柴油机电控燃油喷射系统ppt课件

主讲 xxx 柴油机电控燃油喷射系统 内容提要 1 概述 2 3 单体泵电控燃油喷射系统 4 共轨式电控燃油喷射系统 泵喷嘴电控系统 5 电控共轨燃油喷射系统 课程重点 1 2 3 4 电控柴油发动机的分类 组成与控制内容 泵喷嘴电控系统的结构 工作原理和电控泵喷嘴的检查 单体泵电控燃油喷射系统的结构 工作原理和检查 电控共轨系统的结构 工作原理和检查 柴油机的优点 概述 1 发动机热效率高 2 经济性好 3 油耗低 一 现代汽车柴油机的燃油喷射系统分类 概述 目前 国外柴油机装用的电控燃油系统主要有3种 即电控泵喷嘴系统 电控单体泵系统和共轨燃油喷射系统 二 燃油喷射控制的内容和控制方式1 燃油喷射控制的内容 概述 1 柴油机电控燃油喷射的基本内容 1 在各种工况下对循环供油量进行精确控制 并保证各缸循环供 喷 油量的均匀性 概述 不均匀油量补偿控制 2 在各种工况下对供 喷 油正时进行精确控制 概述 电子控制燃油喷射系统中喷油时间的控制经过了三次改革 概述 3 在各种工况下对喷油速率和喷油规律进行精确控制 以获得燃烧过程中理想的放热量 概述 4 在各种工况下对喷油压力进行精确控制 以获得足够高的燃油流出初速度 使燃油粒度细化提高雾化质量 加快燃烧速度 概述 2 其他控制内容1 怠速控制 2 起动控制 概述 3 进气控制 4 增压控制 5 排放控制 6 故障自诊断和失效保护功能 2 燃油喷射的控制方式 概述 1 以柴油机电控系统的控制方式分类 概述 2 按燃油喷射系统的基本组成和结构分类 第二代电控喷油系统即高压电控喷油系统 其发展分为二个阶段 第一阶段采用电控单体泵喷油系统或电控泵喷嘴喷油系统 目前第二阶段普遍采用电控共轨式喷油系统 它们对循环喷油量 喷油正时 喷油速率和喷油规律 喷油压力等采用了 时间 压力控制 或 压力控制 其中使用最多的是 时间 压力控制 电控共轨式喷油系统的发展又经历了3个阶段 第一阶段为高压共轨系统 第二阶段为中压共轨系统 第三阶段为压电式共轨系统 概述 电控无液压放大的高压 蓄压 共轨系统中 高压供油泵将燃油送入共轨 然后经各缸高压油管送到电 液控制喷油器 电控无液压放大的高压 蓄压 共轨系统 由于无液压放大 电 液控制喷油器中的电磁阀控制的是小油量 活塞截面积和行程小 电磁阀开关速率高 喷油器结构简单 成本低 其喷油压力已达140 160Mpa 但需高压油泵 系统中许多零部件处在高压下工作 概述 电控有液压放大的高压共轨系统中 中压 或低压 供油泵将燃油送入共轨 再经过中压 或低压 油管送到具有液力放大机构的电 液控制喷油器 由供油泵 共轨上的油压传感器和电控单元组成的闭环系统对共轨内的燃油压力实施精确的控制 用高速电磁 液力控制的喷油器对循环喷油量 喷油正时 喷油速率和喷油规律进行控制 电控有液压放大的高压共轨系统只需中等油压的供油泵 喷油压力已达150 180Mpa 三 汽车柴油机电控系统的组成 概述 电控柴油机喷射系统主要由传感器 ECU 中央控制单元 和执行器三部分组成 1 传感器 概述 各种传感器简介 1 负荷传感器发动机控制单元根据负荷传感器和转速传感器确定柴油机所处的工况 负荷传感器直接或间接检测燃油系统的循环供 喷 油量 或对供 喷 油结果的柴油机扭矩进行检测 1 间接检测用的负荷传感器 油门操纵杆角度传感器安装在喷油泵上 检测喷油泵油门操纵杆转过的角度 概述 油门踏板角度 位置 传感器安装在油门踏板下 检测油门踏板被踩下的角度 间接检测出喷油泵的循环供油量 