卡特彼勒3126发动机HEUI系统.pdf

卡特彼勒卡特彼勒 3126 发动机系统的运行发动机系统的运行 （培训资料）（培训资料） 目录目录 发动机的设计发动机的设计.5 发动机介绍发动机介绍.6 机械部分机械部分.6 发动机的启动发动机的启动.7 寒冷天气的启动寒冷天气的启动.7 电控部分电控部分.7 系统简介系统简介.8 术语及参数术语及参数:9 电气接头及职责电气接头及职责.12 故障代码表故障代码表.13 燃油系统燃油系统.15 总成介绍总成介绍.17 液压激活电子控制单体喷油泵系统的工作原理液压激活电子控制单体喷油泵系统的工作原理(HEUI)18 低压燃油系统低压燃油系统.18 喷射激活系统喷射激活系统.19 喷射激活压力控制阀的工作原理喷射激活压力控制阀的工作原理.22 HEUI 喷油器喷油器25 HEUI 喷油器的喷射过程喷油器的喷射过程 .27 单体喷油器的检查单体喷油器的检查.30 燃油系统的初始检查燃油系统的初始检查.30 燃油充油系统燃油充油系统.31 燃油质量的检查燃油质量的检查.31 空气进入燃油系统的测试空气进入燃油系统的测试.32 燃油系统的压力测试燃油系统的压力测试.33 燃油输送泵燃油输送泵.34 喷射激活压力控制阀喷射激活压力控制阀.34 喷射激活压力传感器喷射激活压力传感器.34 润滑系统润滑系统.35 1 机油消耗过多的检查机油消耗过多的检查.36 发动机机油外漏发动机机油外漏.36 发动机机油内漏到气缸燃烧室发动机机油内漏到气缸燃烧室.37 发动机机油温度增高的检查发动机机油温度增高的检查.37 机油压力的测试机油压力的测试.37 机油滤清器旁通阀机油滤清器旁通阀.38 机油压力低的原因机油压力低的原因: .38 机油压力高的原因机油压力高的原因.38 机油滤清器座机油滤清器座.39 机油泵安全阀机油泵安全阀.39 机油压力传感器机油压力传感器.39 机油温度传感器机油温度传感器.40 曲轴箱呼吸器曲轴箱呼吸器.40 冷却系统冷却系统.41 空压机的冷却空压机的冷却(如配备如配备)42 空气压缩机空气压缩机.43 冷却系统的检查冷却系统的检查.43 冷却系统的检查冷却系统的检查(过热过热)44 节温器的测试节温器的测试.45 冷却系统的测试冷却系统的测试.45 水箱盖的检测水箱盖的检测.46 水箱及冷却系统泄漏的检测水箱及冷却系统泄漏的检测.46 水温传感器的检测水温传感器的检测.47 水泵的测试水泵的测试.47 冷却液温度传感器冷却液温度传感器.47 电气系统电气系统.48 接地接地.48 系统的组成系统的组成.48 充电系统充电系统.49 2 启动系统启动系统.49 起动马达驱动齿间隙的调整起动马达驱动齿间隙的调整.50 进进 / 排气系统排气系统51 涡轮增压器的检查涡轮增压器的检查.53 涡轮涡轮 / 压气轮和外壳的检查压气轮和外壳的检查53 废气门和废气控制机构的检查废气门和废气控制机构的检查.54 进气加热系统进气加热系统.56 加热系统电气图加热系统电气图.58 加热器加热程序加热器加热程序.59 发动机排气制动系统发动机排气制动系统.60 进气进气 / 排气系统的检查排气系统的检查60 进气阻力的检测进气阻力的检测.60 排气阻力排气阻力.61 排气背压的检测排气背压的检测.61 排气温度的测试排气温度的测试.61 中冷器的测试中冷器的测试.62 中冷器泄漏中冷器泄漏.62 中冷器进气系统阻力测试中冷器进气系统阻力测试.62 涡轮增压器损坏涡轮增压器损坏.63 增压压力传感器增压压力传感器.63 大气压力传感器大气压力传感器.63 进气温度传感器进气温度传感器.64 第一缸上止点的定位第一缸上止点的定位.66 发动机气门间隙的检查与调整发动机气门间隙的检查与调整.66 气门间隙的检查气门间隙的检查.66 气门间隙和过桥间隙的调整气门间隙和过桥间隙的调整.67 调整程序调整程序: .68 气门摇臂气门摇臂, 挺杆挺杆, 过桥过桥.68 压缩测试压缩测试.69 减振器的检查减振器的检查.70 曲轴皮带轮曲轴皮带轮.71 3 飞轮飞轮.72 皮带张紧器皮带张紧器.72 初次启动时的保护初次启动时的保护.73 发动机运转的检查发动机运转的检查.73 检查各气缸的工作检查各气缸的工作.73 英制紧固件英制紧固件(SAE) 74 螺栓和螺母螺栓和螺母.74 锥形螺杆锥形螺杆(SAE) 75 螺钉螺钉(SAE) 76 公制紧固件公制紧固件(ISO).77 螺栓和螺母螺栓和螺母(ISO).77 锥形螺杆锥形螺杆(ISO).78 螺钉螺钉(ISO).78 有密封圈的直螺纹接头有密封圈的直螺纹接头.79 端面密封接头端面密封接头.80 3126 发动机参数配置表发动机参数配置表81 驾驶员记录驾驶员记录/调查表调查表87 对驾驶员调查表的回应对驾驶员调查表的回应.88 工厂口令申请表工厂口令申请表.89 CURRENT TOTALS WORKSHEET 90 TEST SPEC 0K1052.91 4 发动机的设计发动机的设计 气缸与气门的位置：气缸与气门的位置： A-排气门 B-进气门 缸径 . . . 