專業(yè)技術(shù)資料路虎柴油車系共軌噴射系統(tǒng)

1、技術(shù)資料路虎柴油車系共軌噴射系統(tǒng)一當(dāng)前柴油機(jī)發(fā)展的狀態(tài)。提高在發(fā)動機(jī)最低速的扭矩。輕量化設(shè)計下的功率輸出。通過測量進(jìn)氣系統(tǒng)和燃油噴射以及燃燒室的改進(jìn)提高功率輸出。減少燃油消耗。高壓噴射。極低噪聲和排放，特別是NOX 由于上述，必須在混合氣形成和燃燒室改進(jìn)，可通過更高壓力的噴射和更精確以及更靈活的噴射方式，例如壓電方式的噴油器。這主要時它的更短的切換時間和噴油量的更精確的控制。二壓電效應(yīng)之所以叫 piezo electric effect, 是該原理在 1880 年的發(fā)明人的名字（ Pierre 和 Curie）來的，來自希臘詞 piezein，翻譯為pressing。壓電效應(yīng)可清楚的解釋為在石

2、英晶體（quartzcrystal）上施加壓力 .在常規(guī)狀態(tài)下， 其對外的電特性呈中性，即帶電原子（離子）是平衡的（如圖A ）。當(dāng)從外界施加壓力與石英晶體上時，晶體的晶格變形，離子移位產(chǎn)生一個電壓（如圖 B）。若反過來，當(dāng)施加一個電壓，將導(dǎo)致晶體的形變，產(chǎn)生形變力（如圖C）當(dāng)今，壓電陶瓷材料廣泛的應(yīng)用在壓電晶體的特殊研究和工程材料的發(fā)展上。從應(yīng)用上來講，分為直接壓電效應(yīng)和間接壓電效應(yīng)。直接壓電效應(yīng)（傳感器） /間接壓電效應(yīng)（執(zhí)行器） 。當(dāng)用于執(zhí)行器時，固態(tài)材料將電氣電壓轉(zhuǎn)換為機(jī)械變形，例如當(dāng)壓電元件被暴露在一個電場中時將產(chǎn)生形變。 。若此時元件被限制變形，將產(chǎn)生一個彈性電壓（ elastic

3、voltage）.這將在裝置上產(chǎn)生一個力，該力阻止壓電元件變形。 。結(jié)論：作為執(zhí)行器，由于一個電壓被施加給壓電元件，電能被轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。如噴油器。三在壓電式共軌燃油噴射系統(tǒng)中的壓電效應(yīng)的應(yīng)用。在此類共軌系統(tǒng)中，間接壓電效應(yīng)應(yīng)用于控制噴油器的開啟。電能量（ ECM 的驅(qū)動信號）通過元件的形變轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量。由形變產(chǎn)生的力確定了噴油器針閥的提升。 。單個元件產(chǎn)生的形變（位移）非常小，因此將多個元件連接在一起克長生較大的位移，所以叫做元件堆 (stack)。為產(chǎn)生需要的位移以控制噴油器的針閥提升，噴油器中的壓電執(zhí)行器由大量的陶瓷膜（約 0.1mm 厚）疊加成約 45mm 高以產(chǎn)生針閥提升所需的位移（

4、約 0.08mm ） .。壓電控制噴油器的切換時間比傳統(tǒng)的電磁驅(qū)動的噴油器快 4 倍。因此其對噴油量的計量更精確，例如在預(yù)噴 （ pilot injection ）可提供非常小的噴油量 （約1mm3）四系統(tǒng)概述。同其他共軌系統(tǒng)一樣，使用一個油軌用于安裝噴油器和高壓燃油的存儲和消除壓力波動。壓電式共軌系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1 高達(dá) 1500bar 的高壓噴射2 非常短的切換時間，小于0.2ms 以便控制預(yù)噴和主噴之間非常短和可變的時間隔。3 進(jìn)行快速和精確的燃油計量4 由于利用壓電效應(yīng)，減少所需的噴射器驅(qū)動能量。5 簡單的電流控制使系統(tǒng)具有高的電磁兼容性和減少對故障的敏感性一般工作過程整個系統(tǒng)由高壓系統(tǒng)（高