喷油器针阀升程传感器 安装在喷油器体内 利用检测出的喷油器针阀升程来换算循环喷油量 间接检测出柴油机负荷 2 直接检测用的负荷传感器对于同时控制自动变速器的柴油机电控系统 直接检测柴油机的输出扭矩 能得到更精确的负荷信号 就能更精确地控制自动变速器 直接检测柴油机输出扭矩的负荷传感器有应变计式 相位差式和磁致伸缩式 概述 2 供 喷 油正时传感器1 电位计式位置传感器在供油正时 位置控制 的电控分配式喷油泵系统中 一般用一个正时活塞位置传感器测定反映实际供油正时的正时活塞的实际位置 2 燃烧始点位置传感器 概述 3 非接触式喷油始点传感器在供油正时 时间控制 的电控分配泵中 用得较多的是装在喷油器中的非接触式喷油始点传感器 它直接感知针阀运动来确定喷油始点 常见的有电磁式和霍尔式 5 触点式供 喷 油正时传感器 结构简单 耐久性好 响应速度快 用在供油正时 时间控制 的电控分配泵系统的高速电磁阀中作为分配泵的供油始点传感器 也可直接装在喷油器中作为喷油始点传感器 概述 2 电控单元汽车柴油机电控系统与汽车汽油机电控系统基本相同 系统由硬件和软件构成 硬件外围设备各种传感器和各种执行器件 3 执行器件 概述 1 线性螺线管和电磁阀 概述 线性螺线管的结构和工作原理与电磁阀基本相同 图5 8所示为一种采用比例型线性螺线管的VE泵调节滑套位移执行器示意图 图5 9是用于VE泵中的供油正时控制阀 TCV阀 比例型线性螺线管作为执行器 调节直列泵油量调节齿杆行程或位置控制装置 电磁力随电流的平方而变 通过电磁力与复位弹簧力平衡 使齿杆定位 概述 在循环供油量 时间控制 的电控VE分配泵系统中 装在进油通路内的高速电磁液流阀就是一个开关型电磁阀 见图5 10 电磁阀的关闭时刻决定了供油始点 关闭持续时间决定了循环供油量 2 伺服式电磁阀 概述 图5 11是一种用于循环供油量 时间控制 的电控VE分配泵系统中进油通路内的高速电磁阀 它是伺服式电磁阀 特点是用一个较小的激磁力就可在密封面积小的导向阀密封面上产生高的密封压力 并使主阀自动密封 即能在耗能少的情况下 控制大流量 高压力的燃油 其工作原理见图5 12 概述 3 线性电动机 概述 用在直线运动位移量大且要求位置控制性好的场合 4 步进电动机 概述 步进电动机具有电动机的转角与输入脉冲数成比例 误差小等优点 5 电控泵喷嘴电控泵喷嘴喷油系统中的电控泵喷嘴由电磁阀 油泵凸轮轴直接或间接驱动的泵油元件以及喷嘴组合在一起 一般采用开关型的高速电磁溢流阀 以高速电磁溢流阀的关闭点作为喷油始点 6 电控共轨喷油系统的喷油器 概述 电控共轨喷油系统的喷油器大部分以电磁阀与各种油压伺服机构组成的电 液式执行器 如图5 16所示 电 液控制喷油器中的电磁阀有二位三通电磁阀和二位二通电磁阀两种 泵喷嘴电控系统是在柴油机传统P T燃油供给系统的基础上发展而来的 一汽大众宝来轿车装用的1 9LTDI柴油机电控燃油喷射系统即属泵喷嘴电控系统 泵喷嘴电控系统 一 泵喷嘴电控系统的结构1 泵喷嘴电控系统的结构泵喷嘴 顾名思义就是喷油泵与控制单元和喷嘴组合在一起 即高压油管长度为零的燃油系统 它安装在缸盖上 每个缸都有一个 由于无高压油管 所以可消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响 高压容积大大减少 因此可产生所需的高喷射压力 泵喷嘴具有如下功能 产生燃油喷射所需的压力 按正确的时间和正确的喷油量喷油 泵喷嘴电控系统 2 泵喷嘴的结构组成 泵喷嘴电控系统 