道壓力推動(dòng)，克服彈簧的彈力，燃油通過柱塞內(nèi)部的通道流到燃油箱。當(dāng)閥門打開時(shí)，軌道中的壓力便會(huì)降低。2.2.3噴油器本機(jī)的噴油器主要由控制柱塞、噴油嘴針閥和電磁閥等組成。工作方式：噴器的工作可分為4步（發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而且高壓油泵供油）：噴油器關(guān)閉（產(chǎn)生高壓）、噴油器打開（開始噴油）、噴油器全部打開、噴油器關(guān)閉（結(jié)束噴油）。作用在噴油器元件上的分配力產(chǎn)生操作結(jié)果。若發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)或軌道中沒有壓力，則噴油器彈簧將關(guān)閉噴油器。(1)噴油器關(guān)閉（復(fù)位狀態(tài)）。在復(fù)位狀態(tài)下，電磁閥不吸合，因此噴油器關(guān)閉，(見圖2-19a)。彈簧力將電樞下的球閥壓向節(jié)流孔座處，節(jié)流孔關(guān)閉。軌道中的高壓作用在閥控制室中，而且相同的壓力也作用在噴油器腔內(nèi)。軌道壓力作用在柱塞的末端，與噴油器彈簧的彈力一起使噴油器保持關(guān)閉狀態(tài)。(2)噴油器打開（開始噴油）。噴油器停留在最初靜止位置。電磁閥由伺服電流激活，伺服電流能夠確保電磁閥迅速開啟，(見圖2-19b)。由觸發(fā)的電磁閥施加的吸合力大于閥彈簧的拉力時(shí)，電樞打開節(jié)流孔。幾乎與此同時(shí)，執(zhí)行電流減到最小并保持不變，滿足電磁鐵的需要。由于電磁鐵電流的作用，間隙減小是有可能的。節(jié)流孔打開，燃油從閥控制室流到剛好位于其上部的腔室，并且從那里通過回油管返回燃油箱。節(jié)流孔防止完全的壓力平衡，閥控制室中的壓力因此下降。由此導(dǎo)致閥控制室內(nèi)的壓力低于噴油器在柱塞上的外力，因此針閥打開，燃油噴出。噴油器針閥打開的速度取決于節(jié)流孔和反饋孔的流量。噴油器全開時(shí)，噴油器噴入燃燒室的油壓幾乎等于軌道中的油壓，其它的分力很小。(3)噴油器關(guān)閉（噴油結(jié)束）電磁閥不吸合，彈簧力將球閥壓回球雨硅座中。節(jié)流孔關(guān)閉，燃油通過反饋孔，閥控制室內(nèi)充滿燃油，壓力與針閥彈簧力一起將針閥關(guān)閉，噴油器不噴油。針閥關(guān)閉的速度取決于進(jìn)油節(jié)流孔的流量。噴油器關(guān)閉（不噴油）b)噴油器開啟（噴油）1—回油管2—電氣接頭3—觸發(fā)元件（電磁閥）4—來自共軌的燃油進(jìn)口（高）5—球閥6—泄油孔7—供油孔8—閥的控制腔9—閥的控制柱塞10—通向噴油嘴的供油通道11—噴油嘴針閥圖2-19噴油器構(gòu)造及工作過程3博世柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)方案長城汽車GW2.8TC型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是長城公司與德國博世公司聯(lián)合設(shè)計(jì)、開發(fā)用于微型客車、轎車的柴油機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)采用博世電控共軌系統(tǒng)和渦輪增壓器、全負(fù)荷最低油耗小于209g/(kw.h)，凈重只有100kg，升功率為46W/L。3.1實(shí)驗(yàn)臺臺架的設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)臺臺架（圖3-1）造型現(xiàn)代、美觀、合理、安全，采用45號鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)臺架上部（圖3-2）放置面板圖、顯示器、電子儀表；中部（圖3-3）控制臺放置發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、點(diǎn)火開關(guān)、儀表盤總成、防盜控制單元、診斷座及保險(xiǎn)座裝置；下部（圖3-4）放置GW2.8TC型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的總成和冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油箱。發(fā)動(dòng)機(jī)支架及臺架的底邊采用方鋼焊制具有足夠的支撐剛度，安全耐用。為了方便實(shí)驗(yàn)臺移動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)臺的四角分別制作有四個(gè)腳輪，并且為安全起見，前腳輪上都設(shè)置了鎖止裝置防止實(shí)驗(yàn)臺自由滑動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的輔件采用薄鋼管作護(hù)欄，安全、美觀。圖3-1實(shí)驗(yàn)臺架總成圖3-2實(shí)驗(yàn)臺架上部圖3-3實(shí)驗(yàn)臺架中部圖3-4實(shí)驗(yàn)臺架下部3.2實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)3.2.1實(shí)驗(yàn)臺架面板圖的設(shè)計(jì)第一部分銘刻著博世柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)的電控原理圖(圖3-5)，以顯示出發(fā)動(dòng)機(jī)電腦與傳感器、執(zhí)行器之間的輸入輸出關(guān)系，并且在電路圖的元器件相應(yīng)節(jié)點(diǎn)均安裝檢測插孔，以便于對照電路原理圖可以對電控系統(tǒng)相應(yīng)元器件的故障點(diǎn)、檢測點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)信號的檢測，通過檢測電控系統(tǒng)各信號參數(shù)，從而進(jìn)行故障判斷或標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)測量。