柴油機(jī)燃料噴射系統(tǒng)的工作原理與檢測(cè)

1、柴油機(jī)燃料噴射系統(tǒng)的工作原理與檢測(cè)08-04-26 14:41   資訊來(lái)源：汽車(chē)維修與保養(yǎng) 劉之才 尚曉梅 本文分析了柴油機(jī)電控燃料供給系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)與功能，介紹了噴油泵、噴油器的結(jié)構(gòu)與工作原理，同時(shí)講述了柴油機(jī)電控燃料供給系統(tǒng)的檢測(cè)方法。上一頁(yè)  1  2  下一頁(yè)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽油機(jī)的電控噴射技術(shù)已發(fā)展到相當(dāng)完善的程度。而直到20世紀(jì)80年代中期，國(guó)外一些大型汽車(chē)工業(yè)公司才開(kāi)始著手研究開(kāi)發(fā)電子控制式柴油機(jī)，以提高其各項(xiàng)使用性能、降低燃料消耗、降低噪聲，并滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)等要求。我國(guó)一汽集團(tuán)在2005年4月才擁有了自

2、主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并達(dá)到世界先進(jìn)水平的電控噴射的柴油機(jī).   下面以日本電器公司ECD-U2系統(tǒng)為例，介紹一下柴油機(jī)的燃料電控噴射系統(tǒng)。ECD-U2系統(tǒng)已于1995年用于日本日野公司J系統(tǒng)轎車(chē)上，同時(shí)日本三菱、五十鈴、日產(chǎn)等公司的多種車(chē)型上也有應(yīng)用。  一、柴油機(jī)燃料電控噴射系統(tǒng)的組成   該系統(tǒng)（如圖1所示）主要有噴油泵、噴油器、公共油槽、ECU及轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角位置等傳感器等。此系統(tǒng)通過(guò)各傳感器檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的轉(zhuǎn)速、油門(mén)、水溫等信號(hào)，由ECU來(lái)決定燃油的噴油量、噴油時(shí)刻、噴油壓力，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行最佳；并且ECU不斷進(jìn)行自我檢測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)有任何異

3、常，就會(huì)發(fā)出警告信號(hào)提醒駕駛員，同時(shí)ECU具有自我保護(hù)程序，能自動(dòng)地停機(jī)或使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入安全的作業(yè)模式運(yùn)行。   系統(tǒng)的工作過(guò)程如圖2所示。高壓燃油油壓由噴油泵產(chǎn)生，通過(guò)公共油槽進(jìn)入到各噴油器中，噴油的開(kāi)始與結(jié)束是由噴油器中的電磁閥（TWV）控制噴油器針閥的開(kāi)與閉來(lái)實(shí)現(xiàn)的。  二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能       1、NE(轉(zhuǎn)速)傳感器：NE傳感器的主要功能是用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的，是電磁式傳感器。ECU接受此信號(hào)后控制噴油器的噴油時(shí)間。此傳感器安裝在飛輪殼上。   2、G（曲軸轉(zhuǎn)角位置）傳感器

4、：G傳感器的主要作用是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角位置的，也是電磁式傳感器。ECU接受此傳感器的信號(hào)后確定噴油的開(kāi)始時(shí)刻。G傳感器安裝在噴油泵上。   3、公共油槽：噴油泵將高壓柴油送至公共油槽（如圖4所示），公共油槽將其送至各個(gè)汽缸的噴油器中。公共油槽中的油壓由油壓傳感器檢測(cè)，并將信號(hào)傳至ECU，保證油壓與發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下所需要的壓力相吻合。系統(tǒng)油壓一般控制在120130MPa。當(dāng)油壓高了以后，ECU控制PCV閥打開(kāi)，噴油泵停止供油；當(dāng)油壓低到一定程度時(shí)，ECU控制PCV閥關(guān)閉。   4、壓力傳感器（如圖4所示）：壓力傳感器用于檢測(cè)公共油槽的油壓

5、，并將檢測(cè)到的信號(hào)傳給ECU，由ECU控制PCV閥的開(kāi)閉。壓力傳感器是一種壓變電阻式傳感器。   5、流量阻尼器（如圖4所示）流量阻尼器的作用是用來(lái)消除高壓油管中的壓力脈動(dòng)，使供給噴油器的油壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。   6、限壓閥（原理見(jiàn)圖1，安裝如圖4所示）：限壓閥在異常高壓時(shí)打開(kāi)，以釋放高壓。當(dāng)公共油槽中的壓力達(dá)到約140MPa時(shí)打開(kāi)，當(dāng)壓力下降到30MPa時(shí)又關(guān)閉，以此來(lái)維持壓力。  三、噴油泵  1.噴油泵的結(jié)構(gòu)（如圖5所示）   噴油泵由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)，PCV壓力控制閥（Pressure control

