汽車發(fā)動機缸內直噴技術（可編輯）

1、 xx大學本科畢業(yè)設計 論文 題 目： 汽車發(fā)動機缸內直噴技術 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 年 級： 指導教師： 教務處制目錄摘要iii1 前言12 缸內直噴發(fā)動機的特點23 缸內直噴發(fā)動機混合氣形成的原理43.1 分層燃燒43.2 均質稀燃43.3 均質燃燒54 缸內直噴發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的結構64.1 系統(tǒng)概述64.2 進氣系統(tǒng)74.3 噴油系統(tǒng)95 大眾1.8tsi發(fā)動機數(shù)據(jù)流分析166 故障案例分析176.1 途觀發(fā)動機故障燈亮176.2 途觀無法啟動18總結20謝辭21參考文獻22汽車發(fā)動機缸內直噴技術摘要大眾轎車在國內首先采用了fsi 發(fā)動機技術，采用該項技術的發(fā)動機具有節(jié)能，

2、高效，fsi技術概念及其優(yōu)缺點。在與進氣道噴射發(fā)動機比較的基礎上，研究了fsi 技術在充氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和的工作原理，重點分析了fsi 發(fā)動機分層充氣、均質稀混合氣、均質混合氣三種模式以及燃油系統(tǒng)的結構和工作原理。借鑒于柴油機的燃油噴射技術，大眾發(fā)動機采用了分層注油和均勻注油兩種模式。fsi 技術有很大的發(fā)展?jié)摿?，將得到更大發(fā)展并將取代目前的進氣道噴射技術。而本文還主要是對fsi發(fā)動機的工作原理進行了分析，并通過列舉案例，對fsi發(fā)動機的常見故障進行分析、排查，提出解決方案。關鍵詞： fsi發(fā)動機；工作原理；分析與排查 automobile engine cylinder direct inj

3、ection technologyabstractauthor tutor: volkswagen car was used firstly in china fsi engine technology, the technology of engine has the advantages of energy saving, high efficiency, low emissions of the advantages of gasoline engine, has become a very important development direction. this paper firs

4、t introduced the fsi technology concept and its advantages and disadvantages. in the inlet and jet engine based on the comparison, has studied the fsi technology in pneumatic system, fuel system and the working principles, focusing on analysis of fsi engine, homogeneous stratified charge lean mixtur

5、e, homogeneous mixture of three kinds of modes of the fuel system structure and working principle. in the diesel fuel injection technology, volkswagen engine uses a hierarchical oiling and uniform filling two kinds of mode. fsi technology has great potential for development, will be bigger and will

6、replace the current port injection technology. and this paper also focuses on the fsi engine working principle is analyzed, and through the list of cases, the fsi engine s common fault analysis, investigation, put forward solutions.key words: fsi engine;common faults;analysis and investigation1 前言近年

7、來，為了解決車用發(fā)動機排放造成的環(huán)境污染問題和日益嚴峻的能源問題，世界各國開發(fā)了許多發(fā)動機新技術。如汽油缸內直噴、自發(fā)點火、復合火花點火、渦輪增壓、可變壓縮比、可變排量、全電子控制氣門等技術，其中大眾汽油機缸內直噴技術無論在節(jié)能還是在降低排放效果方面均十分明顯，已成為車用汽油機一個十分重要的發(fā)展方向。 而本文所探討的對象主要是fsi發(fā)動機。fsi是fuel stratified injection的字母簡寫，中文意思是燃料分層噴射技術，它代表著今后引擎的一個發(fā)展方向1。fsi發(fā)動機，就是“缸內直噴發(fā)動機”，“直噴式汽油發(fā)動機”。 它最大地優(yōu)化了進氣混合效率，使高效節(jié)油和大功率輸出不再矛盾。fs

8、i增加了火花塞點燃式發(fā)動機的扭矩和輸出，同時增加了15%的經濟性，為降低排放奠定了基礎。與常規(guī)的點燃式發(fā)動機相比，fsi可將燃油直接噴入燃燒室，降低了發(fā)動機的熱損失，從而增大了輸出功率并降低了燃油消耗。 2 缸內直噴發(fā)動機的特點傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機是通過電腦采集凸輪軸位置以及發(fā)動機各相關數(shù)據(jù)從而控制噴油嘴將汽油噴入進氣歧管。汽油在歧管內開始混合，然后再進入到汽缸中燃燒?？諝飧偷淖罴鸦旌媳仁?4.7/1（也叫理論空燃比），傳統(tǒng)發(fā)動機由于汽油跟空氣是在進氣歧管內混合，所以必須達到理論空燃比才能獲得較好的動力性和經濟性。但由于噴油嘴離燃燒室有一定的距離，汽油同空氣的混合情況受進氣氣流和氣門開關的影響