110 mm (4.3 inch) 行程 . . . 127 mm (5.0 inch) 排量 . . . 7.25 L (442 in 3 ) 气缸数 . . . 6 气缸排列 . . . 直列式 每缸气门数 . . . 3 进气门间隙 . . . 0.38 mm (0.015 inch) 排气门间隙 . . . 0.64 mm (0.025 inch) 燃烧方式 . . . 直喷式 点火顺序 . . . 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4 发动机转动方向 . . . 逆时针 （从发动机的飞轮端看） 注: *发动机的前端在飞轮端的对面；第一缸在发动机的最前端注: *发动机的前端在飞轮端的对面；第一缸在发动机的最前端 5 发动机介绍发动机介绍 机械部分 机械部分 右视图 (1)吊眼 (2)曲轴箱呼吸器 (3)涡轮增压器 (4)机油加油口 (5)节温器外壳 (6)皮带张紧轮 (7)排水堵头 (8)减震器 (9)机油滤清器 (10)水泵外套 左视图 (11)加油口 (12)起吊眼 (13)燃油滤清器 (14)燃油手油泵 (15)机油尺 (16)发动机电子控制模块 (ECM) (17)空压机 (18)缸盖接地螺柱 (19)排油堵头 3126 发动机配有一个涡轮增压器和空气-空气中冷器. 液压激活电子控制的单体喷油泵 (HEUI)。 6 发动机的启动 发动机的启动 发动机的电控器(ECM)将自动提供正确的燃油量以确保发动机的启动. 发动机在起动时请勿将 油门踏板踏下. 如果起动马达启动 30 秒后失败, 释放起动开关以使马达冷却 2 分钟后再重新 起动发动机. 注意: 过多的乙醚会造成发动机活塞环损坏. 注意: 过多的乙醚会造成发动机活塞环损坏. 寒冷天气的启动 寒冷天气的启动 寒冷天气的启动注意选择正确的燃油和机油. 电控部分 电控部分 左视图 (1) 喷油器线束 (2) 喷射激活压力传感器 (3) 进气加热器 (4) 进气温度传感器 (5) 大气压力传感器 (6) 进气增压压力传感器 (7) 发动机线束接头 J2/P2(8) 发动机接地柱 (9) 车辆线束接头 J1/P1 (10) 机油温度传感器 (11) 喷射激活压力控制阀 (12) 发动机转速/正时传感器 (13) 冷却液温度传感器 (14) 机油压力传感器 (15) 发动机控制模块(ECM) 7 俯视图 (1) 喷油器线束 (2) 喷射激活压力传感器 (3) 进气加热器 (4) 进气温度传感器 (5) 大气压力传感器 (6) 进气增压压力传感器 (8) 发动机接地柱 (11) 喷射激活压力控制阀 (16) 进气加热器的继电器 系统简介 系统简介 发动机的运转性能将由电子控制模块进行完全的监控。 电子控制系统控制发动机的进气系统，排气系统和燃油系统, 确保正确的发动机供油和正时, 与机械控制发动机相比，增强了发动机的正时控制和空气/燃油比例控制。发动机的控制模块 将根据所接收的信号控制喷油器的喷油时间和喷油量。发动机电控器也控制喷油器电磁阀以 使发动机熄火. 发动机内置有诊断功能以确保各系统运行的准确性. 一旦某一系统失效, 仪表盘上的发动机 检查灯将提示司机. 一套电子维修工具可用来读取故障代码及系统运行状况. 巡航控制开关 也可用以检测闪码. 间断性故障将被记录和存储. 电子控制系统包括输入, 控制和输出. 输入输入：将检测信息反馈回控制系统。信号传送方式： 电压 频率 脉宽 例如: 发动机转速/正时传感器；冷却液温度传感器；巡航控制开关 控制控制：将输入信息进行计算和分析,并将指令发送给输出. 输出输出：是接收从发动机电控器所发出的信息并按照指令完成对发动机运行的控制. 电控发动机的好处:电控发动机的好处: 改进了发动机的运转性能 改进了燃油的消耗 降低排放 8 术语及参数术语及参数: 油门踏板位置传感器 - 油门踏板位置传感器 - 是一个与油门踏板相连接的电子传感器，发送脉宽信号到 ECM. 传 感器更换后, ECM 将自动校正参数.传感器电源电压来自 ECM 的 8VDC. 大气压力传感器 - 大气压力传感器 - 检测大气压力并将信号传送到 ECM。 电源电压为 5 伏特直流电由发动机的电控器提供。 测压范围为 0116KPa（0-16.8psi）. 增压压力传感器 - 增压压力传感器 - 检测增压后的进气压力并将信号传送到 ECM. 此传感器是一个绝对压力传感器, 检测数据可通过 ET 读取. 传感器测量范围 0 psi (0 kPa) - 49psi (340 kPa). 传感器电源来自于发动机电控器,电压为 5 VDC. 机油压力传感器 - 机油压力传感器 - 检测发动机润滑系统压力. 传感器测量范围 0 psi (0 kPa)-165 psi (1135 kPa). 