1.9L泵噴射系統(tǒng)TDI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理

1、前言19 L TDI泵噴射系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)該發(fā)動(dòng)機(jī)是在不帶中間軸的19L81 KW TDI發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與裝有分配式噴射系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同之處僅在于噴射系統(tǒng)。以下章節(jié)，我們將詳述泵噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能模式，并說明供油系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械部分改進(jìn)的必要性。泵噴射系統(tǒng)柴油機(jī)與分配式噴射系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)·燃燒噪音低 ·油耗低·排放清潔 ·效率高這些優(yōu)點(diǎn)得益于：·高達(dá)2050bar的噴射壓力·精確控制噴射循環(huán)·預(yù)噴射循環(huán)-4-技術(shù)規(guī)格發(fā)動(dòng)機(jī)代碼：AJM類型：4缸直列沖程缸徑：795mm955mm壓縮比：18：1混合氣

2、準(zhǔn)備：電子柴油控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分：Bosch EDC 15P燃油標(biāo)號(hào)：柴油，CN值不低于49或生化柴油(RME)排氣后處理系統(tǒng)：廢氣再循環(huán)和氧化催化轉(zhuǎn)換器,發(fā)動(dòng)機(jī)排放符合D3標(biāo)準(zhǔn)。輸出功率和扭矩曲線圖扭矩曲線比較圖得益于高達(dá)2050bar的噴射壓力和其在燃燒過程中的有利影響，發(fā)動(dòng)機(jī)在1 900rpm時(shí)就可產(chǎn)生285Nm的扭矩。4000rpm時(shí)，最大輸出功率為85KW。發(fā)動(dòng)機(jī)排量相同，但泵噴射系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)比19L 81 KW分配式噴油系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩高21。-5-泵噴射系統(tǒng)概述什么是泵噴嘴?泵噴嘴，如其名所示，就是噴油泵與控制單元和噴嘴組合在一起。同帶噴嘴的分配式噴射系統(tǒng)一樣，泵噴射系統(tǒng)有

3、如下功能。·產(chǎn)生所需的高噴射壓力·按正確的時(shí)間和正確的噴油量噴油發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)缸都有一個(gè)泵噴嘴，這意味著不再需要高壓管或分配式噴射泵。-6-安裝位置泵噴嘴直接集成在缸蓋上。（左圖）泵噴嘴通過卡塊固定在缸蓋上。（右圖）固定泵噴嘴必須安裝到位。若泵噴嘴與缸蓋不垂直，緊固螺槍會(huì)松動(dòng)：結(jié)果會(huì)引起泵噴嘴或缸蓋損壞。清仔細(xì)閱讀維修手冊(cè)的安裝說明。-7-結(jié)構(gòu)-8-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪軸配有四個(gè)輔助凸輪來驅(qū)動(dòng)泵噴嘴。通過滾柱式搖臂來驅(qū)動(dòng)泵噴嘴的泵活塞。噴射凸輪有一個(gè)陡峭上升面 于是泵活塞被高速向下壓并迅速獲得一個(gè)高噴射壓力和一個(gè)平滑的下降面于是，泵活塞緩慢和平穩(wěn)的上、下移動(dòng)，允許無氣泡的燃油流入泵噴油

4、器的高壓腔。-9-混合氣的形成和燃燒要求良好的混合氣是確保燃燒效率的一個(gè)重要因素。相應(yīng)的，燃油必須在合適時(shí)刻在高壓下按正確噴油量噴射。即使最小的偏差也會(huì)產(chǎn)生高污染，高燃燒噪音或高燃油消耗。預(yù)噴射循環(huán)為確保燃燒過程盡可能平穩(wěn)，在主噴射循環(huán)開始之前，少量燃油在低壓下被噴入。這個(gè)噴射過程叫預(yù)噴射循環(huán)。少量燃油的燃燒使燃燒室內(nèi)的壓力和溫度上升。主噴射循環(huán)主噴射循環(huán)的關(guān)鍵是產(chǎn)生良好的混合氣，使燃油完全燃燒。高噴射壓力使空氣和燃油完全混合最終霧化，充分燃燒，減少排放污染并確保發(fā)動(dòng)機(jī)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。泵噴油器系統(tǒng)的噴射曲線大大符合發(fā)動(dòng)機(jī)要求，預(yù)噴射期間壓力低，接著是一個(gè)“噴射間隔”然后是主噴射循環(huán)，壓力上升。噴射