圖3-5實(shí)驗(yàn)臺架面板圖第二部分為動(dòng)態(tài)顯示區(qū)(圖3-5)，具有主要數(shù)據(jù)參數(shù)的數(shù)碼顯示功能，在實(shí)驗(yàn)臺前面板上設(shè)置有6塊電子指示儀表方便數(shù)據(jù)讀取，將傳感器或模擬裝置的輸入信號接到該儀表的信號輸入端。通過儀表屏幕便可觀察傳感器或者模擬裝置的工作情況，包括蓄電池電壓、油門踏板位置傳感器、共軌壓力傳感器、冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、燃油溫度傳感器。第三部分為電腦液晶顯示區(qū)(圖3-5)，顯示燃油供給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖和實(shí)驗(yàn)臺的控制面板上顯示故障，傳感器的波形圖以及數(shù)據(jù)，以方便學(xué)生先看原理示意圖有一個(gè)宏觀認(rèn)識再結(jié)合實(shí)物了解其原理，這樣會(huì)取得更好的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)也方便于教師教學(xué)以獲得更好的教學(xué)效果。3.2.2柴油機(jī)共軌控制電路圖的設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)前系統(tǒng)了解發(fā)動(dòng)機(jī)自診斷系統(tǒng)的組成與功能、監(jiān)測控制系統(tǒng)、控制程序、數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷，以及系統(tǒng)故障判斷的發(fā)生條件。以便有目的地創(chuàng)造滿足ECU判斷故障生成條件的運(yùn)行環(huán)境。本電路圖采用AutoCAD軟件進(jìn)行繪制，柴油機(jī)共軌電路圖（圖3-6）主要由電控單元，傳感器，執(zhí)行器，電源，診斷座和其他電器元件組成。圖3-6柴油機(jī)共軌電路圖3.3實(shí)驗(yàn)臺故障控制的設(shè)計(jì)3.3.1故障設(shè)置與消除的設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)臺裝有一臺計(jì)算機(jī)，將采用智能故障設(shè)置裝置（圖3-7），其由硬件和軟件兩部分組成。軟件是由VB語言編制的驅(qū)動(dòng)程序，該程序裝在本實(shí)驗(yàn)臺裝備的電腦主機(jī)中。該裝置的硬件部分由電磁繼電器、串轉(zhuǎn)并模塊、電磁繼電器電源（包括變壓器、整流器）、數(shù)據(jù)傳輸線及端口、單片機(jī)5V供電端口及傳輸線等組成。圖3-7智能故障設(shè)置此計(jì)算機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU通過數(shù)據(jù)線相連，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所以可以不用外接解碼器進(jìn)行讀碼、消碼、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流讀取、基本設(shè)定、終端執(zhí)行器操作。這些功能項(xiàng)目將通過計(jì)算機(jī)的顯視器顯視出，且更為直觀、全面。同時(shí)本實(shí)訓(xùn)臺在操作顯示面板上安置的診斷口可連接解碼器,用來清、讀故障碼、讀取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流、基本設(shè)定和終端執(zhí)行器操作，設(shè)置故障或發(fā)生故障經(jīng)排除后，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，使用計(jì)算機(jī)或解碼器進(jìn)行消碼。3.3.2故障分析與設(shè)置功能本實(shí)驗(yàn)臺操作顯示面板上安裝了與原機(jī)電腦數(shù)量相同的端子引出口，可方便地將各部位導(dǎo)線接通和斷開，并通過端子引出口上的裸露部分進(jìn)行電壓和電阻的測量，以便獲取故障碼后的故障分析。測量電壓操作：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無須拔下端子引出口的插頭，直接用高阻抗萬用表接觸引出口的裸露部分即可測量各部位間的電壓；測量電阻操作：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，無須拔下端子引出口的插頭，直接用高阻抗萬用表接觸引出口的裸露部分即可測量傳感器、執(zhí)行器等各部位的電阻。故障設(shè)置功能：本機(jī)設(shè)有兩個(gè)故障設(shè)置區(qū)：（1）開路設(shè)置區(qū)：操作顯示面板下方的電腦端子引出口為開路設(shè)置區(qū)，插頭外緣為傳感器連接線點(diǎn)，插頭內(nèi)緣為電腦連線點(diǎn)，故障設(shè)置時(shí)，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，只須拔下電腦相應(yīng)端子引出口插頭，換上專用的開路模擬插頭即可造成開路故障（當(dāng)設(shè)置故障后故障燈在點(diǎn)火開關(guān)接通及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下都會(huì)點(diǎn)亮）。