发动机转速为 750 RPM 时, 低压警告值为 4 psi (29 kPa), 当发动机转速高于 800RPM 时,低压警告值为 6 psi (43 kPa) 传感器电源来自于发动机电控器,电压为 5 VDC. 校正(标定)- 校正(标定)- 电子调整传感器的信号. 冷却液温度传感器- 冷却液温度传感器- 检测发动机冷却液温度,控制发动机冷态模式的运行(冷态怠速， 进气加热器,发动机的监控). 并将信号传送到 ECM。 传感器为热敏传感器,无需外界电源. (当冷却液温度低于 64F (18C)时,发动机进入冷态模式.在冷态模 式下,发动机的功率将受到限制,怠速将调整到 1000 RPM. 冷态模式将 保持 12 分钟, 当踏下行车制动/或离合器踏板后,取消冷态怠速模式. 代码- 代码- 参考诊断代码. 用户定制参数 用户定制参数 应不同用户的需求而设定的参数. 参数可通过用户密码加以保护. 需求转速 需求转速 已被输入到发动机电控器内(ECM). 电控器将根据油门踏板位置传感器信号, 发 9 动机转速传感器信号, 巡航控制信号, 用户定制参数的设定来决定需求转速. 卡特彼勒数据线 - 卡特彼勒数据线 - 用以连接其它微处理器（包括 CAT 电子诊断工具）。微处理器必须符 合美国汽车工程师协会的协议。 诊断代码 - 诊断代码 - 显示发动机的故障或事件。 诊断灯 - 诊断灯 - 提示操作者曾经发生过的或当前所存在的故障代码 发动机控制模块(ECM) - 发动机控制模块(ECM) - ECM 是发动机的控制电脑，给电子系统提供电源并监控发动机的 运转状况。它类似于调速器控制发动机的工作性能及转速。电控 器固定在发动机的左后侧. 电控器上有两个电气接头, 前方接头是 发动机线束接头,后方接头是 OEM 车辆线束接头. 电子技师 (ET) - 电子技师 (ET) - 用以检测卡特彼勒电控发动机的各种故障，事件及对发动机的运行性能 进行编程软件. 液电单体喷油器系统(HEUI) - 液电单体喷油器系统(HEUI) - 液压激活，电子控制的单体喷油器，具有泵油，计量和喷油 定时的功能。 供油位置供油位置发动机电控器内的一个信号用以控制燃油喷射. 供油位置由发动机的需求转速, 空气-燃油比例器的信号, 额定供油位置和发动机实际转速决定. 额定供油位置额定供油位置指示允许的最大供油位置. 喷射激活压力控制阀- 喷射激活压力控制阀- 由发动机的电子控制模块控制油压的变量控制阀，确保高压机油系 统保持正确的机油压力。电阻范围:4-16 欧姆. 喷射激活压力传感器- 喷射激活压力传感器- 检测高压机油压力并将信号传送到发动机的电子控制模块。电控器 提供 5VDC. 进气温度传感器- 进气温度传感器- 检测发动机进气系统的温度并将信号传送到发动机的电子控制模块.传感 器为热敏传感器,无需外界电源. 个性模块- 个性模块- 模块被安装在发动机的控制器内（ECM），它包括 ECM 的指令（软件）和发动 机功率的性能图。软件的刷新和参数的重新设置需要电子技师（ET）来成。 10 转速/正时传感器-转速/正时传感器-提供脉冲/脉宽信号给 ECM 以指示发动机转速和曲轴/凸轮轴位置。 脉宽信号(PWM)- 脉宽信号(PWM)- 脉宽信号是一个检测变量的数字信号。脉宽的长短由变量值决定。油门位 置传感器所发信号就是脉宽信号。 11 电气接头及职责 电气接头及职责 接头代码 职责 J1/P1 发动机电控器接头 ECM (70-针,车辆线束) J2/P2 发动机电控器接头 ECM (70-针, 发动机线束) J100/P100 冷却液温度传感器线束接头 (2-针) J103/P103 进气温度传感器线束接头 (2-针) J200/P200 进气增压压力传感器线束接头 (3-针) J203/P203 大气压力传感器线束接头 (3-针) J204/P204 喷射激活压力传感器线束接头 (3-针) J300/P300 喷油电磁阀线束接头 (12-针) J301/P301 第一缸喷油器电磁阀线束接头(2-针) J302/P302 第二缸喷油器电磁阀线束接头(2-针) J303/P303 第三缸喷油器电磁阀线束接头(2-针) J304/P304 第四缸喷油器电磁阀线束接头(2-针) J305/P305 第五缸喷油器电磁阀线束接头(2-针) J306/P306 第六缸喷油器电磁阀线束接头(2-针) J400/P400 发动机正时校正接头 (2-针) J401/P401 凸轮轴上部速度/正时传感器 (2-针) J402/P402 凸轮轴下部速度/正时传感器 (2-针) J403/P403 油门踏板位置传感器 (3-针) J500/P500 喷射激活压力控制阀 (2-针) J501/P501 进气加热器继电器 (2-针) J648/P648 进气加热器指示灯 (2-针) 12 13 故障代码表 故障代码表 参数 PID-失效模式代码 FMI 参数 PID-失效模式代码 FMI 闪 码 闪 码 代码说明 代码说明 1-11 72 第一气缸故障 2-11 72 第二气缸故障 3-11 