以一汽大众宝来轿车1 9LTDI柴油机电控泵喷嘴为例 外形见图5 18 结构见图5 19 泵喷嘴安装在汽缸盖中 进 回油道均在汽缸盖内 泵喷嘴主要由驱动机构 高压泵 控制电磁阀和喷油嘴4部分组成 2 泵喷嘴的驱动机构组成 泵喷嘴电控系统 泵喷嘴驱动机构 见图5 20 包括喷射凸轮 滚柱式摇臂和球销等 喷射凸轮有一个陡峭上升面和一个平滑下降面 当喷射凸轮转到陡峭上升面与摇臂接触时 泵活塞被高速向下压并迅速获得一个高喷射压力 当喷射凸轮转到平滑下降面与摇臂接触时 泵活塞缓慢 平稳地上下移动 允许无气泡的燃油流入泵喷嘴的高压腔 其功用是驱动泵喷嘴中的高压泵完成泵油 高压泵由泵油柱塞和高压腔组成 其功用是产生高压油 控制电磁阀的作用是控制泵喷嘴的喷油正时和喷油量 喷油嘴主要由针阀 针阀体 喷嘴弹簧 收缩活塞和针阀缓冲元件等组成 喷油嘴的针阀和针阀体与普通柴油机喷油器相同 收缩活塞和针阀缓冲元件用于控制喷油器的喷油规律 利用收缩活塞将喷射过程分为预喷射 前期喷射 和主喷射 后期喷射 两个阶段 并利用缓冲活塞控制针阀上升时的升程变化 从而保证其具有 先缓后急 的理想喷油规律 回油管的作用是 来自供油管的燃油冲刷通向回油管的泵喷嘴油道 冷却泵喷嘴 排出泵活塞处泻出的燃油 通过回油管内节流孔分离来自供油管内的气泡 二 泵喷嘴电控系统的工作原理 泵喷嘴电控系统 电控泵喷嘴的基本工作原理见图5 21 由低压输油泵经进油道向喷油器供油 进油通道由高速电磁阀控制 高速电磁阀为常开阀 即断电时开启 当机械驱动的压油柱塞向上移动时 压油腔内产生真空 低压输油泵输送来的低压柴油被吸入压油腔 图5 21a 压油柱塞向下移动的压油初期 由于高速电磁阀仍保持开启 部分柴油被压回低压进油通道 图5 21b 当高速电磁阀接受ECU的指令通电时 电磁阀关闭喷油器进油道 随着压油柱塞压油行程的进行 使喷油器内油压迅速升高 喷油压力高达150MPa以上 油压作用在针阀中部的承压锥面上使针阀升起打开喷油孔 喷油器喷油开始 图5 21c ECU控制高速电磁阀断电开启时 喷油器压油腔的柴油回流 图5 21d 使油压迅速下降 喷油器喷油结束 高速电磁阀关闭的时刻即是喷油开始时刻 高速电磁阀关闭的持续时间决定了喷油量 泵喷嘴电控系统 三 泵喷嘴的工作过程泵喷嘴的工作过程分为3个阶段 进油阶段 预喷射阶段 主喷射阶段 1 进油阶段 泵喷嘴电控系统 喷射凸轮的凸峰转过之后 泵油柱塞在柱塞弹簧压力作用下向上移动 高压腔内容积增大 此时 高速电磁阀处于初始的开启状态 进油管到高压腔的通道打开 使柴油进入高压腔 为喷射做好准备 2 预喷射阶段 泵喷嘴电控系统 喷射凸轮通过滚柱式摇臂驱动泵油柱塞向下移动 初期由于高速电磁阀仍未关闭 高压腔内的部分柴油被压回到进油管 直到ECU控制的高速电磁阀通电 高速电磁阀关闭高压腔到进油管的通道为止 然后高压腔内开始产生压力 当压力达到18MPa时 针阀承压锥面上承受的上升力 油压分力 高于喷嘴弹簧力 针阀上升开启喷油孔 预喷射开始 缓冲活塞作用原理 泵喷嘴电控系统 在针阀上升开启喷油孔的过程中 缓冲活塞起到限制针阀上升速度的功用 借以实现理想喷油规律的 先缓 收缩活塞工作原理 预喷射阶段的喷油量很少 时间很短 收缩活塞的功用就是将喷油分成预喷射和主喷射两个阶段 同时限制预喷射时间 提高主喷射时的喷油压力 泵喷嘴电控系统 3 主喷射阶段 泵喷嘴电控系统 预喷射结束后 高速电磁阀仍然关闭 随着泵油柱塞继续压油 高压腔内油压立即重新上升 当油压上升到约30MPa时 针阀再次上升开启喷油孔 