5、循環(huán)突然結(jié)束。短暫的點(diǎn)火延遲對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程是很首要的。點(diǎn)火延遲是開始噴油和燃燒室內(nèi)壓力開始上升之間的時(shí)間。若此期間噴油量火，壓力會(huì)突然上升并產(chǎn)生很大燃燒噪音。這符合主噴射油量快速點(diǎn)火的要求，叮以減小點(diǎn)火延遲。在預(yù)噴射循環(huán)和在預(yù)噴射循環(huán)和主噴射循環(huán)之間的“噴射間隔”，燃燒室內(nèi)的壓力平緩上升，而不是一個(gè)突然的壓力上升，使得燃燒噪音低，排放的氮氧化合物也少。噴射結(jié)束在噴射結(jié)束過程，壓力迅速下降和噴嘴迅速關(guān)閉是很重要的。防止燃油在低噴射壓力r以大顆粒滴入燃燒室，否則燃油不完全燃燒，產(chǎn)生很高的排氣污染。發(fā)動(dòng)機(jī)要求 泵噴嘴噴射壓力時(shí)間-10-噴射循環(huán)高壓腔充注燃油在供油循環(huán)期間，泵活塞在活塞彈簧壓

6、力作用下向上移動(dòng)，這樣使高壓腔內(nèi)容積擴(kuò)大。噴嘴電磁閥不動(dòng)作。電磁閥針閥處于靜止位置，供油管到高壓腔的通道打開，供油管內(nèi)的油壓使燃油流入高壓腔。-11-噴射循環(huán)預(yù)噴射循環(huán)開始噴射凸輪通過滾柱式搖臂將泵活塞壓下，將高壓腔內(nèi)的燃油排出到供油管。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過激活噴嘴電磁閥來起動(dòng)噴射循環(huán)，在此過程，電磁閥針閥被壓入到閥座內(nèi)，關(guān)閉高壓腔到供油管的通道。高壓腔內(nèi)開始產(chǎn)生壓力。當(dāng)壓力達(dá)到1 80bar時(shí)，壓力高于噴射彈簧壓力，噴嘴針閥上升，預(yù)噴射循環(huán)開始。-12-預(yù)噴射循環(huán)開始閥阻尼預(yù)噴射循環(huán)，噴嘴針閥行程被液力“阻尼墊”阻尼。因此，以準(zhǔn)確測(cè)量噴射量。工作過程在前13沖程，噴嘴針閥無阻尼打開，將預(yù)噴射油

7、量噴入燃燒室。當(dāng)緩沖塞堵住噴嘴殼體的內(nèi)孔時(shí)，針閥上部的燃油只能通過泄油間隙排入噴嘴彈簧室，從而形成一液力阻尼墊，限定預(yù)噴射循環(huán)的針閥行程。-13-噴射循環(huán)預(yù)噴射循環(huán)結(jié)速 噴嘴針閥打開后，預(yù)噴射立即結(jié)束。上升的壓力使收縮活塞下移，使高壓腔內(nèi)客積擴(kuò)大。 于是，壓力瞬時(shí)下降，噴嘴針閥關(guān)閉。 此時(shí)，預(yù)噴射結(jié)束。 收縮活塞的下移增加了噴嘴彈簧的壓緊程度。在接下來的主噴射循環(huán)，若想再次打開針閥，油壓必須比預(yù)噴射過程中的油壓高。-14-噴射循環(huán)主噴射循環(huán)開始噴嘴針閥關(guān)閉后短時(shí)間內(nèi)，高壓腔內(nèi)壓力立即重新上升。噴嘴電磁閥仍然關(guān)閉，泵活塞下移。約300bar時(shí)，燃油壓力高于噴嘴彈簧作用力，噴嘴針閥再次上升，主噴油