9、較大，并且微小的油顆粒會吸附在管道壁上，這就理論空燃比很難達到?，F(xiàn)代的這種“進氣道噴射噴射”系統(tǒng)仍沒有從根本上完全擺脫傳統(tǒng)的混合汽外部形成方式，并依然存在冷啟動時和暖機期間hc排放高的問題。這種進氣道噴射在0.30.5mpa的壓力下將汽油以較大的油滴 直徑150300um 噴向進氣門的背部和進氣口附近的壁面上，只有少量的汽油能夠在油滴到達壁面形成油膜之前直接在空氣中蒸發(fā)。汽油的蒸發(fā)和與空氣的混合主要依靠進氣門和進氣道壁面的高溫以及進氣門打開時灼熱的廢氣倒流和沖擊。這種混合汽形成方式在發(fā)動機穩(wěn)定工況下尚可滿足要求，但在變工況 如車輛加速時 和發(fā)動機冷啟動時汽油的蒸發(fā)和油氣混合嚴重不足。不得不過量

10、噴油，然而這將造成大量未燃hc經排氣門進入三元催化轉化器。特別是在冷啟動時，三元催化轉化器正處于低溫狀態(tài)而尚未達到起燃溫度，這樣就會造成很高的有害物排放，成為車輛達到廢氣排放標準限值的主要障礙之一。尤其是從國3排放標準開始，取消了最初的40s暖機階段，而是從冷機一啟動就開始進行排放測試，那么冷啟動的排放問題將變得更為突出。據(jù)，有關統(tǒng)計資料表明，在與我國汽車排放標準測試循環(huán)相似的新歐洲行駛循環(huán) nefz 以及美國城市標準測試循環(huán) ftp-75 中，冷啟動排放量占總排放量的份額最多可高達90，可見發(fā)動機冷啟動排放的影響之大。汽油缸內直接噴射從油氣混合機理上可以解決上述變工況 如車輛加速時 和冷啟動

11、時油氣混合不足的問題。早期的缸內直噴式因噴射技術水平的限制，噴霧油滴的直徑約為80 um。計算表明，一滴這樣大小的油滴在200空氣中需要大約55ms才能完全蒸發(fā)。如果發(fā)動機的轉速為1500r/min的話，這段時間相當于495ca 曲軸轉角 。顯然，蒸發(fā)時間過長。在這種情況下油氣混合不能主要依靠噴霧來實現(xiàn)。隨著汽油噴射技術的進步，現(xiàn)代缸內直噴式應用的汽油泵的供油壓力已達到512mpa。又采用帶旋流的噴油嘴，霧化性能得以提高，噴霧的油滴直徑約為20um，噴霧錐角可達50100，常壓下的貫穿度約為100mm。此時一滴20 um的油滴在上述同樣情況下僅需3.4ms或31ca就能完全蒸發(fā)，因而汽油的蒸發(fā)

12、和與空氣的混合可主要依靠噴霧來實現(xiàn)，再加上缸內空氣運動的輔助，變工況 如車輛加速時 和冷啟動時不再需要過量噴油，冷啟動噴油量得以大大減少 圖2-1 ，有害物排放也將大為降低。同時，由于汽油直接噴入汽缸內，消除了進氣道噴射時形成壁面油膜的弊病。特別是在發(fā)動機尚未暖機的狀態(tài)下，因而能改善變工況時對空燃比的控制，不但能改善車輛的加速響應性，而且還能降低此時的有害物排放。高壓噴油嘴是直接向氣缸內噴射燃油的。而傳統(tǒng)發(fā)動機的噴油嘴則安排在了進氣道中。這就是缸內直噴的最明顯特征。1-噴油嘴 2-進氣門 3-火花塞圖2-1缸內直噴發(fā)動機燃燒室結構3 缸內直噴發(fā)動機混合氣形成的原理理論上，fsi發(fā)動機有至少兩種

