老司机都不清楚的电控喷油系统，懂了这些谁还怕被坑！

什么是电控柴油机

【卡车之家 原创】柴油机的消耗率和可靠性能都远高于汽油机，不过，随着环保问题的不断扩大，也基于对柴油机的要求更加高效更加节能环保。当传统的柴油机无法满足这些要求时，电控的高精度高效率的柴油发动机便应运而生。

简单来说，电控柴油机就是在原有的机械控制式的发动机基础上增加了各种执行器、传感器及电控单元，并改变了发动机的喷射系统，将其电控化了。

举个例子：电控柴油机体系中的电子油门踏板，是驾驶员发出加油指令的执行器，它不同于传统柴油机的油门踏板由一根油门拉线牵引油泵上的齿条控制喷油。

电子油门踏板的供油完全是依靠ECU监测到的各个传感器的信息来决定的，当司机踩踏油门踏板，这些信息反馈给ECU，ECU监测数据显示正常，则发出喷油指令开始向燃烧室喷油，发动机转速也随之提高。

从电控系统厂家来分，知名的有德国博世，日本电装，美国德尔福、康明斯等等；从排放等级来说，有国三到国六几种类型，但它们的区别只在于后处理技术的不同，前端的发动机并无太大的变化。

所以，笔者所说的电控柴油机种类指的是发动机喷射系统差异的不同 。

电控柴油机不同于普通柴油机的地方就是他的喷射系统，电控机的喷射系统可以使柴油机喷射压力更大，雾化更良好，燃烧更充分，这是电控机的共同特点和发展目标。

但是不同的喷射系统会使发动机有着不同的使用体验和不同的性能表现。按柴油机喷射系统差异可以分为高压共轨、单体泵，喷嘴泵三种类型。

高压共轨

所谓的共轨式电喷系统，是抛弃了传统的脉动高压供油原理，不同于传统高压油泵直接控制喷油。电控共轨柴油机是向公共油道供油以维持共轨压力，采用压力/时间式的燃油计量原理，通过公共油道油压的连续控制和各缸喷射过程中的电磁阀控制相结合的方式，实现整个喷射过程。

其实共轨系统中可以分为共轨蓄压式和高压共轨式、共轨液力增压式三种。其中高压共轨式是最我们熟知的，也是在市场上应用最为广泛的一种。

高压共轨系统的ECU根据实际工况（进气，水温，油门开度）对喷射过程精密控制，通过控制喷油电磁阀的开启时长来确定提前角与喷油量。

同时也会通过控制高压油泵的计量阀开启时长来控制共轨压力。它由电控单元，高压油泵，共轨管、喷油器，输油泵，以及各种相关的传感器和执行器组成。

YC6L-30实物图

电控单元

也就是常说的ECU，相当于电控柴油机的大脑，ECU的作用是采集各个传感器的信息，然后通过采集到的数据信息下达相关指令，继而保证发动机正常运转。

高压油泵

共轨系统中的高压油泵比普通的高压油泵喷射压力高出一倍，是高压共轨系统中能够“高压”的主要“功臣”之一。以最常见的博世共轨为例，目前可以分为两种高压油泵，一种是CP3.3的径向柱塞喷油泵。该喷油泵只有一个高压出油阀，类似分配泵的小体型，常安装在四缸机一类的中小型柴油机上。

另一种是CP2.2的喷油泵，它是直列双柱塞油泵，带有两个高压出油阀，体型较Cp3.3的要大，因其供油速率较高，常应用于重型柴油机系列。

共轨管

共轨管是喷射系统中的公共高压油道，是喷油泵高压出油口后端储存和分配高压燃油的管道，它由共轨管体，限压阀、轨压传感器、节流阀阀组成。

共轨管体承担着储蓄油压分配燃油的功能，也是共轨管的主体部分；

安装在两侧的限压阀相当于一个保护装置，当油轨压力超高时，限压阀便会打开，泄去高压力的燃油，避免发生不可预知的故障。（因为高压油路中的压力巨大，在发动机因故障导致油压超高时是很危险的，所以设计限（泄）压阀排除这种危险性）；