8、開始。壓力上升到2050bar，進(jìn)入高壓腔的燃油多于經(jīng)噴孔噴出的燃油。發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的噴油壓力最高，即高轉(zhuǎn)速時(shí)，噴入的油量也大。-15-噴射循環(huán)主噴射循環(huán)結(jié)束當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元停止激活噴嘴電磁閥后，噴射循環(huán)結(jié)束。電磁閥彈簧打開電磁閥針閥，燃油被泵活搴排出到供油管，壓力下降。噴嘴針閥關(guān)閉，噴嘴彈簧將旁通活塞壓回到初始位置。主噴射循壞此時(shí)結(jié)束。-16-燃油返回泵噴嘴泵噴嘴的回油管具有如下功能·冷卻泵噴嘴，來自供油管的燃油沖刷通向回油管的泵噴嘴油道。·排出泵活塞處泄出的燃油。·通過回油管內(nèi)節(jié)流孔分離來自供油管內(nèi)的氣泡。-17-供油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)機(jī)械式油泵從油箱中吸出流經(jīng)燃

9、油濾清器的燃油，并沿缸蓋內(nèi)供油管將其泵入泵噴嘴單元。不需要的燃油經(jīng)缸蓋內(nèi)回油管、油溫傳感器和燃油冷卻器返回油箱，-18/19-燃油泵燃油泵位于缸蓋上，緊挨在真空泵后面。其功能是將燃油從油箱傳輸送到泵噴嘴。兩個(gè)泵都由凸輪軸驅(qū)動(dòng)，因此稱兩泵為串聯(lián)泵。為了檢查供油管壓力，油泵上有一個(gè)用于按壓力測(cè)試儀VAS5187的接頭。燃油泵是間歇式葉片泵。對(duì)于這種形式的泵，間歇葉片被彈簧壓力壓緊到轉(zhuǎn)子上。其優(yōu)點(diǎn)是在較低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)也可供油。而旋轉(zhuǎn)式葉片泵在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)在離心力作用下葉片才能壓緊在定子上，此時(shí)方開始供油。泵體內(nèi)的油道使轉(zhuǎn)子始終處于被燃油浸潤(rùn)的狀態(tài)，從而可隨時(shí)輸送燃油。-20-燃油泵工作過程容

10、積增大時(shí)油泵進(jìn)油，容積減小時(shí)油泵輸油。燃油被吸出和泵入兩個(gè)油腔。吸油腔和供油腔通過隔斷葉片彼此分開。右上圖中，燃油被吸入腔1并從腔4泵出。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使腔1容積增加，腔4容積減小。右下圖中，另外兩個(gè)腔動(dòng)作，燃油被吸入腔2并從腔3泵出。-21-分配管分配管集成在缸蓋內(nèi)的供油管內(nèi)。其功能是等量的向各泵噴嘴分配燃油。工作過程油泵將燃油輸送到缸蓋內(nèi)的供油管內(nèi)。在供油管內(nèi)，燃油沿著分配管內(nèi)管流向1缸。燃油通過十字孔進(jìn)入分配管和缸蓋壁之間的環(huán)形管。在此，燃油與受熱燃油混合，并彼泵噴嘴強(qiáng)制流回供油管。使供油管內(nèi)流到各缸的燃油油溫一致。所有的泵噴嘴被提供相同量的燃油，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。-22-若沒有分配管，泵