13、燃燒模式：分層燃燒和均質燃燒，有人還把均質燃燒模式細分為均質稀燃模式和均質燃燒模式。從fsi所代表的fuel stratified injection含義上看，分層燃燒應該是fsi發(fā)動機的精髓與特點，不過也可以理解為它的研發(fā)起點和基礎。3.1 分層燃燒的好處在于熱效率高、節(jié)流損失少、有限的燃料盡可能多地轉化成工作能量。分層燃燒模式下節(jié)氣門不完全打開，保證進氣管內有一定真空度（可以控制廢氣再循環(huán)和碳罐等裝置）。這時，發(fā)動機的扭矩大小取決于噴油量，與進氣量和點火提前角關系不大。分層燃燒模式在進氣過程中節(jié)氣門開度相對較大，減少了一部分節(jié)流損失。進氣過程中的關鍵是進氣歧管中安置一翻版，翻版向上開啟（原

14、理性質，實際機型可能有所不同）封住下進氣歧管，讓進氣加速通過，與形活塞頂配合，相成進氣渦旋。分層燃燒時噴油時間在上止點前60至上止點前45，噴射時刻對混合氣的形成有很大影響，燃油被噴射在活塞頂?shù)陌伎觾?，噴出的燃油與渦旋進氣結合形成混合氣?；旌蠚庑纬砂l(fā)生在曲軸轉角40至50范圍內，如果小于這個范圍，混合氣無法點燃，若大于，就變成均質狀態(tài)了。分層燃燒的空燃比一般在1.6-3之間。點火時，只有火花塞周圍混合狀態(tài)較好的氣體被點燃，這時周圍的新鮮空氣以及來自廢氣再循環(huán)的氣體形成了很好的隔熱保護，減少了缸臂散熱，提升了熱效率。點火時刻的控制也很重要，它只在壓縮過程終了的一個很窄的范圍內。3.2 均質稀燃均

15、質稀燃模式混合氣形成時間長，燃燒均勻，通過精確控制噴油，可以達到較低的混合氣濃度。均質稀燃的點火時間選擇范圍寬泛，有很好的燃油經濟性。均質稀燃與分層燃燒的進氣過程相同，油氣混合時間加長，形成均質混合氣2-4）。燃燒發(fā)生在整個燃燒室內，對點火時間的要求沒分層燃燒那么格。均質稀燃的空燃比大于13.3 均質燃燒均質燃燒則能充分發(fā)揮動態(tài)響應好，扭矩和功率高的特點。均質燃燒進氣過程中節(jié)氣門位置由油門踏板決定，進氣歧管中的翻版位置視不同情況而定2-5）。當中等負荷時，翻版依然是關閉的，有利于形成強烈的進氣旋流，利于混合氣的形成與霧化。當高速大負荷時，翻版打開，增大進氣量，讓更多的空氣參與燃燒。均質燃燒的噴

16、油、混合氣形成與燃燒和均質稀燃模式基本一樣。均質燃燒情況下空燃比小于或等于1。以上三種燃燒狀態(tài)是fsi發(fā)動機特有的燃燒控制模式，但其中有些方面還停留在理論優(yōu)勢方面?，F(xiàn)在奧迪在全球發(fā)布的fsi發(fā)動機還都采用均質燃燒模式，這不是說分層燃燒不可實現(xiàn)，而只是說分層燃燒實施的成本或時機還不成熟。主要表現(xiàn)在分層燃燒用稀混合氣，提高了缸內溫度也提高了氮氧化物這樣的有害排放物。對于稀混合氣，普通的三元催化器很難把氮氧化物轉換干凈，那么需要額外的降低氮氧化物的催化轉換器，無疑加重了空間和成本的負擔。另外，現(xiàn)階段高硫含量的汽油對此催化器損害很大，因此還有改造煉油設備，提升燃油品質的成本。沒有了分層燃燒會不會讓fs