73 第三气缸故障 4-11 73 第四气缸故障 5-11 74 第五气缸故障 6-11 74 第六气缸故障 22-13 42 检查发动机正时校正 30-08 29 PTO 油门信号无效 30-13 29 PTO 油门传感器校正 41-03 21 8 伏特供电系统高出正常值 41-04 21 8 伏特供电系统低于正常值 42-11 18 喷射激活压力控制阀故障 43-02 71 起动钥匙故障 64-02 34 发动机第二速度/正时传感器信号丢失 64-11 34 发动机第二速度/正时传感器没有信号模式 70-05 49 发动机进气加热器断路 70-06 49 发动机进气加热器短路 71-00 01 超越怠速熄火 71-01 47 起动怠速熄火 71-14 47 起动 PTO 定时熄火 84-00 41 车辆超速警告 84-01 31 车辆速度信号丢失 84-02 36 车辆速度信号无效 84-08 36 车辆速度测量值超出范围值 84-10 36 车辆速度比率已改变 91-08 32 油门控制信号无效 91-13 28 校正油门位置传感器 100-03 24 机油压力传感器断路 100-04 24 机油压力传感器短路 100-11 46 机油压力太低 102-03 25 增压压力传感器断路 102-04 25 增压压力传感器短路 105-03 38 进气歧管温度传感器断路 105-04 38 进气歧管温度传感器短路 108-03 26 大气压力传感器断路 108-04 26 大气压力传感器短路 110-00 61 冷却液温度高警告 110-03 27 冷却液温度传感器断路 110-04 27 冷却液温度传感器短路 110-11 61 冷却液温度太高 111-01 62 冷却液液位低警告 111-02 12 冷却液液位传感器故障 111-11 62 冷却液液位太低 164-00 17 喷射激活压力超出范围值 164-02 15 喷射激活压力传感器不稳定 164-03 15 喷射激活压力传感器断路 164-04 15 喷射激活压力传感器短路 164-11 39 喷射激活压力系统 168-02 51 蓄电池供电给电控器不稳定 190-00 35 发动机超速警告 190-02 34 发动机第一速度/正时传感器信号丢失 190-11 34 发动机第一速度/正时传感器没有信号模式 231-11 58 J1939 数据线故障 232-03 21 5 伏特供电系统高出正常值 232-04 21 5 伏特供电系统低于正常值 246-11 00 第一行车制动开关故障 247-11 00 第二行车制动开关故障 252-11 59 发动机软件不正确 253-02 59 检查用户或系统参数 14 燃油系统燃油系统 15 (1) 高压机油泵 (2) 发动机润滑油道 (3) 机油滤清器 (4) 机油润滑泵 (5) 机油冷却器 (6) 高压机油压力传感器 (7) 喷油器 (8) 燃油供油油道 (9) 燃油压力调节阀 (10) 高压机油控制阀 (11) 燃油滤清器 (12) 燃油油箱 (13) 凸轮轴的齿轮 (14) 速度正时传感器 (15) 电控器 ECM. (16) 增压压力传感器 (17) 油门踏板 (18) 油门位置传感器 (19) 蓄电池 (20) 冷却液温度传感器 (21) 数据线 (22) 排气制动继电器 (23) 进气温度传感器 (24) 变速箱继电器 (25) 车辆速度传感器 (26) 进气加热器继电器 (27) 进气加热器 (28) 快怠速指示灯 (29) 发动机检查灯 (30) 转速车速表 (31) 巡航控制开关 ON/OFF 和设定恢复开关 SET/RESUME (32) PTO 功能控制开关 ON/OFF 和设定恢复开关 SET/RESUME (33) 行车制动开关 (34) 空档和离合器开关. (35) 燃油输送泵 液压激活电子控制的单体喷油器(HEUI)发动机的燃油系统与机械发动机完全不同. HEUI 系统 是全免调燃油系统, 只有改变发动机电控器(ECM)内的软件才能改变发动机的运行特性. 16 燃油系统包括:燃油系统包括: 液压激活电子控制单体喷油器(HEUI) (7) 发动机电控器(ECM) (15) 单体喷油器液压油泵(1) 实际喷射激活压力控制阀(10) 燃油输送泵(35) 实际喷射激活压力传感器(6) 注: HEUI 燃油喷油器是非维修件, 任何拆卸都可能造成损坏而失去卡特彼勒的索赔.注: HEUI 燃油喷油器是非维修件, 任何拆卸都可能造成损坏而失去卡特彼勒的索赔. 总成介绍 总成介绍 液压激活电子控制单体喷油器液压激活电子控制单体喷油器 HEUI 系统是利用液压激活,电子控制各单体喷油器(7)的燃油系统. HEUI 系统利用高压机油给喷油器柱塞提供动力. HEUI 系统的高压机油压力为 6 MPa (870 psi) - 27.5 MPa (4000 psi).由于喷油器顶部机 油活塞面积是燃油活塞面积的 6 倍, 燃油喷射压力约是机油实际激活压力的 6 倍.