11、噴嘴的油溫將會(huì)不相同。泵噴嘴強(qiáng)制流回供油管的受熱燃油在供油管內(nèi)被流動(dòng)的燃油直接從4缸推倒1缸噴嘴。結(jié)果，油溫從4缸到1缸上升，并且泵噴嘴被提供不同質(zhì)量的燃油。這將會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)不平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)并將在頭幾缸中產(chǎn)生極度高溫。-23-燃油冷卻系統(tǒng)泵噴嘴的高壓使燃油溫度提高，流回到油箱前必須將其冷卻。燃油冷卻器安裝任燃油濾清器內(nèi)，將同油冷卻，防止油箱和油位傳感器受到過熱燃油的影響。-24-燃油冷卻環(huán)路從泵噴嘴回來的燃油流經(jīng)燃油冷卻器并將高溫傳遞給燃油冷卻環(huán)路中的冷卻液。燃油冷卻循環(huán)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻環(huán)路分開，這是很有必要的，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的冷卻液溫度過高，不能將燃油冷卻。燃油冷卻環(huán)路與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻環(huán)路在膨脹罐附近相

12、通。這樣燃油冷卻環(huán)路能夠得到充注并且因溫度波動(dòng)而產(chǎn)生的體積變化也會(huì)得到補(bǔ)償。燃油冷卻環(huán)路被接通，以免較熱的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)對(duì)其產(chǎn)生有害的影響。-25-發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng)概貌-26/27-傳感器霍爾傳感器G40霍爾傳感器安裝在凸輪軸齒輪下面的齒型皮帶導(dǎo)向輪上。監(jiān)測(cè)安裝在凸輪軸齒輪上的凸輪軸傳感器輪上的七個(gè)凸齒位置。信號(hào)作用起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用霍爾傳感器產(chǎn)生的信號(hào)識(shí)別各缸。信號(hào)失效信號(hào)失效時(shí)，控制單元利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器G28產(chǎn)生的信號(hào)作為替代信號(hào)。電路-28-起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)各缸的識(shí)別起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元必須知道哪缸處于壓縮沖程以便激活相應(yīng)的泵噴嘴閥。為此目的，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元計(jì)算由霍

13、爾傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，該信號(hào)監(jiān)測(cè)凸輪軸傳感器輪上的凸齒并確定凸輪軸位置。凸輪軸傳感器輪因每個(gè)上作循環(huán)凸輪軸旋轉(zhuǎn)360。，在傳感器輪上每一缸都有一個(gè)凸齒來代表；這些凸齒相距90。為了能使凸齒代表各缸，傳感器輪上有額外的凸齒來代表1、2和3缸，相距角度也不同。工作過程凸齒每次經(jīng)過霍爾傳感器時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)霍爾電壓并傳送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。因凸齒相隔間距不同，霍爾電壓產(chǎn)牛的時(shí)間間隔也不同。據(jù)此，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元可識(shí)別出各缸并控制相應(yīng)的噴嘴電磁閥。信號(hào)模式，霍爾傳感器-29-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器G28發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器是一個(gè)感應(yīng)式傳感器，位于缸體上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測(cè)位于曲軸上的60-2-2齒

14、的傳感器輪。在其圓周上，轉(zhuǎn)速傳感器輪有56個(gè)齒和兩個(gè)2個(gè)齒的齒缺。齒缺相距180。并作為確定曲軸位置的參考標(biāo)記。信號(hào)作用發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的信號(hào)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和確切的曲軸位置。利用此信息，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元計(jì)算噴油始點(diǎn)和噴油量。信號(hào)失效若此信號(hào)失效，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。電路-30-功能快速起動(dòng)識(shí)別為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元計(jì)算來自霍爾傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用來自霍爾傳感器的信號(hào)識(shí)圳各缸，霍爾傳感器輪監(jiān)測(cè)凸輪軸傳感器輪。因?yàn)榍S感傳感器輪上的2個(gè)齒缺，當(dāng)曲軸僅轉(zhuǎn)過半圈時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就會(huì)獲得一個(gè)相關(guān)信號(hào)。通過此方式，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元在初期就可識(shí)別各相關(guān)缸的曲軸位置并激活相