5、壓泵、油軌、油壓傳感器、高壓管、 壓電控制的噴油器）和低壓系統(tǒng) （燃油供給、回油管、濾芯、油泵模塊和用于放氣的手動泵）組成。高壓泵體中還包括高壓泵輸油泵、燃油計量閥（VCV ），壓力調(diào)節(jié)閥（ PCV ）。燃油由輸油泵從燃油箱吸入送至燃油計量閥VCV ， VCV 調(diào)節(jié)進(jìn)入高壓泵的燃油量。高壓泵通過壓力調(diào)節(jié)閥 PCV 調(diào)節(jié)油軌油壓 (最大至 1500bar)輸送經(jīng)燃油至油軌，在油軌中燃油被存儲并提供給噴油器。噴油器直接由控制。同其他共軌系統(tǒng)一樣，可針對來自發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的不同輸入?yún)?shù)允許對燃油噴射點(diǎn)、燃油壓力和噴油量進(jìn)行自ECM由選擇。噴射過程包括預(yù)噴和主噴，甚至可在每個噴油循環(huán)中包括多達(dá) 5 次

6、的噴射過程（ 2 個預(yù)噴以改善發(fā)動機(jī)的噪聲和排放、一個主噴、 2 個后噴（附加噴射）等） 。多余的燃油經(jīng)過較長的收集管（帶一個燃油溫度傳感器）和回油管返回油箱。高壓油管和油軌彎曲的高壓油管不允許改變，即使在維修中，由于密封錐面由于在扭緊過程已經(jīng)塑性形變，因此必須更換。噴油器壓電式噴油器決定了噴油開始點(diǎn)和噴油量。壓電執(zhí)行器直接由 ECM 控制，驅(qū)動電壓約 70130V 。每個工作循環(huán)至少包括一個用于減少燃燒噪聲的預(yù)噴和一個主噴。噴油器頭部（圖中 A ）有一個壓電執(zhí)行器 ,和一個液壓伺服器（ B）和一個針閥（ C）。注意：在維修過程中，不允許分解噴油器當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，不得拆下線束接頭，若在放電過程

7、電流切斷可能使執(zhí)行器保持在膨脹狀態(tài)，針閥開啟連續(xù)噴射而損壞發(fā)動機(jī)。噴油器編碼如圖，噴油器的編碼標(biāo)記在噴油器的頭部。在生產(chǎn)工廠，由于沒有在成品發(fā)動機(jī)上制造公差（選配方式） ，所以沒有標(biāo)記識別號。新的噴油器可安裝在任意氣缸，不需要配置和與ECM 適應(yīng)。（看路虎的要求）。 制造廠編號 PSA 零件號生產(chǎn)日期（ A=2001 ） 月份（ A=1 月， B=2 月） 日期（ 1-31） 零件號（噴油器的結(jié)構(gòu)和說明見供油系統(tǒng)課件）工況說明A 起動：在起動中，油軌壓力至少應(yīng)在150bar，低于此值，噴油器將不被驅(qū)動。 B 停機(jī)：在發(fā)動機(jī)停止后，壓電執(zhí)行器將不被接合。噴油器中連接控制室和回油道的菌型閥（1）使

8、燃油回流，針閥（ 2）在彈簧力下關(guān)閉。非常少量的燃油直接從高壓側(cè)回流以便潤滑針閥和針閥導(dǎo)管（3）。在系統(tǒng)中沒有殘余壓力保持， 燃油通過開啟的PCV 返回油箱， 系統(tǒng)中沒有壓力（與汽油機(jī)不同） 。注意：處于安全的原因，在發(fā)動機(jī)停止 30 秒后才能開始高壓系統(tǒng)的維修。低壓系統(tǒng)各種傳感器：CKP 曲軸位置傳感器： 用于轉(zhuǎn)速和氣缸位置噴油量噴油角 EGR 循環(huán)量 CMP 凸輪軸位置傳感器：確定1 缸壓縮上止點(diǎn) ECT 冷卻液溫度傳感器： 噴油量和噴油角怠速控制預(yù)熱控制 EGR 控制 MAF 和 IAT （空氣流量和進(jìn)氣溫度）：流量計為熱線式，與進(jìn)氣溫度在一體。流量計僅用于調(diào)節(jié) EGR 系統(tǒng)，不參與燃油