因此低的机 油实际喷射压力会造成低的燃油喷射压力.HEUI 系统提供无级喷射压力范围. 发动机电控器(ECM)发动机电控器(ECM) 发动机电控器(15)(ECM)是一个强大的计算机处理器, 提供和控制整个发动机的运行特性. ECM 所使用的数据来自于各传感器和自己内部已储存的数据. 经过计算处理后调整燃油的供 油量, 喷油压力和喷油时间. ECM 内置的发动机性能特性图(软件), 以确定发动机的功率, 扭矩特性和转速. 这个软件被称作个性模块. 个性模块可通过卡特彼勒的电子技师(Cat ET) 的刷新功能重新编程. ECM(15)也可记录故障, 与 Cat ET 连用进行诊断测试. 高压机油泵高压机油泵 高压机油泵安装在发动机的左前角落. 此泵是一个齿轮驱动的轴向定量柱塞泵. 利用一部分 发动机机油并产生高压激活喷射压力以满足 HEUI 喷油器. 喷射激活压力控制阀(IAP 控制阀)喷射激活压力控制阀(IAP 控制阀) 此阀是一个高精度的执行元件控制高压机油泵的输出压力. 固定在高压机油泵(1)左后方用以 排放多余高压机油以满足 HEUI 系统的需求量和控制实际喷射激活压力. ECM 内有性能图并发 送电流信号来控制 IAP 控制阀以确保实际喷射激活压力等于需求的喷射激活压力. 喷射激活压力传感器(IAP)喷射激活压力传感器(IAP) IAP 传感器(6)固定在高压机油管路上用以检测喷射激活压力, 并发送连续的电压信号给发动 机电控器(ECM) 17 液压激活电子控制单体喷油泵系统的工作原理(HEUI) 液压激活电子控制单体喷油泵系统的工作原理(HEUI) 低压燃油系统 低压燃油系统 (8) 供油管 (9) 调压阀 (11) 燃油滤芯 (12) 燃油箱 (35) 燃油输送泵 低压燃油系统的三个功能：提供燃烧燃油，多余的燃油用于冷却喷油器, 排燃油系统内的空 气. 低压燃油系统包括 4 个基本总成:低压燃油系统包括 4 个基本总成: 燃油压力调压阀(9) 燃油滤芯(11) 燃油箱(12) 燃油输送泵(35) 燃油输送泵燃油输送泵 燃油输送泵(35)固定在高压机油泵(1)的后部. 用以吸燃油箱(12)内的燃油并增压到 450 kPa (65 psi)提供给喷油器(7). 燃油输送泵是一个弹簧复位的单体柱塞泵, 泵内有两个单向阀, 进口单向阀打开时允许吸油 时从油箱进入泵腔内, 关闭时防止燃油增压时流回油箱. 出口单向阀打开时允许燃油进入缸 盖给喷油器供油, 关闭时防止增压后的燃油流回油泵. 18 燃油滤芯(11)过滤能力是 2 微米的颗粒. 增压燃油进油口在缸盖的前端, 回油口在缸盖的后端, 增压燃油道在缸盖的内部提供燃油给 每一个喷油器, 多余的燃油经过调压阀(9)流回油箱. 压力调压阀(9)有一个截流孔和一组弹簧负载单向阀. 截流孔用以保持供油系统压力, 弹簧负 载单向阀的开启压力为 35 kPa (5 psi) 排泄多余的燃油回油箱(12) 当发动机熄火后, 弹簧 负载单向阀将关闭以防止油管内的燃油流回油箱. 喷射激活系统 喷射激活系统 (1) 高压机油泵 (2) 高压机油管路 (3) 机油滤芯 (4) 低压机油泵 (5) 机油冷却器 (7) 喷油器 喷射激活系统的两个功能: 提供高压机油以激活喷油器工作, 控制喷油器的燃油喷射压力. 喷射激活系统的五个基本总成:喷射激活系统的五个基本总成: 低压机油泵 (4) 机油滤芯 (3) 高压机油泵 (1) 喷射激活压力控制阀(IAP) (10) 喷射激活压力传感器(IAP) (6) 19 蓄油腔内的机油: (1)供发动机起动时用直到低压机油泵可提供机油. (2)提供补偿机油给缸盖内的高压机油管路: 当发动机熄火后冷却, 高压机 油管路内的机油冷缩, 蓄油腔内的机油将提供补充. 喷射激活压力控制喷射激活压力控制 (1) 高压机油泵 (2) 低压机油去发动机 (3) 机油滤清器 (4) 低压机油泵 (5) 机油冷却器 (6) 喷射激活压力传感器(IAP) (7) 喷油器 (8) 燃油供油道 (9) 燃油调压阀 (10) 喷射激活压力控制阀(IAP) (12) 燃油箱 (15) 发动机电控器(ECM) 高压机油泵(1): 定量轴向柱塞泵提供足够的高压机油给喷油器. IAP 控制阀(10): 控制高压机油的供油量, 满足所需的喷射压力. 理论上的两个喷射激活压力:理论上的两个喷射激活压力: 需求的喷射激活压力 实际的喷射激活压力 需求的喷射激活压力: 需求的喷射激活压力: 适合发动机运转性能的理论压力, 根据 ECM 内的性能图和所收集的各 传感器的输入信号计算后得出. 传感器的信号如: 油门位置传感器, 进气增压压力传感器, 速度/正时传感器, 冷却液温度传感器. 压力随着发动机的转速和负载而变. 实际的喷射激活压力: 实际的喷射激活压力: 激活喷油器的实际压力. 