（2）斷路設(shè)置區(qū)：操作顯示面板下的電腦柜中；設(shè)有圓形板式按鈕十個(gè)，機(jī)油高壓顯示、機(jī)油低壓顯示、防盜燈、起動(dòng)機(jī)、燃油泵、燃油油位顯示、風(fēng)扇、水溫顯示、水位顯示、蓄電池充電指示、時(shí)間顯示表等線路的斷路設(shè)置故障點(diǎn)，以方便教學(xué)設(shè)置故障。本機(jī)不提倡短路設(shè)置故障，如果采用了短路設(shè)置方式，則對有可能發(fā)生的元器件損壞。3.3.3傳感器信號模擬功能（1）電壓模擬：首先根據(jù)所需模擬電壓值的范圍選擇電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的5V或1V檔，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，取專用連接線一根，一頭插在電壓模擬旋鈕下的模擬插孔中，另一頭插入需輸入電壓的端子引出口插孔中，打開點(diǎn)火開關(guān)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)調(diào)節(jié)旋鈕便可改變電壓輸入值，而操作顯示面板上的蓄電池電壓表則顯示模擬值。電壓模擬主要用來模擬節(jié)氣門傳感器電壓信號、氧傳感器電壓信號等，通過模擬可用來判斷傳感器的好壞，也可通過解碼儀數(shù)據(jù)流的顯示觀察噴油脈寬和點(diǎn)火正時(shí)的改變。（2）電阻模擬：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，取專用連接線一根，一頭插入電阻模擬旋鈕下的模擬插孔中，另一頭插入需輸入電阻值的端子引出口插孔中，此時(shí)調(diào)節(jié)旋鈕即可改變電阻輸入值。電阻模擬主要用來模擬水溫信號、進(jìn)氣溫度傳感器信號等的電阻值變化。4實(shí)驗(yàn)臺的使用4.1發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及顯示功能（1）接通操作顯示面板上的點(diǎn)火開關(guān)后，此時(shí)，組合儀表燈、機(jī)油報(bào)警燈、蓄電池充電指示燈、防盜燈點(diǎn)亮、同時(shí)顯示蓄電池電壓值，若冷卻液不足時(shí)則冷卻液液位燈也同時(shí)點(diǎn)亮，只有在添加冷卻液后其燈熄滅方可進(jìn)行下一步操作。（2）旋轉(zhuǎn)點(diǎn)火開關(guān)至起動(dòng)檔位，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（最長可延續(xù)5秒鐘）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后應(yīng)立即松開鑰匙。（蓄電池電壓值低于11V需充電或檢查蓄電池）。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)防盜燈應(yīng)熄滅（否則發(fā)動(dòng)機(jī)可能無法起動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)不正常），機(jī)油報(bào)警燈、蓄電池充電指示燈也同時(shí)熄滅。（3）此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)若在冷機(jī)下運(yùn)轉(zhuǎn)則進(jìn)入快怠速運(yùn)轉(zhuǎn)工況，操作顯示面板上的相關(guān)儀表顯示；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1000r/m以上、真空壓力顯示0.06Mpa、燃油壓力顯示130Mpa左右,蓄電池電壓表應(yīng)顯示13.5V以上，發(fā)動(dòng)機(jī)開始熱機(jī)。（4）當(dāng)水溫表顯示溫度為70℃-80℃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)結(jié)束，此時(shí)怠速降在800r/m左右，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速工況。真空壓力顯示0.06Mpa左右，燃油壓力顯示130Mpa左右，若顯示溫度超過90℃時(shí)散熱器風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，蓄電池電壓表應(yīng)顯示13.5V（5）輕踏油門踏板，操作顯示面板上的相關(guān)儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1500-2500r/m左右，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入中速工況。真空壓力顯示略有增加、燃油壓力顯示130Mpa以上，蓄電池電壓表應(yīng)顯示13.8V以上。（6）加大油門開度，操作顯示面板上的相關(guān)儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2500-4000r/m左右，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入高速工況。燃油壓力顯示130Mpa以上、真空壓力顯示真空壓力顯示0.065Mpa，蓄電池電壓表應(yīng)顯示13.8V以上。（7）把油門踏板從原始狀態(tài)迅速踏下，操作顯示面板上的相關(guān)儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從800r/m瞬間增至3000r/以上，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入急加速工況。真空壓力顯示瞬間歸零然后驟升至0.08Mpa隨后回至0.06Mpa，燃油壓力顯示130Mpa以上。