9、計量。但參與包括煙度限制，和在高海拔地區(qū)，ECM 根據(jù) MAF 信號確定要求的正確空/燃比，以防止過量碳煙（密度問題）。進(jìn)氣溫度用于對某些特殊限制減少進(jìn)氣溫度和特別是高海拔地區(qū)。燃油壓力傳感器在維修中切記不要從油軌上拆下傳感器主要用于：確定供油量確定噴油角調(diào)節(jié)油軌油壓燃油溫度傳感器計算噴油量和控制燃油的冷卻，在極端條件下可能進(jìn)入故障模式BARO( 大氣壓力傳感器)（可能在ECM 中）用于測量瞬時環(huán)境壓力，在高海拔地區(qū)連續(xù)下山中，較低的發(fā)動機(jī)負(fù)荷和高車速下接通預(yù)熱系統(tǒng)加熱燃燒室，防止發(fā)動機(jī)失火和冒藍(lán)煙。還與 IAT 一起用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度。 VSS 車速傳感器確定嚙合的檔位， 優(yōu)化駕駛特性和控制冷

10、卻風(fēng)扇 APP 踏板位置傳感器若一個傳感器信號故障，發(fā)動機(jī)被限制在最高轉(zhuǎn)速（如2750）若兩個傳感器信號故障，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速將穩(wěn)定在 1200rpmBPP 制動開關(guān)信號：在制動且在檔，怠速時影響燃油計量 CPP 離合器開關(guān)信號燃油計量閥 （ VCV ）高壓壓力調(diào)節(jié)閥（ PCV ）在 PCV 故障時，（如連續(xù)無電流） ，油軌壓力僅可達(dá)到 50bar(起動中 )。該壓力導(dǎo)致一個彈簧的關(guān)閉力 （無電流時）噴油器每個噴射的開啟和關(guān)閉過程僅需要一個脈沖控制。根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀態(tài)，驅(qū)動電壓約70130V 。電流約8A ，充電時間約130200ms，在充電狀態(tài)，壓電執(zhí)行器膨脹（彈性力），噴油器開啟。在噴油器關(guān)閉時還

11、需要另一個電壓脈沖，放電時間和針閥關(guān)閉約200ms.預(yù)熱塞繼電器根據(jù)發(fā)動機(jī)溫度和運(yùn)行狀態(tài)以及大氣壓力，ECM 計算預(yù)熱和后加熱時間控制繼電器。 EGR 系統(tǒng)電磁閥：由ECM 根據(jù)需要的循環(huán)量以 PWM 方式控制。 噴油控制的燃油修正： 。在工作行程， 燃燒壓力作用在活塞上產(chǎn)生曲軸的加速從而引起CKP 信號的變化。在發(fā)動機(jī)低速時曲軸的加速度被用作輸入信號以對每個汽缸控制相應(yīng)噴油器。ECM 具有一個燃油修正表（特性MAP 圖）以便對應(yīng)巨大變化的速度和負(fù)荷變化。采集的不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的信息存儲在燃油修正表中，用于燃油計量。對預(yù)噴的修正調(diào)節(jié)用于各缸平穩(wěn)性控制策略一保持燃燒噪聲在限值內(nèi)。 。為在預(yù)噴階段調(diào)