主喷射阶段开始 见图5 26 在主喷射阶段中 由于喷油孔的节流作用 喷油压力会进一步提高 最高压力可达205MPa 当喷油量达到预期控制目标时 ECU切断高速电磁阀电路 电磁阀开启 高压腔的柴油回流到进油管 压力迅速下降 喷嘴弹簧迅速使针阀关闭喷油孔 同时收缩活塞和缓冲活塞也回到初始位置 主喷射阶段结束 4 泵喷嘴回油 泵喷嘴电控系统 泵喷嘴回油线路见图5 27 泵喷嘴回油的目的除使多余的柴油经回油管流回燃油箱外 还可以冷却泵喷嘴 排除泵油柱塞处泄出的柴油 通过回油管节流孔分离来自进油管内的气泡 泵喷嘴进油阶段高压腔充满油后 或高速电磁阀关闭进油通道后 来自进油管的柴油全部经回油管流回燃油箱 四 电控泵喷嘴的检查以一汽大众公司宝来轿车TDI系统电控泵喷嘴为例说明电控泵喷嘴的检查 1 工具必备专用工具 维修设备及检测仪V A G1551或V A G1552 并配有连接线V A G1551 3 测试盒V A G1598 31 手提式万用表V A G1526或万用表V A G1715 成套辅助接线V A G1594等 泵喷嘴电控系统 2 测试顺序 1 连接V A G1551 或V A G1552 输入地址码01 选择发动机控制单元 此时 让发动机处在怠速状态 显示器显示 泵喷嘴电控系统 2 按0和8键 进入 读取测量数据块 用Q键输入 显示器显示 3 按0 1和8键 进入 显示组18 用Q键输入 显示器显示 泵喷嘴电控系统 4 发动机至少怠速运转1min 检查显示区1 4的泵喷嘴状态值 显示区1 1缸 显示区2 2缸 显示区3 3缸 显示区4 4缸 规定值 所有4个显示区必须显示表示无故障控制的 0 值 如果显示非0数字 检查泵喷嘴电阻 5 按 键 按0和6键 进入 结束数据传输 功能 用Q键确认输入 关闭点火开关 3 检查泵喷嘴电阻 1 断开气缸盖处的泵喷嘴插头 泵喷嘴电控系统 检查气缸盖处插头触点间的泵喷嘴电阻 其中1缸 触点7和5 2缸 触点7和3 3缸 触点7和2 4缸 触点7和6 规定值约为0 5 检查电路间及对地是否短路 规定值为无限大 2 检查泵喷嘴阀触点1和2间的电阻 见图5 29 规定值约为O 5 如未达到规定值 更换失效的泵喷嘴 3 检查控制单元的线路 将测试盒V A G1598 31连接到发动机控制单元的线束上接发动机控制单元 一 单体泵电控系统的优势与有泵喷嘴电控系统和共轨系统相比 单体泵电控系统具有成本低 性能可靠 寿命长 故障率低 维修方便等优点 1 成本低和产品价格低2 可靠性高使用寿命长3 适应性强 单体泵电控燃油喷射系统 二 电控单体泵 单体泵电控燃油喷射系统 单体泵电控系统的燃油喷射一般由ECU通过电磁阀控制 电磁阀的瞬时动作决定喷油的时刻 喷油量则由电磁阀通电时间的长短来确定 电控单体泵见图5 30 由ECU控制的二位二通电磁阀安装在单体泵的出油端 控制其回油通道 单体泵电控燃油喷射系统 变量柱塞单体泵 在泵油柱塞上方增加了一个增压套筒 这样就在单体泵中形成两个泵油腔 一个是柱塞与增压套筒之间形成的较小泵油腔A 另一个是增压套筒与柱塞套筒之间形成的较大泵油腔B 工作原理 一 共轨式燃油喷射系统的类型 共轨式电控燃油喷射系统 1 高压共轨系统 又称为第一代共轨式电控燃油喷射系统 2 中压共轨系统 又称为第二代共轨式电控燃油喷射系统 3 压电式共轨系统 又称为第三代共轨式电控燃油喷射系统 共轨技术是指由高压油泵 压力传感器和ECU组成的闭环系统中 将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式 