共轨传感器也叫轨压传感器，是共轨系统中必不可少的传感器之一，他的主要功能是监测共轨的实际轨压，ECU通过监测到的数据判断油压是否正常，进而发出下一喷射指令；

节流阀是镶嵌在共轨管体上的，并不是常开状态，只有在油压达到一定高度时它才会打开，也是为了防止喷油器常开故障后导致大流量的泄压而设计。

喷油器

内部结构复杂且精密，壳体内是电阻线圈和阀组件。顺便提一点，当确定喷油器故障时，因线圈与与其他部件不易损坏，多是阀组件磨损导致，一般更换阀组件即可，不必更换总成，这样可以避免维修费用过高。

输油泵

位于低压油路的齿轮输油泵由喷油泵带动，能够高效的为高压端供油，通常安装在喷油泵的尾部。

性能 可靠的高压共轨喷射系统由以上部件组成，也正因这些部件的各种功能使得高压共轨柴油机高扭矩高性能的特点，并且可以适应各种低转速，高负荷的工况。因其可靠的性能，使其成为目前卡车电控发动机的主流方向。

▎单体泵

如果从控制方式来说，它是属于时间控制式一类的，但按照大部分人将电控喷射系统分为第一代（位置控制式）、第二代（时间控制式）、第三代（共轨控制式）的分类来看，它虽然属于第二代产品，但笔者却认为它是介于第二代与第三代之间，是不同于电控分配泵和共轨式之间的2.5版本。

单体泵，顾名思义，它的喷油泵是一个独立的存在，它的喷射系统由单体泵-高压油管-喷油嘴三个部分组成，并配合其完成喷油工作。

它取消了传统油泵中的油量调节机构，用高速电磁阀控制单体泵的通断，喷油量由ECU采集到的传感器数据信息来控制，当ECU接收到司机踩踏油门的信号时，则发出喷射指令，给单体泵通电，闭合回路，建立油压，给高压油管和喷油器供油完成喷射。

很明显，单体泵系统中最为重要的就是单体泵本身了，它能按照ECU的指令为整机输送所需的油量，是整个系统中建立压力的关键部件，它由凸轮轴推动泵体内的柱塞与电磁阀的控制建压，配合了配气相位，按照作功顺序进行喷油。

单体泵与传统柱塞泵的不同之处在于，除了所使用的材料能够承受更高压力，还增加了高速电磁阀控制的溢流阀组件。但该系统所使用的喷油器与传统喷油器并无太大差别，只是它的受压力更大，雾化效果更好。

按照理想化的单体泵设计要求，它应该是集成在机体上的，由发动机的配气凸轮轴推动，这样可以在构造上得到简化，并缩短油泵到喷油器的中间距离，避免使用过长的高压油管，有利于更高压力燃油的输送。

但在国内产品的应用中，为了利用现有的发动机机体，避免重新铸造机体带来的高成本，很多厂家在保留原有机体的情况下，将单体泵集成在一个泵体内，使得其外形仍然类似传统的直列柱塞喷油泵。

其中最典型的例子要数玉柴机器的4D（4108）单体泵国三发动机，该机型的改动非常小，就是换了油泵与加装了电控单元和传感器、执行器，很大程度的节约了成本。

虽然单体泵有着结构简单，控制灵活等优点，但由于控制成本所带来的约束，更因其油泵压力提升原理导致其喷油有着先缓后急的特点，虽然这样的特点在一定程度上有利于燃烧过程的优化，但随着发动机转速的下降，使其在低转速区域的表现并不良好，继而导致柴油机低速性能下降。

而且其喷油器仍是采用与传统喷油器相同的弹簧压力控制式，没有进行多次喷射的能力，虽然能够在加装后处理装置后能满足国四排放标准，但在排放逐步升级的过程，如果不加以优化，将会很难适应市场。

泵喷嘴

如果单体泵系统将喷射系统的结构精简了一定程度，那么泵喷嘴可以说是将喷射系统的结构精简到了极致。但它又是复杂的，因为这一系统对缸盖内部结构需要更高技术的加工工艺。

它是直接把燃油压力提升、正时、油量控制等全部功能都集成到了发动机机缸盖上的一种技术。

泵喷嘴顾名思义就是将油泵与喷嘴整合为一体。它类似于单体泵是一个独立的油泵，却不同于单体泵，自己携带有喷油器的技能。

高压燃油的输送也在缸盖的油道中完成，这样的设计免去了外部高压油管的连接，消除了管理压力损失并避免了管路泄压和管路不能承受高压的可能。

当然，泵喷嘴系统中一枝独秀的肯定是泵喷嘴本身，它由油泵组件和喷油器组件组成，安装在气缸盖上面，由喷油凸轮带动泵喷嘴摇臂，将泵活塞压下，届时中间的高速电磁阀关闭，柱塞向喷油器压油，当到达所需压力时，停止向电磁阀通电，控制阀再次开启，高压燃油快速溢流，喷油终止。