4.2使用注意事項(xiàng)(1)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)察看潤滑油、冷卻液、蓄電池的液面高度是否滿足要求，若不足時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充后再運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。(2)每運(yùn)轉(zhuǎn)125小時(shí)應(yīng)更換發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油、機(jī)油濾清器一次，并清潔空氣濾清器一次。(3)運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)隨時(shí)檢查機(jī)油油壓、水溫、充電狀態(tài)以及是否有油、水、電氣的泄露和機(jī)體異響，出現(xiàn)故障應(yīng)立即停機(jī)檢修。要盡量避免長時(shí)間怠速或高速運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)操作時(shí)應(yīng)注意與旋轉(zhuǎn)件、高溫件保持一定距離以免發(fā)生事故。(5)操作時(shí)應(yīng)遵循電控系統(tǒng)要求，嚴(yán)禁運(yùn)行中拔接插頭，測量時(shí)務(wù)必使用高阻抗電表。(6)汽油箱油位報(bào)警燈亮?xí)r，須及時(shí)加油以免燒壞汽油泵。(7)本機(jī)熄火前應(yīng)讓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速狀態(tài)5秒鐘后方可熄火。(8)超過十天不使用本機(jī)時(shí)，務(wù)必?cái)嚅_蓄電池負(fù)極接線。(9)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)點(diǎn)火開關(guān)接通不得超過十分鐘。(10)嚴(yán)格按照規(guī)定使用符合要求的汽油、潤滑油、冷卻液。(11)移動(dòng)臺架應(yīng)盡量推動(dòng)機(jī)架主體（盡可能不要推動(dòng)不銹鋼防護(hù)欄）。結(jié)論本文以長城柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)為說明對象，探討了高壓共軌柴油機(jī)的組成及工作原理，介紹了高壓共軌柴油機(jī)實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和原理及性能參數(shù)等情況。并加入了實(shí)驗(yàn)使用功能介紹，方便使用者進(jìn)行實(shí)訓(xùn)實(shí)踐操作，此實(shí)驗(yàn)設(shè)備為師生的實(shí)驗(yàn)交流提供了一個(gè)平臺，使學(xué)習(xí)者更深刻的理解電控柴油共軌系統(tǒng)的組成，全面掌握其外型結(jié)構(gòu)、工作原理等知識。所作的主要工作如下：1.搜集本課題共軌柴油機(jī)的相關(guān)資料，主要是長城（博世）柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，以及總體的柴油燃油系統(tǒng)的課題文章；2.運(yùn)用CAD軟件參與了實(shí)驗(yàn)臺面板電路圖的繪制；3.在本文中介紹了本驗(yàn)臺的功能及特點(diǎn)；4.完成了實(shí)驗(yàn)臺使用說明。參考文獻(xiàn)[1]徐家龍柴油機(jī)電控噴油技術(shù).第一版.人民交通出版社，2004，1-359[2]李紹安中國柴油機(jī)電噴的發(fā)展戰(zhàn)略.第一版.人民交通出版社，2001，33-40[3]曾小珍柴油機(jī)維修技術(shù).電子工業(yè)出版社，2005，65-148[4]鄧東密鄧杰柴油機(jī)噴油系統(tǒng).北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004，20-100[5]楊妙梁汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與環(huán)境保護(hù).中國物質(zhì)出版社，2001，60-112[6]王尚勇楊青柴油機(jī)電子控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,2005，89-133[7]趙雨旸柴油發(fā)動(dòng)機(jī).化學(xué)工業(yè)出版社，2005，30-80[8]賀建波賀展開汽車傳感器的檢測.第一版，機(jī)械工業(yè)出版社，2005，66-68[9]邵恩坡柴油車使用維護(hù)一書通.第一版，廣東科技出版社，2004，5-18[10]楊峰國產(chǎn)轎車柴油電控發(fā)動(dòng)機(jī)維修手冊.第一版，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2006，28-38，118-157，231-259，308-335[11]欒琪文汽車電控柴油機(jī)結(jié)構(gòu)原理與維修.第一版，機(jī)械工業(yè)出版社，2006，1-294[12]宋福昌電子控制高壓共軌柴油機(jī)故障檢修.第一版，國防工業(yè)出版社，2007，1-231[13]馮崇毅汽車電子控制技術(shù).人民交通出版社，2005，33-107[14]嚴(yán)安輝韋忠霞汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)原理與檢修.第一版，國防工業(yè)出版社，2007，1-309[15]李春明汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射技術(shù).第一版，北京理工大學(xué)出版社，2002，25-98[16]EFC.《FachkundeKraftfahrzeugtechnik》.