17、i發(fā)動機的原有優(yōu)勢蕩然無存？答案是否定的。即使沒有應用分層燃燒，fsi發(fā)動機還有能提升壓縮比，降低燃燒殘油量的特點。fsi發(fā)動機采用缸內直噴，汽油在缸內蒸發(fā)產生內部冷卻效果，這樣就降低了爆震的可能性，可適當提升壓縮比。而進氣渦旋與氣門正時的配合能使沒燃燒的殘油得到良好的再利用。這樣，fsi發(fā)動機仍能在提高動力，降低油耗方面有較大的作為。4 缸內直噴發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的結構4.1 系統(tǒng)概述燃燒系統(tǒng)的設計與燃油噴射系統(tǒng)、排氣后處理以及發(fā)動機的電子控制一起構成了現(xiàn)代缸內直噴式的核心技術，而先進的電控噴射系統(tǒng)是發(fā)動機能在不同模式下運行并在分層燃燒與均質燃燒之間平順轉換的基礎。同時，只有使燃油的壓力產生

18、過程與噴射過程脫鉤并采用電子控制技術，才可能達到為此所，必需的調節(jié)范圍和調節(jié)速度?，F(xiàn)代缸內直噴式典型的系統(tǒng)布置示意圖，主要有進氣系統(tǒng)、噴油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、排氣后處理系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)等五大系統(tǒng)，所用的傳感器和執(zhí)行部件大體上與進氣道噴射相似，但為適應缸內直噴式工作原理的特點而有所不同。圖中示出了采用bosch公司motronic med7電控汽油缸內直接噴射系統(tǒng)的主要部件。這種高壓噴油系統(tǒng)是一種共軌蓄壓式噴射系統(tǒng)，因此燃油能夠按電控單元的指令在任何時刻以所需要的壓力由電控噴油器精確計量并直接噴八汽缸，而所要求的發(fā)動機輸出扭矩值 即負荷大小是由司機根據(jù)行駛的需要踩下或松開加速踏板模塊，通過其中的“

19、油門”位置傳感器發(fā)出的電信號通知電控單元來調節(jié)噴油量而實現(xiàn)的 即所謂的扭矩控制方式，將在電子控制系統(tǒng)章節(jié)予以介紹 。為了使發(fā)動機能夠實現(xiàn)分層燃燒與均質燃燒兩種運行方式，必須將進氣量調節(jié)與加速踏板調節(jié) 負荷調節(jié) 分開，以便能夠在低負荷工況時節(jié)氣門全開，實現(xiàn)發(fā)動機無節(jié)流運行，而在高負荷工況時又能用節(jié)氣門來調節(jié)進氣空氣量。進氣空氣質量可由電子節(jié)氣門 egas 自由調節(jié)，并應用熱膜空氣質量流量計來精確測量汽缸吸入的空氣質量。而混合汽控制由一個普通的寬帶傳感器來實現(xiàn)，用于進行 1的均質運行或分層稀薄運行調節(jié)以及吸附式降nox催化器再生的精確控制 可參見電子控制系統(tǒng)章節(jié) 。為了降低發(fā)動機的nox原始排放，

20、應盡可能采用高的廢氣再循環(huán) egr 率，因此在熱力循環(huán)中廢氣再循環(huán)的精確調節(jié)是特別重要的，采用一個進氣管壓力傳感器來進行廢氣再循環(huán)的測量。下文以應用bosch公司電控缸內直接噴射系統(tǒng)的機型為例來介紹各相關系統(tǒng)的基本結構及特點。4-1所示。1-高壓泵 2-低壓進油管 3-高壓進油管 4-壓力調節(jié)閥 5-高壓傳感器 6-高壓共軌 7-噴油嘴 8-低壓油泵 9-低壓油泵控制單元圖4-1缸內直噴發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的結構4.2 進氣系統(tǒng)現(xiàn)代缸內直噴式的進氣系統(tǒng)包括熱膜空氣質量流量計、電子節(jié)氣門 、進氣管壓力傳感器、廢氣再循環(huán) egr 閥和等。其中前四種部件早已在電控進氣道噴射上被人們所熟悉，在此只重點介