泵喷嘴使燃油产生高压的过程与高压共轨的原理其实类似。都是在闭环模式下压缩燃油，只是不同于高压共轨的是泵喷嘴的系列工作都在一体化的泵腔内完成。

不过，这种集成的形式可以消除高压油管中的压力波和燃油压力损失的影响，给油压的形成制造了一个更狭小的空间，有利于压力提升，但也由于这种一体化，使的对汽缸盖的刚度、强度以及铸造工艺和加工工艺有了更高的要求，很多方面难以实现，无形之中也提高了成本。

这种技术在国内卡车上并不常见，笔者最早接触到与泵喷嘴类似的系统是重庆康明斯K19发动机的PT燃油系统，它是一台装配在推土机上的的传统机械式的欧二排放柴油机。

从性能和动力上来看确实不错，但它有着油耗偏高和离开高速段烟度排放就急剧增加的缺点，或许这也是该系统未能在国内卡车市场占据主流的原因之一。

▎总结

以上三种类型便是目前卡车市场上主要应用的喷射系统。从市场应用程度方面来看，稳定性较高的高压共轨系统是电控柴油的主流系统；结构简单的单体泵在动力提升和排放升级的长跑中难以跟上脚步。

对缸盖强度和加工技艺高要求的泵喷嘴在泵喷嘴本身的设计也是一大难点。并且后面两种系统都有对发动机转速过分依赖的缺点：低速时的燃烧性能较差。机体的设计也会面临重大改变，成本不仅会增加，而且产品从诞生走到成熟又将经受许多考验，当今市场严苛，轻易投放市场会影响客户对产品的信心。

所以从产品适配性，后续发展潜力以及性能、动力各方面考虑，电控高压共轨技术仍会是市场的宠儿。

这三大类的喷射喷射各有所长，也各有的适用范围。尽管未来高压共轨或者新能源卡车可能会是主要发展方向，但其他系统也会并存，只是存在的形式与所处的战线不同罢了。

本文特约作者：石中隐玉

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不懂就问：电控柴油机喷油正时信号传感是如何工作的？

【卡车之家 原创】喷油正时是柴油发动机能够正常启动和运转的一个主要因素。记得大泵机时代的喷油提前角可以达到二十度以上，前几天偶然翻翻资料，看到现在的燃烧技术可以让发动机喷油提前角达到6度以内，不得不佩服科学技术的进步神速。因为燃烧效率和燃烧速率的提高而让喷油时间可以更加接近于上止点0度。

曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器工作原理和失效状态

今天我们讲讲电控高压共轨系统提供喷油正时信号的两个传感器：曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器工作原理和失效状态。

以常见的博世商用车为例：（后文如果没有特殊说明都是讲的博世电磁式）这俩传感器都属于电磁式的，属于无源类型。型号是一样的，可以互换。前面两句话的意思可以这样理解：这俩传感器用在配备博世系统的大型车上面，外部不给它俩供电。它自己发电，所以可以把它俩理解成两个小发电机！

上图是凸轮轴传感器的信号盘，它和凸轮轴传感器一起安装在高压油泵上面，有些也会安装在发动机缸盖或者缸盖底下前端或者后端。不管安装在哪里，它的转速和凸轮轴转速始终是同步的，凸轮轴转一圈这个信号盘转一圈。

大家可以看到信号齿上面的数字153624（或者142635），这个刚好是六缸发动机工作顺序，每个信号齿对应一个缸。我们看到有多出来一个信号齿，上面写得有“0识别用”。这个是一缸压缩上止点。

知道了一缸压缩上止点和每个缸的工作位置，发动机是不是就可以正常运转了呢？我们后面解答！我们知道因为燃烧需要时间，所以喷油时间必须提前。即使同一台发动机随着工况的改变喷油提前角度也是不一样的。