共轨式电控燃油喷射系统 二 共轨系统的特点1 自由调节喷油压力 共轨压力控制 通过控制共轨压力而控制喷油压力 利用共轨压力传感器测量燃油压力 从而调整供油泵的供油量 调整共轨压力 此外 还可以根据发动机转速 喷油量的大小与设定了的最佳值 指令值 始终一致地进行反馈控制 2 自由调节喷油量 以发动机的转速及加速踏板开度信号为基础 发动机电控单元计算出最佳喷油量 并控制喷油器的通断电时间 3 自由调节喷油率形状 根据发动机用途的需要 设置并控制喷油率形状 预喷射 后喷射 多段喷射等 4 自由调节喷油时间 根据发动机的转速和喷油量等参数 计算出最佳喷油时间 并控制电控喷油器在适当的时刻开启 在适当的时刻关闭等 从而准确控制喷油时间 共轨式电控燃油喷射系统 三 高压共轨系统1 高压共轨系统的基本组成 其主要由燃油箱 滤清器 油泵 溢流阀 压力传感器 燃油轨 喷油器 ECU等组成 低压燃油泵将燃油输入高压油泵 高压油泵将燃油加压约120MPa后送入高压油轨 高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节 高压油轨内的燃油经过高压油管 根据机器的运行状态 由电控单元从预设的map图中确定合适的喷油定时 喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸 高压输油泵的出口端装有一个用来调节共轨中油压的调压阀 ECU根据柴油机的转速 负荷等控制调压阀的开度 从而增加或减少高压输油泵输送给共轨的油量 实现对共轨中油压的控制 以保证供油压力稳定在目标值 使喷油压差保持不变 此外 ECU还根据燃油压力传感器信号对共轨中的油压进行闭环控制 共轨式电控燃油喷射系统 共轨式电控燃油喷射系统 三 高压共轨系统2 高压共轨喷油器高压共轨系统中所用的电 液控制式喷油器有两种类型 二位三通电磁阀式 二位二通电磁阀式 1 电控喷油器的结构 喷油器主要由喷油嘴 调压弹簧 控制喷油率的量孔 控制活塞和二通阀 TWV 等组成 共轨式电控燃油喷射系统 2 电控喷油器的工作原理 电装公司三通阀喷油器和二通阀喷油器的结构对比 电控喷油器的头部结构 如图5 35的ECD U2喷油器头部 和传统的喷油器结构相仿 共轨式电控燃油喷射系统 二通阀喷油器结构 工作过程 来自共轨中的高压柴油进入喷油器后分成两路 一路直接进入喷油器下部的油腔 另一路经过量孔1进入控制腔 当二通阀开启 见图 a 时 控制腔内的高压燃油经量孔2流入低压腔中 控制腔中的燃油压力降低 但是 喷油嘴压力室中的燃油压力仍是高压 压力室中的高压使针阀开启 向气缸内喷射燃油 当二通阀关闭 不通电 时 通过量孔1 控制腔中的燃油压力升高 使针阀下降 喷油结束 二通阀的通电时刻确定了喷油始点 二通阀的通电时间长短确定喷油量 TWV 二通阀 通过控制喷油器控制腔内的压力来控制喷油的开始和喷油终了 共轨式电控燃油喷射系统 三通阀喷油器结构 在三通阀式喷油器的共轨系统中 共轨系统压力范围是15 130MPa 组成结构 三通阀安装在喷油器顶部 主要由阀体 电磁线圈 内阀 固定不动的 和外阀组成 内阀和电磁线圈均固定在阀体中 套装在内阀上的外阀与电磁阀的电枢做成一体 电磁阀通电和断电时 外阀则上下移动 内阀下部密封锥面与其阀座 位于外阀下部中心孔的内侧 控制喷油器控制室进油通道 外阀下部密封锥面与其阀座 位于阀体上 控制喷油器控制室回油通道 三通阀电控喷油器的工作过程如下 1 不喷油状态 