21、紹缸內直噴式所應用的。4-2。1-進氣風門翻板 2-真空驅動室 3-電磁閥n316 4-風門翻板位置傳感器圖4-2進氣歧管風門轉換裝置（一）進氣歧管風門轉換裝置工作原理發(fā)動機控制單元監(jiān)測到發(fā)動機轉速達到3000轉/分鐘時就操縱進氣歧管風門氣流控制閥n316工作，打開真空儲氣罐至真空執(zhí)行元件的通道。接著，真空執(zhí)行元件驅動進氣歧管風門。進氣歧管風門轉換裝置設有位置傳感器用于識別進氣歧管風門的位置并且將此位置信號傳送給發(fā)動機控制單元。這是必要的，因為進氣歧管風門轉換裝置會影響點火時刻，殘余氣體濃度和進氣歧管的脈沖動作。所以，進氣歧管風門的位置與廢氣排放有關系并且必須由自診斷進行檢查。（二）進氣歧管風

22、門的位置變化在分層充氣模式、均質稀薄充氣模式和部分均質充氣操作狀態(tài)，進氣歧管的位置改變了從而使得氣缸蓋中的下部管道被關閉。這樣，進氣僅通過上部管道流入氣缸中。管道的設計結構使得進氣能夠被導入氣缸中，狹窄的上部管道使得進氣流量增加從而加快混合物的形成。如圖2-3所示。1-節(jié)氣門 2-風門翻板 3-進氣歧管圖4-3進氣歧管風門的位置變化這樣的結構有兩個優(yōu)點：1）在分層充氣模式中，可轉向空氣流的運動把燃油傳送至火花塞，在引導被傳送至火花塞的過程中，形成了空氣、燃油混合物；2）在均質稀薄充氣模式和部分均質充氣操作狀態(tài)下，可轉向空氣流阻礙混合物的開成。這樣就確保了極高的點燃性能和空氣、燃油混合物的穩(wěn)定燃

23、燒，并且也允稀薄運行。（三）進氣歧管風門位置不改變在均質充氣模式中當發(fā)動機的負載和轉速較高時，進氣歧管風門的位置不發(fā)生變化，這時兩個管道都處于打開狀態(tài)。進氣管道的較大截面積使得發(fā)動機能吸入產生高扭矩和高輸出功率所必需的空氣量。如圖4-4所示。1-風門翻板 2-進氣歧管 3-節(jié)氣門圖4-4進氣歧管風門位置不改變4.3 噴油系統(tǒng)現(xiàn)代缸內直噴式對噴油系統(tǒng)提出的主要要求是，必須將燃油的壓力產生過程與計量噴射過程完全脫鈞，使其能夠自由選擇噴油時刻和可變的噴油壓力。蓄壓共軌式噴油系統(tǒng)具有很大的控制自由度，可以最好地滿足這些要求，能夠在任意一個時刻通過電控噴油器將存儲在共軌中達到運行工況所要求壓力的燃油精確

24、計量直接噴人燃燒室。首先由燃油箱內的低壓電動燃油泵供油模塊產生0.350.40mpa的初級輸油壓力。按需要向由發(fā)動機直接傳動的高壓燃油泵供油，它可將燃油共軌中的燃油壓力最高提高到12mpa。噴油器直接連接在燃油共軌上，由電控單元發(fā)出的控制信號 噴油脈沖，其寬度即通電持續(xù)時間 來確定噴油始點和噴油量。共軌中的燃油壓力由燃油壓力傳感器采集。并由同樣安裝在共軌上的燃油壓力調節(jié)器調節(jié)到噴油脈譜圖所規(guī)定的壓力值。燃油壓力調節(jié)器根據(jù)負荷狀況調節(jié)共軌通往回油管路的通道截面，以控制回油量。但這些多余的燃油量并不是返回到燃油箱，而是直接返回到高壓燃油泵的進油口。這樣就能夠盡可能減少高壓燃油泵的能量消耗。有利于降

25、低燃油耗。并能減少對燃油箱中燃油的加熱，以避免加重燃油箱通風系統(tǒng)的負擔4.3.1 低壓輸油泵現(xiàn)代缸內直噴式的低壓輸油泵通常采用與進氣道噴射一樣的電動燃油泵，在此不再詳述。1-高壓泵 2-高壓共軌 3-噴油器 4-高壓油路傳感器圖4-5現(xiàn)代缸內直噴發(fā)動機高壓部件大眾公司新的1.4l/1.6l-fsi直噴式采用了一種可調節(jié)供油量的電動燃油泵。為此在低壓進油油路中安裝了一個壓力傳感器，根據(jù)此壓力信號發(fā)動機電控單元控制電動燃油泵只供應實際所必需的燃油量，以保持0.40mpa的初級輸油壓力。而不再有多余的燃油回流到燃油箱。這不僅避免了油箱中燃油溫度的升高，而且減少了電功率消耗 約50 ，有利于降低燃油耗