德國EUROPALEHRMITTEL,2000,47-74致謝通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但鞏固了以前學(xué)過的知識，還學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的知識，同時(shí)也培養(yǎng)了我的自學(xué)能力。讓我真正體會(huì)到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用的正確性，通過查閱大量的文獻(xiàn)資料及研究大量汽車的相關(guān)書籍，詳細(xì)的汽車柴油機(jī)技術(shù)知識，使我對當(dāng)前的許多新技術(shù)有了一定的了解。在姜紹忠老師的指導(dǎo)下，我學(xué)會(huì)了面對自己不熟悉的知識內(nèi)容時(shí)不慌張，要仔細(xì)去研究，理清它的思路，掌握它的脈絡(luò)，并學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。在設(shè)計(jì)過程中，使我學(xué)會(huì)對待實(shí)際問題的方法及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，提高了綜合運(yùn)用所學(xué)的知識的能力，也是我的另外一大收獲。我由最初的不懂，在不知道該如何入手的情況下，姜紹忠老師給了我細(xì)心的指點(diǎn)，還給我提供了一些相關(guān)的資料及書籍，給了我莫大的勇氣。但是，由于我的基礎(chǔ)知識還不夠扎實(shí)，再加上對汽車柴油機(jī)的理解還不夠，以致于我剛開始動(dòng)手設(shè)計(jì)時(shí)有所茫然。本次設(shè)計(jì)仍然存在著一些方面的缺點(diǎn)與不足，這些方面是我以后努力改正的地方。在姜紹忠老師的耐心指導(dǎo)和啟發(fā)下，最后，我圓滿完成了本文的畢業(yè)設(shè)計(jì)，但是由于時(shí)間倉促及水平有限，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，希望各位老師給予批評指正。在此，我表示忠心的感謝。英文翻譯CommonRailaccumulatorfuel-injectionsystemSystemoverviewFieldofapplicationTheintroductionofthefirstseries-productionin-linefuel-injectionpumpin1927markedthebeginningofdieselfuel-injectionsystemmanufactureatBosch.Thein-linefuel-injectionpump’smainareaofapplicationisstillinallsizesofcommercial-vehicledieselengines,stationarydieselengines,locomotivesandships.Injectionpressuresofuptoapprox.1350barareusedtogenerateoutputpowersofuptoabout160kWpercylinder.Overtheyears,awidevarietyofdifferentrequirements,suchastheinstallationofdirect-injection(DL)enginesinsmalldeliveryvansandpassengercars,haveledtothedevelopmentofvariousdieselfuel-injectionsystemswhicharealignedtotherequirementsofaparticularapplication.Ofmajorimportanceinthesedevelopmentsarenotonlytheincreaseinspecificpower,butalsothedemandforreducedfuelconsumption,andthecallforlowernoiseandexhaust-gasemissions.Comparedtoconventionalcam-drivensystems,theBosch“CommonRail”fuel-injectionsystemfordirect-injection(DL)dieselenginesprovidesforconsiderablyhigherflexibilityintheadaptationoftheinjectionsystemtotheengine,forinstance:-Extensiveareaofapplication(for)passengercarsandlightcommercialvehicleswithoutputpowersofupto30kW/cylinder,aswellasforheavy-dutyvehicles,locomotives,andshipswithoutputsofuptoapprox,200kW/cylinder,-Highinjectionpressuresofuptoapprox,1400bar,-Variablestartofinjection,-Possibilityofpilotinjection,maininjection,andpostinjection,-Matchingofinjectionpressuretotheoperatingmode.FunctionsPressuregenerationandfuelinjectionarecompletelydecoupledfromeachotherinthe“CommonRail”accumulatorinjectionsystem.Theinjectionpressureisgeneratedindependentofenginespeedandinjectedfuelquantity.Thefuelisstoredunderpressureinthehigh-pressureaccumulator(the“Rail”)readyforinjection.Theinjectedfuelquantityisdefinedbythedriver,andthestartofinjectionandinjectionpressurearecalculatedbytheECUonthebasisofthestoredmaps.TheECUthentriggersthesolenoidvalvessothattheinjector(injectionunit)ateachenginecylinderinjectsaccordingly.TheECUandsensorstagesofsuchaCRfuel-injectionsystemcomprise:ECUCrankshaft-sensor,Camshaft-speedsensor,Accelerator-pedalsensor,Boost-pressuresensor,Rail-pressuresensor,CoolantsensorandAir-massmeter.Usingtheinputsignalsfromtheabovesensors,theECUregistersthedriver’srequirements(accelerator-pedalsetting)anddefinestheinstantaneousoperatingperformanceoftheengineandthevehicleasawhole.Itprocessesthesignalswhichhavebeengeneratedbythesensorsandwhichitreceivesviadatalines.Onthebasisofthisinformation,itcanthenintervenewithopenandclosed-loopcontrollingactionatthevehicleandparticularlyattheengine.Theenginespeedismeasuredbythecrankshaft-speedsensor,andthecamshaft-speedsensordeterminesthefiringsequence(phaselength).Theelectricalsignalgeneratedacrossapotentiometerintheaccelerator-pedalmoduleinformstheECUabouthowfarthedriverhasdepressedthepedal,inotherwordsabouthis(her)torquerequirement.Theair-massmeterprovidestheECUwithdataontheinstantaneousairflowinorderthatcombustioncanbeadaptedsoastocomplywiththeemissionsregulations.Insofarastheengineisequippedwithanexhaust-gasturbochargerandboost-pressurecontrol,theboost-pressuresensoralsomeasuresboost-pressure.Atlowoutsidetemperaturesandwiththeenginecold,theECUappliesthedatafromthecoolant-temperatureandair-temperaturesensorstoadaptthesetpointvaluesforstartofinjection,postinjection,andfurtherparameterstotheparticularoperatingconditions.Dependinguponthevehicleinquestion,inordertocomplywiththeincreasingdemandsforsafetyandcomfort,furthersensorsanddatalinesprovideinputstotheECU.BasicfunctionsThebasicfunctionscontroltheinjectionofthedieselfuelattherightmoment,intherightquantities,andwiththecorrectinjectionpressure.Theyensurethatthedieselenginenotonlyrunssmoothly,butalsoeconomically.AuxiliaryfunctionsAuxiliaryclosedandopen-loopcontrolfunctionsservetoimproveboththeexhaust-gasemissionandfuel-consumptionfigures,orareusedforincreasingsafety,comfort,andconvenience.ExampleshereareExhaust-GasRecirculation(EGR),boost-pressurecontrol,vehicle-speedcontrol(cruisecontrol),andelectronicimmobilizeretc.TheCANbussystempermitstheexchangeofdatawithotherelectronicsystemsinthevehicle(e.g.ABSandelectronictransmission-shiftcontrol).Duringvehicleinspectioninthework-shop,adiagnosisinterfacepermitsevaluationofthestoredsystemdata.InjectioncharacteristicsConventionalinjectioncharacteristicsWithconventionalinjectionsystems,usingdistributorandin-lineinjectionpumps,fuelinjectiontodaycomprisesonlythemaininjectionphase-withoutpilotandpost-injectionphases.Onthesolenoid-valve-controlleddistributorpumpthough,developmentsareprogressingtowardstheintroductionofapilot-injectionphase.Inconventionalsystems,pressuregenerationandtheprovisionoftheinjectedfuelquantityarecoupledtoeachotherbyacamandapumpplunger.Thishasthefollowingeffectsupontheinjectioncharacteristics:-Theinjectionpressureincreasestogetherwithincreasingspeedandinjectedfuelquantity,-Duringtheactualinjectionprocess,theinjectionpressureincreasesandthendropsagaintothenozzleclosingpressureattheendofinjection,Theconsequencesareasfollows:Smallerinjectedfuelquantitiesareinjectedwithlowerpressuresthanlargerinjectedfuelquantities,Thepeakpressureismorethandoublethatofthemeaninjectionpressure,andInlinewiththerequirementsforefficientcombustion,therate-of-dischargecurveispracticallytriangular.Thepeakpressureisdecisiveforthemechanicalloadingofafuel-injectionpump’scomponentsanddrive.Onconventionalfuel-injectionsystemsitisdecisiveforthequalityoftheA/Fmixtureformationinthecombustionchamber.InjectioncharacteristicswithCommonRailComparedtoconventionalinjectioncharacteristics,thefollowingdemandsaremadeuponanidealinjectioncharacteristic:Independentlyofeachother,injectedfuelquantityandinjectionpressureshouldbedefinableforeachandeveryengineoperatingcondition(providesmorefreedomforachievingidealA/Fmixtureformation)Atthebeginningoftheinjectionprocess,theinjectedfuelquantityshouldbeaslowaspossible(thatis,duringtheignitionlagbetweenthestartofinjectionandthestartofcombustion).TheserequirementsarecompliedwithintheCommonRailaccumulatorinjectionsystemwithitspilotandmain-injectionfeatures.TheCommonRailsystemisamodularsystem,andessentiallythefollowingcomponentsareresponsiblefortheinjectioncharacteristic:Solenoid-valve-controlledinjectorswhicharescrewedintothecylinderhead,Pressureaccumulator(rail),andHigh-pressurepump.Thefollowingcomponentsalsorequiredinordertooperatethesystem:Electroniccontrolunit(ECU),Crankshaft-speedsensor,andCamshaft-speedsensor(phasesensor).Forpassenger-carsystems,aradial-pistonpumpisusedasthehigh-pressurepumpforpressuregeneration.Pressureisgeneratedindependentlyoftheinjectionprocess.Thespeedofthehigh-pressurepumpiscoupleddirectlytotheenginespeedwithanon-variabletransmissionratio.Incomparisonwithconventionalinjectionsystems,thefactthatdeliveryispracticallyuniform,meansthatnotonlyistheCommonRailhigh-pressurepumpmuchsmaller,butalsothatitsdriveisnotsubjecttosuchhighpressure-loadingpeaks.Theinjectorsareconnectedtotherailbyshortlinesand,essentially