6、valve）與噴油泵一起控制燃油壓力。凸輪軸有三個(gè)峰，泵的柱塞數(shù)就可降為汽缸數(shù)的13，同時(shí)給公共油槽的加壓次數(shù)與汽缸數(shù)相同，這樣就容易達(dá)到公共油槽中的壓力平穩(wěn)。  2. 噴油泵的工作過(guò)程（如圖6、圖7所示） A. 在柱塞的下降行程中，PCV打開(kāi)，低壓油經(jīng)過(guò)PCV被吸入柱塞腔。 B. 即使柱塞進(jìn)入上升行程，只要沒(méi)有電信號(hào)流到PCV，閥就保持打開(kāi)，進(jìn)入PCV的油被回流掉，所以壓力不上升。    C. 當(dāng)需要加壓時(shí)，電控信號(hào)被送到PCV，把閥關(guān)閉，燃油的回流通路被切斷，柱塞腔中的壓力就上升，燃油通過(guò)出油閥加注進(jìn)公共油槽。即當(dāng)閥關(guān)閉

7、時(shí)，柱塞的上升行程就是要排出的油量，因此只要調(diào)節(jié)關(guān)閉閥的時(shí)間，就可以調(diào)節(jié)加注的油量和公共油槽中的壓力。 D. 當(dāng)凸輪超過(guò)最高點(diǎn)后進(jìn)入下降行程，柱塞腔中的壓力下降，此時(shí)出油閥就關(guān)閉，防止柴油回流。同時(shí)，流到PCV的電流被切斷，PCV就打開(kāi)，低壓的燃油就進(jìn)入柱塞腔，又開(kāi)始了下一個(gè)循環(huán)。四、噴油器 在每個(gè)噴油器上方有一個(gè)電控三通閥（TWV閥），如圖8所示。三通閥由內(nèi)閥、外閥和閥體組成。內(nèi)閥是一個(gè)自由活塞，外閥和電磁線圈的鐵心做成一體，由線圈通電來(lái)使外閥上下運(yùn)動(dòng)，閥體則用來(lái)支承外閥。這三部分相互配合精度很高，分別形成密封錐座A和B。隨著外閥的運(yùn)動(dòng)，A、B錐座交替關(guān)閉，三個(gè)油道兩兩交

8、替連通。電磁閥不通電時(shí)，外閥處在下面位置，B座關(guān)閉。從公共油槽中來(lái)的高壓燃油進(jìn)入噴油器座面處，也通過(guò)三通閥進(jìn)入液力活塞上方。液力活塞在公共油槽高壓燃油作用下企圖下行，噴油器針閥升不起來(lái)，噴油器不噴油。當(dāng)電控三通閥通電時(shí)，三通閥的外閥向上運(yùn)動(dòng)，A座關(guān)閉，擋住了公共油槽高壓燃油進(jìn)油口，阻止燃油進(jìn)入液力活塞上方，同時(shí)外閥上行，B座打開(kāi)，泄油道打開(kāi)，使液力活塞上方的油壓通過(guò)泄油道泄壓，噴油器針閥在公共油槽高壓燃油作用下升起，開(kāi)始噴油。 為使針閥升起速度不要太快，達(dá)到低于柴油機(jī)所需的初期噴油速率的要求，在液力活塞上方專門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)單向閥和一個(gè)小孔節(jié)流通道(如圖8)。單向閥阻止液力活塞上方燃油通

9、過(guò)，燃油只有通過(guò)小孔逐步泄出，造成液力活塞上方燃油壓力下降速度放慢，針閥升起緩慢。當(dāng)噴油結(jié)束時(shí)，三通閥斷電，在彈簧力作用下外閥向下運(yùn)動(dòng)，B座關(guān)閉，泄油道關(guān)閉，而A座打開(kāi)，亦即打開(kāi)了燃油進(jìn)入液力活塞的通道，共軌高壓燃油通過(guò)單向閥迅速加到液力活塞上方，活塞下行。由于活塞直徑比針閥直徑大得多，因此就會(huì)產(chǎn)生很大油壓力使針閥迅速關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)快速停止噴油，以滿足柴油機(jī)的要求。  三通閥通電時(shí)刻決定了噴油始點(diǎn)，通電持續(xù)時(shí)間決定噴油量大小。噴射壓力可以根據(jù)柴油機(jī)工況要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。低速低負(fù)荷工況時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)所需要的某種程度高壓。噴射壓力的調(diào)節(jié)可以完全不受轉(zhuǎn)速、負(fù)荷工況的制約。三通閥開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間