26、。同時，還具有改變低壓進油壓力的可能性。在易發(fā)生汽阻危險的運轉范圍內 例如熱啟動 ，低壓進油壓力能夠在短時間內從0.4mpa提高到0.5mpa。以有利于消除可能發(fā)生的汽阻現(xiàn)象而順利熱啟動。4.3.2 高壓燃油泵現(xiàn)代直噴式高壓燃油泵的任務是將燃油壓力由0.350.40mpa的初級輸油壓力提高到12mpa，甚至最高達20mpa。并要求泵油流量變化小，以減小共軌中的壓力波動。并應避免燃油與機油混合。首先應根據(jù)發(fā)動機的要求合理確定高壓燃油泵的排量。高壓燃油泵應具備比發(fā)動機全負荷噴油量要求的最小供油量更大的泵油量。以滿足實際運轉中動態(tài)壓力變化的需要。例如：就排量為2.2l的缸內直噴式而言，經計算高壓泵排

27、量大約為0.4cm2/r左右。現(xiàn)代缸內直噴式所應用的高壓燃油泵的結構類型如圖4-6所示，大致有軸向柱塞泵、徑向柱塞泵和直立式柱塞泵三種。僅僅從功能角度來講，只要采用柱塞泵就能滿足要求，但是從各方面綜合評價的結果，顯然徑向柱塞泵更為有利，由于其中3個柱塞徑向均勻布置，對驅動軸的徑向作用力可部分抵消，而且結構長度較短，特別是可由發(fā)動機凸輪軸直接驅動，因此在使用壽命和工作效率方面均具有優(yōu)勢，為此也是現(xiàn)代直噴式應用最廣的一種高壓燃油泵。大眾轎車新的1.4l/1.6l-fsi分層直噴式和奧迪a3轎車2.0l-fsi分層直噴式都采用了bosch公司新開發(fā)的可按需要調節(jié)供油量的hdp2型單柱塞高壓燃油泵 圖

28、4-7 。這種高壓燃油泵不僅具有較輕的質量、較小的外形尺寸和較高的效率，而且泵油量能按需調節(jié)，降低了高壓燃油泵的驅動功率 約40 ，特別是在發(fā)動機需要燃油量較少的運轉工況。具有明顯的節(jié)油效果。圖4-8示出了這種按需要調節(jié)供油量的高壓燃油泵的工作原理，其泵油量的調節(jié)是由集成在油泵上的電控油量調節(jié)閥 msv 來實現(xiàn)的。發(fā)動機電控單元根據(jù)燃油共軌壓力傳感器的信息來計算該油量調節(jié)閥的關閉時間，僅僅將為達到噴油壓力所必需的燃油量泵入燃油共軌中去，一旦燃油共軌中的燃油壓力達到所需的額定值，油量調節(jié)閥即被打開，多余的燃油被剩下的柱塞行程泵回到高壓燃油泵的進油油路中去，這樣不僅節(jié)省了高壓燃油泵的功率消耗，具有

29、明顯的節(jié)油效果。而且避免了油箱中燃油溫度的升高，使得即使在20mpa共軌壓力下也無須燃油冷卻器。進油閥上方低壓進油腔的彈簧一膜片式低壓燃油穩(wěn)壓器能夠減小進油油路中的壓力波動，提高泵油量精度。這種單柱塞高壓燃油泵懸掛安裝在凸輪軸相位調節(jié)器的旁邊。由位于進氣凸輪軸軸端的凸輪傳動。該凸輪上的兩個凸起相差180，由于兩次相鄰的噴射只有一次泵油行程，在第一次噴射后燃油共軌中的壓力會降低，因此第二次噴射的噴油時間由發(fā)動機電控單元進行修正，以使第二次噴油仍能噴射出相同的燃油量，因而大大提高了噴油精度。1-壓力限制閥門 2-壓力緩沖器具 3-輸入室 4-連接低壓 5-連接高壓 6-柱塞圖4-7高壓燃油泵結構圖