,compriseanozzle,andasolenoidvalvewhichisenergizedbytheECUtoswitchiton(startofinjection).Whenthesolenoidvalveisswitchedoff(de-energized)injectionceases.Presumingconstantpressure,theinjectedfuelquantityisdirectlyproportionaltothelengthoftimethesolenoidvalveisenergized.Itiscompletelyindependentoftheengineorpumpspeed(time-controlledfuelinjection).Therequiredhigh-speedsolenoidswitchingisachievedbyusinghighvoltagesandcurrents.Thismeansthatthesolenoid-valvetriggeringstageintheECUmustbedesignedaccordingly.Thestartofinjectioniscontrolledbytheangle-timecontrolsystemoftheEDC(ElectronicDieselControl).Thisusesasensoronthecrankshafttoregisterenginespeed,andasensoronthecamshaftforphasedetection(workingcycle).PilotinjectionPilotinjectioncanbeadvancedbyupto90crankshaft(90cks)referredtoTDC.Ifthestartofinjectionoccurslessthan40cksBTDC,fuelcanbedepositedonthesurfaceofthepistonandthecylinderwalls,andcanleadtounwanteddilutionofthelube-oil.Withpilotinjection,smallamountofdieselfuel(1…4mm3)isinjectedintothecylinderto“precondition”thecombustionchamber,combustionefficiencycanbeimprovedasaresult,andthefollowingeffectsareachieved:Thecompressionpressureisincreasedslightlyduetopilotreactionandpartialcombustion,thisinturnleadstoThemain-injectionignitiondelaybeingreduced,andAreductionofcombustion-pressureriseandofthecombustion-pressurepeaks(softercombustion).Theseeffectsreducethecombustionnoise,thefuelconsumption,andinmanycasestheexhaust-gasemissionsaswell.Inthecaseofarate-of-dischargecurvewithoutpilotinjection,inlinewiththecompressiononlyaslight,flatpressureriseisevidentjustbeforeTDC,afterwhichitpeaksrelativelysharplyatthepointofmaximumpressure.Thesteeppressureincreasetogetherwiththesharppeakcontributeconsiderablytothedieselengine’scombustionnoise.Asshownbytherate-of-dischargecurvewithpilotinjection,pressureinthevicinityofTDCreachesasomewhathighervalue,andthecombustion-pressureincreaseislessrapid.Sinceitreducestheignitiondelay,pilotinjectionmakesanindirectcontributiontothegenerationofenginetorque.Thespecificfuelconsumptioncanincreaseordecreaseasafunctionofthestartofmaininjectionandthetimebetweenthepilotandmaininjectionsequences.MaininjectionTheenergyfortheengine’soutputworkcomesfromthemaininjectionsequence.Thismeansthatessentiallythemaininjectionisresponsibleforthedevelopmentoftheengine’storque.WiththeCommonRailaccumulatorfuel-injectionsystem,theinjectionpressureremainspracticallyconstantthroughoutthewholeoftheinjectionprocess.SecondaryinjectionWithcertainversionsofNOXcatalyticconverter,secondaryinjectioncanbeappliedforcNOXcombustion(reduction).Itfollowsthemaininjectionprocessandistimedtotakeplaceduringtheexpansionorexhaustcycleupto