通过 IAP 控制阀使实际压力与理论压力相匹 配. 20 三个总成同时工作以控制喷射激活压力: 三个总成同时工作以控制喷射激活压力: 发动机电控器(ECM) (15) IAP 控制阀(10) IAP 传感器 (6) ECM (15) 根据性能图和那些传感器的输入信号来选择需求的喷射激活压力, 之后发送控制电 流信号给 IAP 控制阀以改变实际喷射激活压力. 实际喷射激活压力将随着 IAP 控制阀泄油量 的多少而改变. IAP 控制阀类似于一个电控安全阀. IAP 压力传感器检测实际喷射激活压力 并发送电压信号给发动机电控器(ECM).以此周而复始, 此控制系统称之为闭环控制系统. IAP 控制阀将多余的油泄到蓄油腔内的 U 形管, U 形管内的油通过上部的泄油口流到发动机前 齿轮箱回到发动机油盆. 21 喷射激活压力控制阀的工作原理 喷射激活压力控制阀的工作原理 (1) 泄油口 (2) 阀体 (3) 控制截流孔 (4) 阀芯腔 (5) 衔铁 (6) 滑阀 (7) 滑阀弹簧 (8) 减压后的油 (9) 提升阀 (10) 推杆 (11) 电磁线圈 喷射激活压力控制阀(IAP): 是一个电控先导压力控制阀. 通过控制喷射激活系统的压力来控 制高压机油泵的流量,满足各喷油器的需求. IAP 控制阀的 6 个基本组件:IAP 控制阀的 6 个基本组件: 衔铁 (5) 滑阀 (6) 滑阀弹簧(7) 提升阀(9) 推杆 (10) 电磁线圈(11) IAP 控制阀是通过 ECM 提供的变量电流,使电磁线圈产生变量的磁力. 磁力使衔铁向左移动, 促使推杆(10)推动提升阀(9)克服减压后的压力油关闭泄油口.当油压大于磁力时, 泄油口被 打开, 系统泄压. 22 发动机熄火后, 控制阀的工作发动机熄火后, 控制阀的工作 (1) 泵的出口(压力=0) (2) ECM 的输出电流(电流=0) (3) 泄油口关闭状态 (4) 提升阀打开位置 因为泵的出口压力(1)为零, ECM 的输出电流(2)为零, 弹簧使滑阀移动到最左端, 泄油口(3) 被关闭, 提升阀(4)处于打开位置. 发动机转动时的工作(启动过程)发动机转动时的工作(启动过程) (1) 泵的出口 (2) ECM 的输出电流 (3) 泄油口关闭状态 (4) 提升阀关闭位置 发动机起动时需要 6 MPa (870 psi) 的喷射激活压力驱动喷油器, 建立的燃油喷射压力约 35 MPa (5000 psi),这个压力可使发动机冷启动. 为使发动机尽快启动, 发动机电控器(ECM)会发送大电流给电磁线圈使所有的泄油口关闭直到 实际喷射激活压力达到 6 MPa (870 psi), 如果实际喷射激活压力低于 6 MPa (870 psi), 喷 油器不工作(ECM 不发送电压信号给喷油器电磁线圈). 23 注: 注: 如果发动机已是暖机, 发动机启动时所需的喷射激活压力可能要高于 6 MPa (870 psi). 实际所需压力由 ECM 内的性能图决定. 发动机的温度将决定所需的喷射激活压力. 启动后的发动机, ECM 和 IAP 控制阀将调节实际喷射激活压力等于所需的喷射激活压力. 发动机运转时,控制阀的工作发动机运转时,控制阀的工作 (1) 泵的出口 (2) ECM 的输出电流 (3) 泄油口(打开位置) (4) 提升阀(打开位置) (5) 减压后的油 发动机启动后, ECM 将通过电流信号控制 IAP 控制阀使系统实际压力等于需求压力.大部分时 间提升阀和阀芯处于部分开启状态以控制泵的出口压力在 6 MPa (870 psi) - 27.5 MPa (4000 psi). 下列状态时, 提升阀和阀芯处于全开启/全关闭状态: 加速 减速 发动机负载突变 24 HEUI 喷油器 HEUI 喷油器 HEUI 喷油器的 4 个作用:HEUI 喷油器的 4 个作用: 燃油增压 从低压 450 kPa (65 psi) 增压到高压 162 MPa (23500 psi); 雾化 通过各喷油嘴的几个小孔; 控制喷油量 通过电磁阀的通断电时间控制正确的喷油量; 供油 给各气缸的燃烧室供雾化后的燃油. HEUI 喷油器的组成:( HEUI 喷油器的 6 个基本总成 X) (1) 电磁线圈 (X) (2) 衔铁 (3) 提升阀上部座位 (4) 提升阀 (X) (5) 提升阀下部座位 (6) 增压活塞 (X) (7) 柱塞 (X) (8) 柱塞腔 (9) 柱塞腔 (X) (10) 喷嘴总成 (X) 25 电磁线圈电磁线圈 线圈通电后使衔铁向上移动打开上部提升阀座(3), 关闭下部提升阀座(5), 进入燃油喷射阶 段. 提升阀提升阀 提升阀有两个位置, 开启和关闭. 关闭时, 提升阀在弹簧的作用下坐在下部座位(5)以防止高压机油进入喷油器.打开的上部座 位使增压活塞上部的油流回到发动机气门室内. 开启时, 电磁线圈通电使提升阀打开下部座位, 高压机油进入喷油器内的增压活塞(6)上部. 关闭的上部座位使回油道关闭. 增压活塞增压活塞 增压活塞(6)的上部表面积是柱塞(7)下部表面积的 6 倍, 因此燃油喷射压力是高压机油压力 的 6 倍, 即如果高压机油压力是 27.5 MPa (4000 psi), 则喷射燃油的压力为 162 MPa (23500 psi).