30、圖4-8高壓燃油泵工作原理4.3.3 燃油共軌燃油共軌是一種管狀鑄鋁件，并具有與高壓燃油泵、噴油器、燃油壓力調節(jié)閥和燃油壓力傳感器連接的接頭考慮到燃油的可壓縮性和填充共軌容積所需要的時間，其蓄壓容積的設計應遵循這樣的準則：一方面要求具有較大的蓄壓容積。以便能抑制向噴油器周期性供油而引起的壓力波動以及高壓泵供油的波動性，盡量保持共軌燃油壓力的平穩(wěn)；另一方面又要求具有盡量小的蓄壓容積，以便共軌壓力能夠足夠迅速地建立起發(fā)動機運轉所需要的燃油壓力。一般來講，就排量為2.2l的直噴式而言，共軌蓄壓容積為45cm3較為合適4.3.4 共軌壓力調節(jié)器其任務是在發(fā)動機整個運轉范圍內按照脈譜圖的規(guī)定值來調節(jié)共軌

31、壓力，而與高壓燃油泵的供油量和噴油器的噴油量無關。這是通過調節(jié)其節(jié)流閥和閥座之間的橫截面積控制回油體積流量來實現(xiàn)的。由于作用在節(jié)流閥上的電磁線圈激勵的電磁力與液壓力保持著動態(tài)平衡，所以共軌壓力和勵磁電流之間存在著直接關系，可采用脈寬調制信號來控制電磁線圈中的勵磁電流。從而達到調節(jié)共軌壓力的目的。由于這種方式產生的磁性銜鐵的強迫振動沒有摩擦力，并且能幾乎無滯后地動作，因而具有非常高的燃油共軌壓力調節(jié)精度。4.3.5 共軌壓力傳感器共軌壓力傳感器 如圖2-5所示裝在燃油共軌的側面 用于測量共軌中的燃油壓力，其中焊有一片貴金屬簿膜作為傳感元件，在它上面應用薄膜技術制有測量電阻，通過傳感器殼體中的專用

32、集成電路上集成的平衡電路、補償電路和計值電路，即可輸出與共軌燃油壓力相對應的電信號。這與眾所周知的直噴式柴油機共軌噴油系統(tǒng)用的共軌壓力傳感器極為相似，只是工作壓力范圍不同而已4.3.6 點火系統(tǒng)現(xiàn)代缸內直噴式的點火系統(tǒng)普遍采用分缸獨立高能點火系統(tǒng)，各缸的高能點火線圈直接與火花塞相連。與現(xiàn)代先進的進氣道噴射無異，但是對火花塞提出了比進氣道噴射更高的要求：1）高的耐熱性能：為了實現(xiàn)分層燃燒，混合汽應有足夠的時間暴露在火花塞觸點周圍，點火點應盡量深入到易于點燃的足夠濃的混合汽區(qū)域，并且為了保證穩(wěn)定可靠地點燃，火花塞電極周圍處于著火界限內的混合汽區(qū)域應足夠大，因此缸內直噴式的火花塞要位于燃燒室較深的部

33、位，其端部的溫度也要比進氣道噴射更高，因而必須具有更高的耐熱性能。為了使火花塞能夠更好地散熱，采用以下措施：采用突出的金屬殼來降低接地電極的溫度；采用銅芯接地電極來傳熱2）高的抗積炭性能：分層燃燒時，較濃的混合汽集中在火花塞周圍，特別是油束引導的分層燃燒過程噴射的油束會直接碰撞到火花塞，導致火花塞更容易積炭，這將會降低火花塞的絕緣性能而引起漏電，從而導致火花塞不點火，因此缸內直噴式用的火花塞應具有自潔能力和高的抗積炭性能。為此，采用以下措施來提高火花塞的抗積炭性能：采用直徑較小的直形絕緣體末端改善自潔能力；減小火花塞間隙防止積炭；采用兩段直徑中心電極來改善自潔能力；3）高的點火性能和耐久性：為