12、節(jié)噴油量，根據(jù)ECM 的設(shè)定數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)，將噴射最大可能的預(yù)噴量。若實(shí)際值超出ECM 特性 MAP 中的限值（過低） ，則平穩(wěn)性策略將提高此時的預(yù)噴量以減少燃燒噪聲。修整后的數(shù)據(jù)也被存儲在ECM 的 MAP 圖中。燃油壓力控制。 VCV 閥調(diào)節(jié)根據(jù) ECM 發(fā)出的 PWM 信號進(jìn)入高壓油泵的燃油量。 而 PCV 閥按照發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對油壓進(jìn)行優(yōu)化。最大壓力（15001650bar）僅出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速和全負(fù)荷時（ 40004500rpm ）.。燃油壓力傳感器連續(xù)通知ECM 穩(wěn)定的油壓信息。若發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于 4000rpm ，壓力必須減下來。若ECM 控制 VCV 和 PCV閥降低了壓力，則VC

13、V 閥關(guān)閉， PCV 閥打開。由于使用的PWM 。因此可得到不同的控制電流而使閥在不同位置。此時壓電執(zhí)行器也被ECM 以相應(yīng)的電壓脈沖驅(qū)動以減少壓力。充電時間始終保持足夠以膨脹壓電執(zhí)行器以使燃油回流，但不管如何，電流又保持在足夠小的范圍，所以針閥不會被提升和產(chǎn)生不希望的噴射。發(fā)動機(jī)停止后的壓力減小。在發(fā)動機(jī)停機(jī)后，燃油壓力減小方式同上。即打開關(guān)閉VCV 閥，打開 PCV 閥在幾秒中內(nèi)完成減壓。由于通過打開的PCV 閥，燃油回流油箱，系統(tǒng)中沒有殘余壓力。故障由于此系統(tǒng)中的高壓部分沒有安全泄壓閥，當(dāng)高壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，處于低壓側(cè)的 VCV 閥由于處于無電狀態(tài)而關(guān)閉，高壓側(cè)的PCV 閥打開以減小壓力

14、。預(yù)熱塞控制儀表上的預(yù)熱指示燈點(diǎn)亮的時間通常短于預(yù)熱塞工作的時間。在某些情況下，（如高于0），盡管預(yù)熱塞還在工作，但指示燈已經(jīng)熄滅。一般通過CAN BUS ， ECM 發(fā)給儀表一個信號點(diǎn)亮指示燈。隨著發(fā)動機(jī)溫度的降低，預(yù)熱時間增加。大氣壓力（ BARO ）對預(yù)熱塞控制影響的主要區(qū)別在海拔高度，例如當(dāng)： ECT=60 ，BARO=0.95bar ，預(yù)熱塞關(guān)閉 ECT=60 , BARO 小于 0.9bar, 預(yù)熱塞被開啟。 。后預(yù)熱取決于汽車如何行駛，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油量也是同樣扮演重要原則。若每個活塞行程超過7mg且發(fā)動機(jī)溫度低于 20，則在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 110025rpm 之間后預(yù)熱工作。當(dāng)噴油

15、量稍多而發(fā)動機(jī)溫度較低，則根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，后預(yù)熱也會工作。 例如，若每活塞行程噴油 14mg，發(fā)動機(jī)溫度低于 0，則在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 11001500rpm 之間，后預(yù)熱也啟動。 。當(dāng)在下山且發(fā)動機(jī)低負(fù)荷且在高海拔地區(qū)，為防止發(fā)動機(jī)失火和冒藍(lán)煙，后預(yù)熱也將啟動。一般來講，后預(yù)熱被用于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速最大至3500rpm( 取決于噴油量和發(fā)動機(jī)冷卻液溫度)。 EGR（廢氣再循環(huán)系統(tǒng)） 。廢氣再循環(huán)在部分負(fù)荷進(jìn)行。循環(huán)量由ECM 精確控制。當(dāng) EGR 閥打開，廢氣再循環(huán)進(jìn)行時，會直接影響MAF 傳感器的測量。在循環(huán)過程中， MAF 測量的減少量精確的對應(yīng)廢氣再循環(huán)的值。若循環(huán)量過大，則吸進(jìn)的空氣質(zhì)量下降到某