电磁线圈处于不通电的状态 外阀在弹簧力和高压油压力的作用下压向下方而关闭 控制腔内是共轨的高压燃油的压力 所以 喷油嘴的针阀关闭 不喷油 2 喷油开始状态 电磁阀开始通电 由于电磁力的作用 外阀被向上拉起 外阀开启 此时关闭进油通道 同时打开回油通道 通过固定的节流孔燃油流出 针阀尾部的压力降低 针阀开始上升 喷射开始 如果持续通电 则针阀上升到最大升程 达到最大喷油率的状态 3 喷油结束状态 通向三通阀的电流一旦切断 在弹簧力和燃油压力的作用下 外阀下降而关闭 此时打开进油通道 同时关闭回油通道 这时 共轨内的高压燃油一下子就流入喷油器的控制腔内 针阀快速关闭 喷油迅速结束 共轨式电控燃油喷射系统 共轨式电控燃油喷射系统 喷油器中的指令脉冲 针阀升程 指令压力和喷油率图形随时间变化的过程如图5 37所示 共轨式电控燃油喷射系统 3 高压输油泵 在共轨式电控燃油喷射系统中 普遍采用高压输油泵将低压输油泵输出的燃油进一步加压 使其达到共轨供油压力的需要 高压输油泵通常采用由凸轮轴驱动的带有多个分泵的直列柱塞式油泵 一般用于大型柴油机 或径向柱塞式油泵 一般用于小型柴油机 共轨式电控燃油喷射系统 1 直列柱塞式高压输油泵 直列柱塞式高压油泵与直列柱塞泵基本相同 主要由柱塞 柱塞套筒 柱塞复位弹簧 凸轮轴 滚轮体 出油阀 止回阀 进油控制电磁阀等组成 发动机工作时 凸轮轴每转一圈 凸轮上的3个凸起轮流驱动柱塞压油 每个柱塞分泵可完成3个泵油过程 每个柱塞分泵的进油口处都安装一个进油控制电磁阀 用来控制分泵供油正时和供油量 高压油泵一般利用发动机润滑油进行强制润滑 共轨式电控燃油喷射系统 工作过程 A 柱塞下行 控制阀开启 低压燃油经控制阀流入柱塞腔 B 柱塞上行 但控制阀中尚未通电 控制阀仍处于开启状态 吸进了的燃油并未升压 经控制阀油流回低压腔 D 凸轮越过最大升程后 则柱塞进入下降行程 柱塞腔内的压力降低 这时出油阀关闭 压油停止 控制阀处于停止通电状态 控制阀开启 低压燃油将被吸人柱塞腔内 即回复到A状态 C ECU计算出满足必要的供油量的定时 适时地向控制阀供电 并使之开启 切断回油流路 柱塞腔内燃油增压 因此 高压燃油经出油阀 单向阀 压入共轨内 控制阀开启后的柱塞行程与供油量对应 如果使控制阀的开启时间 柱塞的预行程 改变 则供油量随之改变 从而可以控制共轨压力 共轨式电控燃油喷射系统 2 径向柱塞式高压油泵 采用三作用型凸轮有3个分泵的径向柱塞式高压油泵 3个分泵及凸轮的3个凸起均相互错开120 这样可使3个柱塞泵同时吸油 同时压油 且凸轮轴每转一圈 3个分泵各完成3次泵油过程 即高压油泵完成3次供油 高压油泵由发动机曲轴通过齿轮 链条或齿带驱动 且传动比为1 1 则发动机每个工作循环高压油泵供油6次 与六缸柴油机的喷油频率相同 共轨式电控燃油喷射系统 4 共轨共轨的功用是 储存高压输油泵提供的高压燃油 并根据需要分配给各喷油器 即起蓄压器的作用 喷油器流量限制器 共轨限压阀一般都安装在共轨上 在部分共轨系统中 用于电控系统的燃油压力传感器 调压阀也安装在共轨上 共轨式电控燃油喷射系统 1 流量限制器 共轨给每个喷油器供油的通道中都安装有1个流量限制器 其功用是防止喷油器可能出现的持续喷油现象 结构如右图 工作原理 喷油器不喷油且无异常泄漏时 限制阀在弹簧作用下被顶靠在共轨一侧的堵头上 共轨中的高压油经进油孔 限制阀中心油道 节流孔 弹簧室 出油孔供给喷油器 当喷油器正常喷油时 由于喷油速率较高 由节流孔流出的油不足以补偿喷油器喷出的油量 