为了更加精确的掌握发动机对于喷油提前角的需要，所以需要更大的圆盘来详细划分刻度。而发动机飞轮恰好可以胜任（有的车型在发动机扭转减震器上面）。所以我们就会看到电控发动机飞轮上面就会有一个一个的信号齿（或者是凹坑）。

博世商用车曲轴位置传感器有60-2个信号齿（或凹坑），减2的意思是会少两个齿（或者少两个凹坑），如下图：

这个缺齿部位和曲轴位置传感器对应点是一缸或六缸压缩上止点，为什么这么说呢？我们知道，发动机一个工作循环曲轴转两圈（进气、压缩、做功、排气各半圈），第一圈从1缸开始干活，后面5缸、3缸接力干活。

第二圈从6缸开始干活，后面2缸、4缸接力干活。所以这个缺齿部位对应曲轴位置传感器的时候有可能是一缸压缩上止点，也有可能是六缸压缩上止点。因为凸轮轴是控制气门开闭的，发动机每缸每个工作循环凸轮轴只转一圈（曲轴转两圈，凸轮轴转一圈），与它同步的凸轮轴传感器只需要知道多齿对应位置就可以知道是一缸在压缩上止点位置了！所以说：凸轮轴传感器可以准确判缸，而曲轴位置传感器可以知道发动机的喷油准确提前角。

传感器失效状态（坏了）及应对办法

对于博世商用车来说，这俩传感器互为备份。当其中一个坏了以后另外一个是可以单独工作的。如果发动不着车，并且有报相关故障码的时候，我们可以拔掉其中一个传感器让另外一个传感器单独工作。

此时会报故障码，启动时间会延长。这是因为单曲轴位置传感器不能准确判断第一缸压缩上止点。如果单曲轴位置传感器工作的时候，电脑会控制喷油器在两个压缩上止点（一缸和六缸）试探性的喷油，当发现转速上升，电脑会认为喷油正确。

发动机单凸轮轴传感器工作的时候，因为喷油提前角无法准确计算，尾气排放会恶化！这些都是控制策略里面的功能:跛行回家模式（Limphome）！单传感器工作的时候对于功率输出是没有影响的！

根据以上介绍，我们知道，这两个传感器给电脑版的反馈信号必须是同步的。当这两个传感器其中一个因为受到干扰或者损坏等情况下，可能会给电脑传递错误的信号，而电脑板无法判断哪个传感器的信号是正确的时候，可能会造成无法启动和正常运转。

这就好像两个人抬木头似的。当其中一个人步伐踉踉跄跄，另外一个人也会跟着步伐不稳。此时最好的解决办法是停下来（无法启动、运转）或者干脆一个人扛着这根木头走（单传感器工作）。这就是我们说的信号必须同步。所以，喷油正时信号也叫：“同步信号”

以曲轴位置传感器为例，传感器头部和飞轮信号齿之间必须要保证1毫米±0.5毫米的间隙。间隙如果过大或者过小的话都会影响信号的输出。经常有曲轴位置传感器头部有铁屑粘附的情况。如果铁屑粘附很多，会影响动力甚至会无法启动。

这个时候，当电脑无法准确的收到传感器的信号，只能减低供油量或者不供油。

随着信号齿切割传感器的磁力线，在传感器线圈两端就会出现一个交变电压，除了缺齿部位以外，其它58个信号齿就会出现58个正弦波信号。这类的交变信号最易受到干扰，所以传感器进电脑板的线一般都是双绞线或者外覆屏蔽层。

即使这样，在平常使用的时候，偶尔也有发电机，启动机等大功率电器工作的时候对它有干扰的情况出现。所以 ，车上的线路我们不要轻易改变它的交叉位置。

我们知道正弦波模拟信号电脑是无法读取的，所以模拟信号必须要有个数字信号转换的过程，这就对于电磁式的传感器信号输出要求会更高 (有些车型使用的霍尔效应传感器直接输出数字信号，抗干扰性能，电脑准确识读率都要比电磁式高)下图是传感器正常输出的模拟信号，和准确的数字信号转换。

上图是曲轴位置传感器和信号齿距离忽远忽近造成的信号波形图。这样电脑就无法准确识读。其它还有凸轮轴信号盘移位，信号齿缺损等等各种情况的出现，需要我们在使用中细心观察。

本文特约作者：天天向左002

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