增压活塞上的”O”型密封圈用来分隔机油和燃油. 柱塞腔(9)柱塞腔(9) 柱塞腔(9)与柱塞(7)是一对精密偶合件(间隙 0.0025 mm (.00010 inch)以减少喷射燃油的 泄漏. 注: 极少量的燃油用以润滑柱塞防止磨损. 注: 极少量的燃油用以润滑柱塞防止磨损. 喷嘴总成喷嘴总成 (1) 单向充油阀 (2) 外壳 (3) 针阀 (4) 喷嘴尖端 (5) 喷油小孔 当燃油压力达到 28 MPa (4000 psi)时,针阀开始打开, 使针阀打开的压力称为针阀开启压力 (VOP-Valve Opening Pressure). 当燃油压力降到低于 28 MPa (4000 psi)时,针阀开始关闭, 使针阀完全关闭的压力称为针阀 关闭压力(VCP-Valve Closing Pressure). 注: 注: 针阀开启压力(VOP)和针阀关闭压力(VCP)将随着应用和功率的不同而改变, 以满足不同 的排放要求. 充油单向阀(1)用以给柱塞腔充油. 26 HEUI 喷油器的喷射过程 HEUI 喷油器的喷射过程 HEUI 喷油器的 5 个喷射过程: 喷油前 先导喷油 喷油延迟 主喷油 喷油结束 喷油前喷油前 (1) 提升阀上部座位(打开) (2) 提升阀下部座位(关闭) (A) 回油 (B) 供油 (C) 喷射激活压力油 (D) 移动件 柱塞腔内的燃油压力为燃油低压供油压力(约 450 kPa (65 psi). 27 先导喷油先导喷油 (1) 提升阀上部座位(关闭) (2) 提升阀下部座位(打开) (A) 回油 (B) 供油 (C) 喷射激活压力油 (D) 移动件 (E) 燃油喷射压力油 (F) 燃油流动 (G) 机械运动 电磁线圈得电. 先导喷射降低了排放和噪音. 降低排放-先导喷射使主喷射的燃油燃烧更充分. 没有先导喷射的系统,喷射燃油在气缸内的 爆炸多过燃烧,产生多的 Nox 化合物和颗粒(煤烟). 降低噪音-没有先导喷射的系统, 喷射燃油在气缸内的爆炸多过燃烧, 造成气缸内产生多的 敲击声.(比先导喷射系统产生高约 50%的噪音). 喷油延迟喷油延迟 (1) 提升阀上部座位 (关闭) (2) 提升阀下部座位 (打开) (A) 回油 (B) 供油 (C) 喷射激活压力油 (D) 移动部件 (E) 燃油喷射压力油 (F) 燃油流动 (G) 机械运动 电磁线圈得电. 柱塞上有 3 个小孔使喷射燃油的压力泄压到供油管路, 当喷射压力低于针阀关闭压力(VCP)时, 针阀关闭,结束先导喷射过程,进入喷射延迟阶段. 28 主喷油主喷油 (1) 提升阀上部座位 (关闭) (2) 提升阀下部座位 (打开) (A) 回油 (B) 供油 (C) 喷射激活压力油 (D) 移动部件 (E) 燃油喷射压力油 (F) 燃油流动 (G) 机械运动 电磁线圈得电. 燃油喷射压力取决于发动机的运行状况, 喷射压力范围在 34 MPa (5000 psi)-162 MPa (23500 psi). 主喷射过程直到电磁线圈断电或增压活塞到达底部. 喷油结束喷油结束 (1) 提升阀上部座位(打开) (2) 提升阀下部座位 (关闭) (A) 回油 (B) 供油 (C) 喷射激活压力油 (D) 移动部件 (F) 燃油流动 (G) 机械运动 电磁线圈失电. 喷射激活压力回油经摇臂流回油盆. 当柱塞停止下移时, 增压燃油停止流动, 但针阀仍然打开, 喷射进入气缸的燃油使针阀腔室 内压力低于针阀关闭压力(VCP), 针阀关闭, 喷油结束. 燃油的充油: 当柱塞上移时, 柱塞腔内的燃油压力降低, 如果柱塞腔内燃油的压力低于供油 压力时(450 kPa (65 psi), 单向充油珠被打开, 燃油进入柱塞腔; 当柱塞底面高于主进油 口时, 燃油通过主进油口进入柱塞腔. 29 单体喷油器的检查 单体喷油器的检查 本程序用以协助判断喷油器是否工作正常. 进行本程序前要完成使用 ET 对喷油器电磁阀的检 测和断缸测试. 1. 检查燃油系统中是否有空气. 2. 拆下气门室盖, 检查内部是否有损坏件, 电线 / 螺栓螺母连接是否松动. 3. 检查燃油是否泄漏. 4. 检测被怀疑气缸的气门间隙是否正确. 5. 检查喷油器固定螺栓是否松动,扭矩是否正确. (1) 润滑油槽 (2) 螺栓(2) 扭矩 . . . 6 1 Nm (53 9 lb in) (3) 盖(3). (4) 螺栓(4) 扭矩. . . 12 3 Nm (106 26 lb in) 6. 拆下喷油器. 如果喷油器生锈,更换喷油器护套/密封圈; 如果喷油嘴高温变色, 检查燃油质量; 如果喷油器表面积炭/煤烟过多, 清理积炭/煤烟, 更换密封圈; 7. 如未发现问题, 更换喷油器总成.使用 ET 进行断缸测试. 燃油系统的初始检查 燃油系统的初始检查 1. 检查燃油箱油位, 油箱通气孔是否被堵. 2. 检查系统是否有泄漏, 油管是否弯曲变形. 3. 清洁燃油输送泵进口端的滤网. 4. 