所以限制阀下部 喷油器一侧 油压下降 共轨油压使限制阀压缩弹簧而向下移动 直到限制阀下部承受的油压和弹簧力与共轨油压平衡为止 当喷油器喷油结束后 共轨中的高压油继续经节流孔流出供给喷油器 使限制阀下部 喷油器一侧 的油压逐渐升高 限制阀也逐渐被弹簧推回到初始位置 共轨式电控燃油喷射系统 2 限压阀 限压阀一般安装在输油泵内或共轨上 其功用是限制共轨中的最高压力 当共轨中燃油压力过高时 打开放油孔卸压 限压阀的结构见图工作原理 通常情况下 阀被弹簧压靠在阀体左侧的阀座上 限压阀处于关闭状态 当共轨压力超过规定值时 阀左侧承受的共轨压力超过右侧的弹簧力 阀向右移动离开阀座 共轨中的燃油经进油口 油孔3 阀中央的孔 油孔3 回油口流回油箱或输油泵进油侧 随共轨中燃油的溢流 共轨力下降 阀在弹簧作用下重新复位 限压阀关闭 共轨式电控燃油喷射系统 3 调压阀 调压阀安装在高压输油泵出油口或共轨上 其功用是根据ECU的指令实现对共轨压力的闭环控制 调压阀结构如图所示 主要由球阀 电枢 电磁线圈 弹簧 线束连接器组成 调压阀的工作原理如下 1 调压阀不通电时 共轨或供油泵出口处的压力高于调压阀进口处的压力 2 调压阀通电时 调压阀为占空比控制型电磁阀 共轨式电控燃油喷射系统 四 中压共轨系统 中压共轨系统主要由低压输油泵 蓄压式电 液控制喷油器 调压阀 共轨等组成 ECU根据各传感器信号控制调压阀 以调节共轨中的油压 ECU同时通过控制安装在喷油器上的电磁阀工作 使喷油持续时间保持不变 以实现喷油量的 压力控制 共轨式电控燃油喷射系统 中压共轨系统的蓄压式电 液控制喷油器工作原理 喷油器上部装有一个电控的三通电磁阀 电磁阀通电时 增压活塞上方进油通道开启而回油通道关闭 共轨中的低压油进入喷油器中的增压活塞上方 针阀关闭 喷油器不喷油 图a 当电磁阀断电时 增压活塞上方回油通道开启而进油通道关闭 针阀上部油压迅速下降 喷油器油腔内的高压燃油将针阀顶开 喷油器开始喷油 图b 直到喷油器油腔内的油压下降到一定值时 柱塞上方的燃油压力和弹簧力使针阀关闭 喷油结束 喷油时刻取决于电磁阀断电的时刻 共轨式电控燃油喷射系统 五 压电式共轨系统1 压电共轨系统的特点 压电式共轨系统是指采用了压电技术的共轨系统 主要是控制喷油器的执行元件用压电元件取代了电磁阀 用压电元件作为控制执行元件的喷油器称为压电式喷油器 快速的响应性 系统压力从20 200MPa弹性调节 最高喷射压力达到180MPa 与电磁阀相比 压电执行器具有没有滞后时间 切换十分迅速而且精确 可重现性非常好 没有因设计造成的以气隙之类的形式出现的偏差 寿命长 工作非常稳定等 共轨式电控燃油喷射系统 1 用压电元件控制油道的喷油器1 结构喷油器的主要组成包括 带弹簧的多孔油嘴 控制活塞 进 出油节流孔 压电晶体部件 2 压电晶体式喷油器具体工作过程 高压燃油从共轨中进入喷油器后 分成两路 一路由通道进入喷油嘴盛油槽 作用于针阀锥面上 另一路通过节流孔进入活塞顶部的油腔1 当压电晶体堆不通电时 单向阀1关闭 喷油器不喷油 当压电晶体堆通电后 针阀在盛油槽中的燃油压力作用下 开启喷油嘴 开始喷油 共轨式电控燃油喷射系统 3 奥迪A6柴油机的压电喷油器新款奥迪A6L3 0 V6 TDI型柴油发动机的燃油供给系统采用了Bosch 博世 公司生产的压电式共轨系统 该系统可降低柴油机废气排放高达20 提高功率5 降低油耗3 降低噪声3dB A 柴油机工作时 柴油由低压电动燃油泵输送给具有泵油量调节功能的高压油泵 