34、了實現(xiàn)分層稀燃，必須確保在稀混合汽中穩(wěn)定可靠地點火，因此要求火花塞具有高的點火能量和較長的火花持續(xù)時間，并用銥合金的觸點來提高火花塞的耐久性。4-9示出了目前缸內直噴式使用的兩種火花塞：銥合金電極的標準型火花塞和半表面放電型火花塞。它們與進氣道噴射使用的火花塞是有區(qū)別的，在維修保養(yǎng)時絕不能任意換用。5 大眾1.8tsi發(fā)動機數(shù)據(jù)流分析圖5-1中的140-3組數(shù)據(jù)為缸內直噴發(fā)動機高壓系統(tǒng)所測得的在怠速條件下的實際壓力值，規(guī)定值為3842bar，這個數(shù)據(jù)是缸內直噴發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)的核心值，如果數(shù)據(jù)不在規(guī)定值內時將影響發(fā)動機的工作。圖5-11.8tsi發(fā)動機數(shù)據(jù)流當發(fā)動機熄火后，油軌壓力會由怠速時

35、的38-42bar緩慢上升到130bar，以建立起滿足啟動需要的油壓。002-3組數(shù)據(jù)是平均噴油時間（噴油嘴針閥打開的時間，單位是毫秒，時間越長噴油量越大），在怠速運轉下為1.02ms，發(fā)動機轉速上升后變?yōu)?.77ms，而進氣道噴射的汽油發(fā)動機怠速運轉下一般為2.5ms左右。這也說明了缸內直噴發(fā)動機具有很好的燃油經濟性。6 故障案例分析6.1 途觀發(fā)動機故障燈亮故障現(xiàn)象：一輛2011年產2.0tsi，行駛里程500km。用戶反映該車發(fā)動機故障警告燈亮。檢查分析：維修人員用故障診斷儀讀取發(fā)動機控制單元的故障碼，故障碼顯示“氣缸列1進氣翻板不能關閉，偶發(fā)”。故障碼可刪除。刪除故障碼后試車，不久同樣

36、的故障碼再次出現(xiàn)，但故障燈暫時未點亮?；氐杰囬g后，在發(fā)動機怠速運轉的情況下，觀察翻板位置傳感器的數(shù)據(jù)。反復地快速踩踏加速踏板時，可以看到進氣歧管中翻板位置的變化情況。對的進氣翻板運動規(guī)律進行對比，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律完全一致。那么為什么故障碼指出的是氣缸列1進氣翻板不能關閉呢?通過反復試車發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，那就是發(fā)動機在怠速運轉時，無論怎樣改變發(fā)動機轉速，都不會產生故障碼，故障碼總是在路試中出現(xiàn)的。分析這一現(xiàn)象背后的原因，筆者認為在怠速運轉時，由于發(fā)動機處于空載狀態(tài)，其輸出扭矩僅用于克服自身的泵氣阻力，因此其進氣量實際上是很小的。即使是在提高發(fā)動機轉速時，由于高轉速的持續(xù)時間極短，所以進氣歧管中的平均空氣流

37、量也較低。而在路試中，由于發(fā)動機要正常輸出扭矩，所以這時進氣歧管中的空氣流量要比怠速時大得多。在這2種情況下，進氣翻板所受到氣流的壓力是大不一樣的。由此可見，問題有可能出在翻板的驅動部分。6-1 進氣歧管風門翻板機構查看氣缸列1進氣翻板的結構 6-1 ，可以看出進氣翻板是由氣動元件來驅動的。氣動元件是由真空單元產生動力的，其真空源并非取自進氣歧管，而是由獨立的機械真空泵來產生。用手動真空泵檢查真空單元，發(fā)現(xiàn)真空保持不住。比較另一個真空單元，未見同樣的現(xiàn)象，說明氣缸列1進氣翻板的真空單元存在漏氣故障。故障排除：更換氣缸列1進氣翻板的真空單元，故障排除?；仡櫩偨Y：在故障診斷過程中，有些零件的工作情況不是很直觀，測量起來也比較繁瑣。在這種情況下，通過原理分析，往往可以為診斷工作指明正確的方向。6.22011年產途觀，行駛里程3000km，發(fā)動機無法啟動，托車至我站。檢查分析：維修人員用5052專用診斷儀讀取故障碼，如圖6-2所示。故障碼為油軌/系統(tǒng)壓力-過低，為偶發(fā)故障。5052進入01-11-140組讀取數(shù)據(jù)值發(fā)現(xiàn)高壓系統(tǒng)壓力為2.57bar，如圖6-3所示，正常值應該不低于38bar。圖6-2故障代碼圖6-3燃油系統(tǒng)高壓端實際壓力值用油壓測量儀檢查低壓系統(tǒng)