操作手油泵给系统充油, 如果感觉阻力过大, 检查回油调压阀. 5. 更换新的滤清器后,切割旧的滤清器并检查污物, 寻找污物来源. 7. 检查初级滤清器. 8. 使用手油泵充油，如感觉阻力不均匀，可能空气进入系统. 9. 排除燃油系统内的空气. 30 燃油充油系统 燃油充油系统 发动机的初次运转/ 熄火是应为系统没有燃油,再次起动发动机时,使用手油泵预先充油. 燃油质量的检查 燃油质量的检查 1. 检查燃油中是否有水/污染物-检查油/水分离器 排放沉淀了整晚的燃油箱内的燃油, 检查是否有水/污染物. 2. 寒冷天气时检查燃油是否析蜡.如有,可用燃油加热系统, 燃油添加剂 3. 临时使用公认的好质量的燃油代替, 以确定燃油的质量. 4. 提取油样,专业检测 31 空气进入燃油系统的测试 空气进入燃油系统的测试 1. 检查燃油系统的泄漏. 检查油箱内的油位. 供油系统可使空气进入燃油系统.(吸油管-燃 油输送泵). 2. 安装透明管(零件号:2P-8278)回油系统, 勿将此管装在燃油冲击大的地方, 如: 弯头 安全阀 单向阀 发动机转动时观察油管是否有气泡. 如果油管没有燃油, 完成预充油程序. (1) 稳定的流量，气泡直径约 1.60 mm (0.063 inch)-可接收 (2) 2-3 秒间产生一个直径约 6.35 mm (0.250 inch)的气泡-可接收 (3) 系统内过多的气泡-不能接收 3. 如果在回油系统发现过多的气泡, 检查油箱至输油泵之间的油管. 启动运转发动机在不同 的转速下,检查气泡产生的多少, 如果气泡不多,空气则是从输油泵至缸盖间进入系统.进 行第 6 步骤的检查. 4. 给燃油箱加压到 35 kPa (5 psi)以检查油箱至输油泵之间油管的泄漏.油箱加压不可超过 55 kPa (8 psi)以防止油箱损坏. 测试并确认输油泵的燃油压力正常. 5. 如未发现泄漏, 临时接一条供油管,如果故障解决, 维修油箱或油箱内的立管. 6. 如果喷油器的护套磨损或损坏, 排气可能会漏进燃油系统. 喷油器护套密封圈损坏,也会 造成排气漏进燃油系统. 32 燃油系统的压力测试 燃油系统的压力测试 (5) 燃油细滤座 (6) 滤前测压口 (7) 滤后测压口 发动机在正常工作温度及负载下的压力: 400 to 525 kPa (58 to 76 psi) 怠速运转下, 燃油滤清器进口压力为: 400 to 435 kPa (58 to 63 psi) 新燃油滤清器的压差为: 35 kPa (5 psi) 燃油滤清器的最大压差不得超过 69 kPa (10 psi). 当燃油压力低到 69 kPa (10 psi)时, 会出现明显的功率下降. 发动机怠速运转时, 背压阀的最小保持背压. . . 400 kPa (58 psi) 33 燃油输送泵 燃油输送泵 (1) 螺栓扭矩. . . . 110 14 Nm (80 10 lb ft) (2) 喷射激活压力控制阀 (IAPCV) (3) 高压机油泵进口接头扭矩. . . . 26 3 Nm (19 2 lb ft) (4) 高压机油泵出口接头扭矩. . . . 23 2 Nm (17 1 lb ft) (5) 燃油输送泵出口接头扭矩. . . . 18 2 Nm (13 1 lb ft) (6) 燃油输送泵进口接头扭矩. . . . 18 2 Nm (13 1 lb ft) 喷射激活压力控制阀 喷射激活压力控制阀 (1) 控制阀安装扭矩. . . . 50 5 Nm (37 4 lb ft) (2) 螺母扭矩. . . . 5.5 1.5 Nm (48.68 13.28 lb in) (3) 垫圈 喷射激活压力传感器 喷射激活压力传感器 (1) 传感器总成 传感器安装扭矩. . . . 10 2 Nm (90 18 lb in) (2) 电线接头 34 润滑系统润滑系统 (1) 高压机油泵 (2) 高压安全阀 (3) 去摇臂的油道 (4) 高压机油管路 (5) 喷射激活压力控制阀 (6) 高压机油油道 (7) 高压机油泵供油管 (8) 活塞冷却喷嘴 (9) 气缸盖油道 (10) 去挺杆的油道 (11) 主轴瓦 (12) 凸轮轴轴瓦 (13) 回油到油盆的油道 (14) 主油道 (15)涡轮增压器供油管 (16) 去前齿轮箱油道 (17) 润滑机油泵惰轮轴承的油道 (18) 机油滤清器旁通阀 (19) 润滑凸轮轴惰轮轴承的油道 (20) 油道 (21) 机油滤清器 (22) 机油冷却器旁通阀 (23) 机油冷却器 (24) 机油泵 (25) 机油泵旁通阀 (26) 辅助机油滤清器(如配备) (27) 油盆 机油泵(24)固定在发动机缸体底部的油盆内. (15) 涡轮增压器供油管 (18) 机油滤清器旁通阀 (21) 机油滤清器 (22) 机油冷却器旁通阀. (23) 机油冷却器 (28) 涡轮增压器回油管 35 (1) 高压机油泵 (4) 高压供油管 (6) 高压机油道 (7) 高压机油泵供油管 低压机油工