分配单元将进入的燃油分成两路 一路供给泵油元件 另一路用于冷却高压油泵传动机构和润滑轴承 共轨式电控燃油喷射系统 2 用压电元件控制针阀升程的喷油器用压电元件控制针阀升程的喷油器 针阀中部无承压锥面和相应的压力室 称之为无压力室喷油器 VCO喷油器 VCO喷油器无增压功能 只适用高压柴油共轨系统 西门子公司的共轨系统中采用的就是VCO喷油器 共轨式电控燃油喷射系统 VCO喷油器下部结构 由ECU控制给压电元件施加正向电压时 压电元件膨胀而使喷油器针阀关闭 喷油器不喷油 给压电元件施加反向电压时 压电元件收缩而使喷油器针阀开启 喷油器开始喷油 为保证喷油器不喷油时 压电元件能将针阀压紧 依靠给压电元件施加正向电压显然会导致电能损耗 所以在喷油器顶部设有差动螺纹 可通过差动螺纹来调整压电元件的刚度 即预压力 而石英测量垫片则用来精确测量差动螺纹的调整量 维修时 如果更换了喷油器 则必须对喷油器进行与喷射系统匹配的操作 同时 还要进行喷油量对比 IMA 试验 共轨式电控燃油喷射系统 压电式喷油器与其它类型喷油器的区别 采用其他喷油器的共轨系统 通过改变共轨中的油压或喷油器喷油时间来控制喷油量 而采用压电元件控制针阀升程式喷油器的共轨系统 则是利用压电元件直接控制针阀升程来改变喷油孔流通截面 从而实现对喷油量的控制 在喷油压力和喷油时间一定的前提下 喷油器的喷油量与喷油器针阀的升程成正比 而喷油器针阀的升程与旅加在压电元件两端的反向电压成正比 所以通过控制给压电元件施加的反向电压 即可控制喷油量 电控共轨燃油系统的检修 一 燃油系统加油和排气 以一汽大众公司奥迪A6轿车柴油机电控共轨燃油系统为例说明 要保证燃油系统的排气效果 背压腔 约0 5L 应充满燃油 燃油泵不工作时 油箱内燃油近似满的 背压腔内才会充满燃油 油箱内燃油不满时 应按下述方法来操作 油箱内燃油不足1 3时 检查工作完成后 若没有给油箱加油 则在排气前应给背压腔加油 打开仪表板左侧的熔丝盒盖 从盒中拔下28号熔丝 用V A G1348 3 2将V A G1348 3A接到28号熔丝座的右侧接线柱上 见图5 53中的箭头 将线夹接到蓄电池正极上 按下遥控器上的开关进行排气 燃油泵应运转 1 加油 电控共轨燃油系统的检修 2 排气 1 如图5 54所示 用专用工具3094夹住燃油回油管 若不行 则取下发动机盖罩上的堵塞并拧下螺栓 2 拔下右侧缸体上的喷油嘴回油管 将软管3插到喷油泵软管接头上 见图5 55 3 将V A G1390 1中的渐缩管2插到软管3上 将渐缩管2插到软管1和V A G1390 1相连 操纵手动真空泵3次 给V A G1390 1加油 4 再次将回油管接到喷油泵上 取下回油管上的夹子 3094 重新装上28号熔丝 起动发动机 检查燃油系统是否泄漏 电控共轨燃油系统的检修 二 检查燃油系统的密封性 1 燃油系统泄漏会使喷油管内形成泡沫或气泡 造成功率不足 熄火 启动困难 2 如图5 56所示 将V A G1274 11与V A G1274相连 拆下喷油泵回油管后将V A G1274 11软管接到回油管 3 如图5 57所示 将专用工具3094夹到燃油滤清器后的喷油管和喷油泵回油管上 4 用V A G1274产生100 150kPa的真空压力 若该压力不断下降 则应查找泄漏点并排除故障 电控共轨燃油系统的检修 三 对喷油始点进行动态检查和调整 1 通过功能08读出显示组07中的发动机怠速情况 显示屏显示如下 2 检查显示区4的显示内容 冷却液温度 标准值为大于85 只有达到此冷