電噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)維修技術(shù)

1、電噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)維修技術(shù)電噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控高壓共軌系統(tǒng)一、概述共軌系統(tǒng)由高壓泵、噴油管、高壓蓄壓器（共軌） 、噴油器、電控單元和傳感器及執(zhí)行器組成。共軌式噴油系統(tǒng)主要的貢獻(xiàn)就是將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)，通過(guò)對(duì)共軌管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本無(wú)關(guān)。 這一柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新最大限度地降低了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車型的振動(dòng)和噪聲，同時(shí)將油耗進(jìn)一步降低， 使排放更加清潔。 但共軌技術(shù)的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，一般只能達(dá)到 160MPa 左右。由于噴油壓力調(diào)節(jié)寬泛， 采用共軌技術(shù)的柴油車能更好地適應(yīng)各種工況，起步也不會(huì)困難。第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力， 導(dǎo)致燃油

2、的浪費(fèi)和很高的燃油溫度。 第一代共軌系統(tǒng)為商用車設(shè)計(jì)的， 最高噴射壓力為 140MPa，乘用車噴射壓力為 135MPa。第二代共軌系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。 帶有控制油量的油泵， 噴射壓力能達(dá)到 160MPa。即使在壓力較低的情況下，該系統(tǒng)也可以根據(jù)實(shí)際狀況提供適量的噴油壓力。不僅有助于降低燃油消耗，而且還可以降低燃油溫度， 從而省去燃油冷卻裝置。 預(yù)噴射降低了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲： 在主噴射之前百萬(wàn)分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進(jìn)了汽缸壓燃， 預(yù)熱燃燒室。預(yù)熱后的汽缸使主噴射后的壓燃更加容易， 缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。 在膨脹過(guò)程中進(jìn)行后噴射

3、， 產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加 200250，降低了排氣中的碳?xì)浠衔铩?第三代共軌系統(tǒng)帶有壓電直列式噴油器。 2003 年，第三代共軌系統(tǒng)面世，壓電式（ piezo）共軌系統(tǒng)的壓電執(zhí)行器代替了電磁閥， 于是得到了更加精確的噴射控制。 省去了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)單。壓力從 20200MPa 彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在 0.5mm3，減小了煙度和 NOX 的排放。最高噴射壓力達(dá)到 180MPa。此套采用新研發(fā)的壓電直列式噴油器的系統(tǒng)使帶預(yù)噴和后噴的噴油率曲線范圍更為自由。?與其它噴射系統(tǒng)相比， 共軌系統(tǒng)把壓力產(chǎn)生與實(shí)際燃油噴射過(guò)程分離。 “軌”被作為高壓蓄壓器， 其內(nèi)部燃油壓力始終保持與發(fā)動(dòng)

4、機(jī)具體工況相適應(yīng)的最佳壓力。 共軌系統(tǒng)可被輕易地安裝到各類不同的發(fā)動(dòng)機(jī)中。 除此之外，共軌系統(tǒng)還提供了更廣闊的擴(kuò)展功能和在燃燒過(guò)程設(shè)計(jì)上更多大的自由度，它可以使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以更低的排放、 更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和低噪聲運(yùn)行。 電控共軌系統(tǒng)， 是國(guó)內(nèi)專家一致認(rèn)為目前水平最高、將來(lái)會(huì)占統(tǒng)治地位的一種電控系統(tǒng)。 其噴油器的特殊設(shè)計(jì)，可實(shí)行靈活的多次噴射， 且噴射壓力可在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷條件下任意調(diào)節(jié)， 給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的好處是極為理想的指標(biāo)。由于這些因素， 電控共軌技術(shù)已普遍為新一代乘用車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用。高壓共軌系統(tǒng)示意圖二、共軌噴油系統(tǒng)主要特點(diǎn)電控高壓共軌噴油系統(tǒng)與傳統(tǒng)的凸輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)械調(diào)節(jié)式噴油系統(tǒng)相比，其與柴

5、油機(jī)匹配的靈活性要大得多， 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域 （用于小型乘用車和輕型載重車， 每缸功率可達(dá) 30 kW ；用于重型載重車、 內(nèi)燃機(jī)車和船舶， 每缸功率可達(dá) 200 kW 左右）。噴油壓力可達(dá) 135MPa ，甚至更高。噴油始點(diǎn)可變。可實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、主噴射和后噴射。噴油壓力可隨柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況而變化。三、共軌噴油系統(tǒng)的功能基本功能其基本功能是在正確時(shí)刻以精確的數(shù)量和合適的壓力控制燃油的噴射，從而保證柴油機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行， 并獲得低燃油消耗、廢氣排放和運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。附加功能附加的控制和調(diào)節(jié)功能用于減少?gòu)U氣排放和燃油消耗， 或提高安全性和舒適性。 例如用來(lái)實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán) (EGR) 、增壓