16、個限值，則ECM 將減少循環(huán)量， 這是一個閉環(huán)控制。在高海拔地區(qū)， 由于空氣密度的下降，同樣空氣體積下，進(jìn)氣質(zhì)量和廢氣再循環(huán)量也同樣減少。在監(jiān)測點(diǎn)， EGR 流量的估算是根據(jù)空氣流量讀值和根據(jù)速度密度方式計算的總質(zhì)量流量的差來決定，然后再將估算值與期望值比較以確定是否不足或超量。系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)將連續(xù)監(jiān)測下述傳感器和執(zhí)行器的正確工作狀態(tài)CKP 傳感器 CMP 傳感器燃油壓力傳感器VCV 閥（燃油計量）PCV 閥（高壓調(diào)整）上述傳感器和執(zhí)行器之一有故障，傳感器將被 ECM 停機(jī)。另外下述情形也會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)停機(jī)： 由于噴油器開啟時間超過系統(tǒng)計算的值（如噴油器損壞、 卡滯，過大的泄漏）導(dǎo)致油軌中的壓力下

17、降監(jiān)測到噴油器在充放電中的壓電執(zhí)行器存在故障壓電式共軌系統(tǒng)的診斷當(dāng)進(jìn)行診斷時，下述步驟被建議A 影響的子系統(tǒng)和部件例如發(fā)動機(jī)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)氣系統(tǒng)，低壓和高壓系統(tǒng)，EGR 系統(tǒng)，增壓器，氧化性催化器，發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)，噴油器，傳感器和執(zhí)行器 B.低壓系統(tǒng)的檢查： 檢查線路是否短路或開路執(zhí)行輸油泵的測試斷開 VCV 和 PCV 上的電氣接頭，斷開高壓泵的回油管轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)至少 15 秒（約 250rpm），用一個容器測量回油管的回油量比較測量值和標(biāo)準(zhǔn)的最小供油量（例如 100ml/min ）高壓調(diào)節(jié)閥如由于高壓調(diào)節(jié)閥或線路故障，油軌中壓力不足或無壓力，則發(fā)動機(jī)不能啟動或啟動后迅速失速檢測前提：低壓系統(tǒng)正

18、常，高壓管路和接頭無泄漏。檢查線路是否短路或開路根據(jù)手冊進(jìn)行高壓調(diào)節(jié)閥的檢測測量電磁閥的直流阻抗，在接頭端測量電壓 在起動過程中測量工作電流 癥狀：油軌壓力在起動時僅約 50bar 發(fā)動機(jī)不能起動或起動后失速高壓泵和燃油計量閥（ VCV ）測試前提：低壓系統(tǒng)正常高壓管和接頭無泄漏高壓壓力調(diào)節(jié)閥已檢測過先檢查線路根據(jù)手冊執(zhí)行檢測：測量燃油計量閥的阻抗，測量斷開的接頭上的電壓在起動時檢查工作電流在起動時測量回油管回油量噴油器檢查檢測前提：低壓系統(tǒng)正常高壓管和接頭無泄漏高壓調(diào)節(jié)閥、高壓泵、燃油計量閥已檢查過燃油壓力傳感器被檢查過（根據(jù)手冊）檢查：噴油器的電容和阻抗檢查噴油器的回油量（must only be drops- 必須是油滴）（噴油器磨損或有贓的顆粒，會導(dǎo)致回油量超過標(biāo)準(zhǔn)或噴油器始終開啟，將導(dǎo)致油軌中不能建立起足夠的壓力）噴油器高泄漏和卡滯在開啟位置檢測前提：發(fā)動機(jī)溫度至少在80，關(guān)閉所有電氣負(fù)荷和空調(diào)檢測：（按照手冊進(jìn)行）停止發(fā)動機(jī)，測量噴油器接頭測量電容和阻抗，檢查線路接頭必要時進(jìn)行，進(jìn)