15、應(yīng)的電磁閥來進(jìn)行噴射循環(huán)。信號(hào)模式，霍爾傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器-31-燃油溫度傳感器G81燃油溫度傳感器是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)。當(dāng)燃油溫度升高時(shí)，傳感器電阻值下降。傳感器安裝任油泵到燃油冷卻器間的回油管中，用于監(jiān)測(cè)油流的溫度。信號(hào)作用燃油溫度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)用來監(jiān)測(cè)燃油溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元需要這個(gè)信號(hào)來計(jì)算噴油始點(diǎn)和噴油量，溫度不同，燃油密度也不相同。另外，此信號(hào)也用來控制燃油冷卻泵開關(guān)接合。信號(hào)失效信號(hào)失效時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用來自冷卻液溫度傳感器G62的信號(hào)計(jì)算出一個(gè)替代值。電路-32- 下述傳感器已在其它與TDI發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的自學(xué)手冊(cè)中介紹過，因此，本書不再作詳細(xì)介紹。 空氣流量

16、傳感器G70 帶反向空氣流量識(shí)別的空氣流量計(jì)可測(cè)定進(jìn)氣量?？諝饬髁坑?jì)位于進(jìn)氣管內(nèi)?？諝夥宓拈_關(guān)動(dòng)作在進(jìn)氣管內(nèi)產(chǎn)生反向氣流。 帶反向空氣流量識(shí)別的熱膜式空氣流量計(jì)可測(cè)定返回的空氣流量，修正后將信號(hào)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，以便精確測(cè)量進(jìn)氣量。 信號(hào)作用 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用該測(cè)量值計(jì)算噴油量和廢氣再循環(huán)率。 信號(hào)失效 如果來自空氣流量計(jì)的信號(hào)失效，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元用一個(gè)固定值來替代。 冷卻液溫度傳感器G62 冷卻液溫度傳感器安裝在缸蓋的冷卻液接頭上。將當(dāng)前冷卻液溫度信號(hào)傳送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。 信號(hào)作用 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用冷卻液溫度傳感器信號(hào)，修正噴油量。 信號(hào)失效 若此信號(hào)失效，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用燃油溫

17、度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)修正噴油量。-33-加速踏板位置傳感器G79強(qiáng)制低檔開關(guān)F8怠速開關(guān)F60加速踏板位置傳感器安裝在腳控制板上。怠速開關(guān)和強(qiáng)制低檔開關(guān)也集成在該傳感器內(nèi)。信號(hào)作用發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用該信號(hào)識(shí)別加速踏板位置。在自動(dòng)變速箱車輛上，強(qiáng)制低檔開關(guān)告訴發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，此時(shí)駕駛員想加速。信號(hào)失效若無此信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元不能識(shí)別加速踏板位置。發(fā)動(dòng)機(jī)在很高的怠速轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，允許駕駛員將車開到附近的服務(wù)站。-34- 進(jìn)氣歧管壓力傳感器G71 進(jìn)氣歧管溫度傳感器G72 進(jìn)氣歧管壓力傳感器與進(jìn)氣歧管溫度傳感器在進(jìn)氣管內(nèi)，集成為一體。 進(jìn)氣歧管壓力傳感器G71 信號(hào)作用 進(jìn)氣歧管壓力傳感器提供的信號(hào)用下檢查增壓壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將實(shí)際測(cè)量值與增壓壓力圖上的設(shè)定值進(jìn)行比較。若實(shí)際值偏離設(shè)定值，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過電磁閥調(diào)整增壓壓力，實(shí)現(xiàn)增壓壓力控制。 信號(hào)失效 增壓壓力不能再被調(diào)節(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。 進(jìn)氣歧管溫度傳感器G72 信號(hào)作用 考慮到不同溫度下增壓空氣密度不同的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)需要進(jìn)氣歧管溫度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)來修正增壓壓力。 信號(hào)失效 若該信號(hào)失效，發(fā)動(dòng)機(jī)用一個(gè)固定的替代值