6、壓力調(diào)節(jié)、車速控制和電子防盜鎖等。普通噴油系統(tǒng)的噴油特性：在普通的噴油系統(tǒng)，例如分配泵和直列泵中，只有主噴射而沒(méi)有預(yù)噴射和后噴射，而在電磁閥控制的分配泵中僅可實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射。普通噴油系統(tǒng)中壓力的產(chǎn)生和噴油量的計(jì)量是通過(guò)凸輪和供油柱塞來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方法對(duì)噴油特性來(lái)講，會(huì)產(chǎn)生下列現(xiàn)象：噴油壓力隨轉(zhuǎn)速和噴油量的增加而升高；噴油過(guò)程中噴油壓力上升，但到噴油終了時(shí)又降低到噴油嘴關(guān)閉壓力。因此，會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：小噴油量時(shí)的噴油壓力較低；峰值噴油壓力是平均噴油壓力的兩倍以上；噴油過(guò)程曲線近似于三角形，這有利于燃燒完善。峰值噴油壓力對(duì)噴油泵及其驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)件承受的負(fù)荷具有決定性的影響。對(duì)普通噴油系統(tǒng)而言，它是燃燒室

7、中混合氣形成質(zhì)量好壞的評(píng)價(jià)尺度。四、噴油特性共軌噴油系統(tǒng)的噴油特性：對(duì)理想的噴油特性， 除了普通噴油特性的要求之外， 還有下列要求：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的任何一個(gè)工況點(diǎn)， 噴油壓力和噴油量的確定都可以是互為獨(dú)立的。噴油開(kāi)始初期（即在噴油開(kāi)始到燃燒開(kāi)始之間的點(diǎn)火延遲期內(nèi)）的噴油量應(yīng)盡可能小。帶有預(yù)噴射和主噴射的共軌噴油系統(tǒng)可滿足上述要求燃油噴射的型式1、預(yù)噴射預(yù)噴射可在上止點(diǎn)前 40內(nèi)進(jìn)行。如果預(yù)噴射的噴油始點(diǎn)早于上止點(diǎn)前 40曲軸轉(zhuǎn)角，則燃油可能噴到活塞頂面和汽缸壁上使?jié)櫥拖♂尩讲辉试S的程度。 預(yù)噴射時(shí)，少量燃油（ 14 mm3）噴入汽缸，促使燃燒室產(chǎn)生 “預(yù)調(diào)節(jié) ”，從而改善燃燒效率。壓縮壓力由于預(yù)反

8、應(yīng)或局部燃燒而略有提高，因此縮短了主噴油量的著火延遲期， 降低了燃燒壓力上升幅度和燃燒壓力峰值， 燃燒較為柔和。 這種效果減小了燃燒噪聲和燃油耗，許多情況下還降低了排放。在無(wú)預(yù)噴射時(shí)的壓力特性曲線 （如圖 5 所示）中，在上止點(diǎn)前的范圍內(nèi)，壓力上升尚較平緩， 但隨著燃燒的開(kāi)始?jí)毫ρ杆偕仙_(dá)到壓力最大值時(shí)， 形成一個(gè)較陡的尖峰。 壓力上升幅度的增加和尖峰導(dǎo)致柴油機(jī)的燃燒噪聲明顯提高。 而在有預(yù)噴射的壓力特性曲線 （如圖 6 所示）中，在上止點(diǎn)前范圍內(nèi)，壓力值略高，但燃燒壓力的上升變緩。預(yù)噴射間接地通過(guò)縮短著火延遲期而有助于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的增加。根據(jù)主噴射始點(diǎn)和預(yù)噴射與主噴射之間的時(shí)間間隔的不同，燃

9、油耗降低或增加。2、主噴射主噴射提供了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率所需的能量， 從而基本上決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。 在共軌噴油系統(tǒng)中， 整個(gè)噴油過(guò)程的噴油壓力近似恒定不變。3、后噴射對(duì)于那些催化 NOx 的催化器而言，后噴射的燃油充當(dāng)還原劑，用于還原 NOx 。它在主噴射之后的做功行程或排氣行程中進(jìn)行，其范圍一般在上止點(diǎn)后200內(nèi)。與預(yù)噴射和主噴射不同，后噴射的燃油在汽缸中不會(huì)燃燒，而是在廢氣中剩余熱量的作用下蒸發(fā)，帶入 NOx 催化器中作為 NOx 的還原劑，以降低廢氣中 NOx 的含量。過(guò)遲的后噴射會(huì)導(dǎo)致燃油稀釋發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油， 其噴射范圍要由發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠家通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。五、燃油系統(tǒng)柴油機(jī)電控高壓共軌噴油

10、系統(tǒng)由低壓供油部分和高壓供油部分組成。1.低壓供油部分共軌噴油系統(tǒng)的低壓供油部分包括 :燃油箱（帶有濾網(wǎng)）、輸油泵、燃油濾清器及低壓油管。燃油箱低壓油管低壓供油部分 ,除采用鋼管外還可使用阻燃的包有鋼絲編織層的柔性管。油管的布置必須能夠避免機(jī)械損傷， 并且在其上滴落的燃油既不能聚積，也不會(huì)被引燃。輸油泵輸油泵是一種帶有濾網(wǎng)的電動(dòng)泵或齒輪泵 ,它將燃油從燃油箱中吸出 ,將所需的燃油連續(xù)供給高壓泵。濾清器燃油濾清器將進(jìn)入高壓泵前的燃油濾清凈化 ,從而防止高壓泵、出油閥和噴油器等精密件過(guò)早磨損和損壞。燃油系統(tǒng) 低壓2.高壓供油部分共軌噴油系統(tǒng)的高壓供油部分包括： 帶調(diào)壓閥的高壓泵、 高壓油管、作為高

11、壓存儲(chǔ)器的共軌（帶有共軌壓力傳感器） 、限壓閥和流量限制器、噴油器、回油管。高壓泵高壓泵將燃油壓送到共軌的壓力為 135MPa,高壓燃油經(jīng)高壓油管進(jìn)入類似管狀的共軌中。共軌在共軌中燃油仍保持其壓力 ,即使噴油器噴油時(shí) ,由于燃油的彈性而產(chǎn)生蓄壓作用， 燃油壓力基本保持不便。 燃油壓力由共軌壓力傳感器測(cè)定， 通過(guò)調(diào)壓閥調(diào)節(jié)到規(guī)定數(shù)值。 限壓閥的任務(wù)是將共軌中的燃油壓力限制在150MPa 以內(nèi)。噴油器當(dāng)高壓燃油在噴油器中被電子控制的電磁閥釋放時(shí)， 噴油嘴開(kāi)啟，將燃油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。高壓油管高壓燃油油管必須能夠經(jīng)受噴油系統(tǒng)的最大壓力和噴油間歇時(shí)的局部高頻壓力波動(dòng)。該油管是由鋼管制成 ,通常外徑

12、為 6mm，內(nèi)徑為 2.4mm。各缸的高壓油管長(zhǎng)度是完全相同的， 共軌與各缸噴油器之間的不同間距是通過(guò)各缸高壓油管的彎曲程度進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)?，但油管長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短一些。燃油系統(tǒng) -高壓六、組件結(jié)構(gòu)和功能1.低壓部分低壓部分向高壓部分提供足夠的燃油 ,其主要組成部件如圖 8 所示。輸油泵輸油泵的任務(wù)是在任何工況下， 為燃油提供所需的壓力， 并在整個(gè)使用壽命期內(nèi)，向高壓泵提供足夠的燃油。目前輸油泵有 2 種類型，即電動(dòng)輸油泵 （滾子葉片泵） 和機(jī)械驅(qū)動(dòng)的齒輪泵。燃油濾清器2.高壓部分高壓部分除了產(chǎn)生高壓力的組件外 ,還有燃油分配和計(jì)量組件高壓泵（徑向柱塞泵）A 作用 ：高壓泵位于低壓部分和高壓部分之

13、間，它的任務(wù)是在車輛所有工作范圍和整個(gè)使用壽命期間， 在共軌中持續(xù)產(chǎn)生符合系統(tǒng)壓力要求的高壓燃油， 以及快速啟動(dòng)過(guò)程和共軌中壓力迅速升高時(shí)所需的燃油儲(chǔ)備。B 結(jié)構(gòu)高壓泵通常像普通分配泵那樣裝在柴油機(jī)上， 以齒輪、鏈條或齒形皮帶連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上，最高轉(zhuǎn)速為 3000r/min，依靠燃油潤(rùn)滑。因?yàn)榘惭b空間大小的不同， 調(diào)壓閥通常直接裝在高壓泵旁，或固定在共軌上。高壓泵示意圖調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)示意圖作用共軌的任務(wù)是存儲(chǔ)高壓燃油 ,高壓泵的供油和噴油所產(chǎn)生的力波動(dòng)由共軌的容積進(jìn)行緩沖。在輸出較大燃油量時(shí)，所有汽缸共用的共軌壓力也應(yīng)保持恒定，從而確保噴油器打開(kāi)時(shí)噴油壓力不變。共軌壓力傳感器示意圖限壓閥的作用相當(dāng)于安全閥，它限制共軌中的壓力，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)