10、為0.35ms,關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間為0.4ms，三通閥全負(fù)荷能耗50W。五、系統(tǒng)的檢測(cè)方法測(cè)量燃油壓力：燃油壓力的測(cè)量指低壓回路中的壓力，高壓回路中的壓力由于壓力非常高，不能測(cè)量。其步驟為：1）拆下燃油壓力測(cè)量塞；2）接上壓力測(cè)試接頭，連好壓力表；3）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在高怠速下測(cè)出壓力；4）測(cè)量完畢后把機(jī)器恢復(fù)原樣。 當(dāng)燃油被燒干或燃油系統(tǒng)的零部件更換以后，要進(jìn)行排氣，使用手油泵進(jìn)行排氣。排氣方法：1）拆下燃油濾芯，裝滿燃油并安裝好；（注意：裝入的燃油一定要干凈，不能有臟物混入。如果沒(méi)有干凈的燃油，則不要拆下燃油濾芯，用手油泵泵入燃油。）2）拆下燃油濾芯上的排氣塞操作手油泵。手油泵泵油直到油從

11、排氣塞處冒出，裝上排氣塞，扭矩約為7898N·m（0.81.0kgm）;3）松開(kāi)供油泵上的排氣塞，用手油泵進(jìn)行排氣操作90100次，直到油從排氣塞處冒出，擰緊排氣塞，再操作幾下手油泵直到很重時(shí)，排氣塞扭矩約4.96.9N·m（0.50.7kgm）；4）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)，說(shuō)明低壓回路中的空氣沒(méi)有完全排出，重復(fù)從第2步的操作。（注：高壓回路中的空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)可以自動(dòng)排出。）檢查燃油系統(tǒng)的泄漏：由于高壓回路中的壓力很高，如果發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有燃油泄漏，有著火的危險(xiǎn)。為了使檢查方便，在檢查前要把發(fā)動(dòng)機(jī)周?chē)謇砀蓛?，特別是機(jī)油和黃油。檢查步驟如下： 1）在供

12、油泵、公共油槽、噴油嘴、高壓管周?chē)鷩娚现珓?#160;2）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在1000r/min以下運(yùn)行，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度穩(wěn)定后，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)； 3）檢查燃油硬管和燃油系統(tǒng)設(shè)備是否漏油。檢查高壓回路，特別是噴有著色劑的地方。如有漏油要立即修復(fù)，再次從第2步開(kāi)始檢查； 4）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)； 5）檢查燃油硬管和燃油系統(tǒng)設(shè)備是否漏油。檢查高壓回路，特別是涂有著色劑的地方。如有漏油要立即修復(fù)，再次從第2步開(kāi)始檢查； 6）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后給發(fā)動(dòng)機(jī)加載。安裝在機(jī)器上的情況下，可以做變速箱失速或液壓失速； 7）檢查燃油硬管和燃油系統(tǒng)設(shè)備是否漏油。檢查

13、高壓回路，特別是噴有著色劑的地方。如有漏油要立即修復(fù)，再次從第2步開(kāi)始檢查。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏油，檢查完畢。發(fā)動(dòng)機(jī)斷缸試驗(yàn)：斷缸試驗(yàn)是指切斷一個(gè)或多個(gè)缸的燃燒，通過(guò)速度變化來(lái)判斷哪個(gè)缸的燃燒有問(wèn)題。斷缸方法如下： 1）啟動(dòng)開(kāi)關(guān)ON； 2）同時(shí)按時(shí)鐘開(kāi)關(guān)、右行走開(kāi)關(guān)和工作模式開(kāi)關(guān)至少2.5s，面板顯示轉(zhuǎn)入斷缸模式，時(shí)間區(qū)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，工時(shí)區(qū)顯示汽缸數(shù)； 3）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，記錄高低怠速； 4）用下面的方法設(shè)定斷缸模式操作：按著時(shí)鐘開(kāi)關(guān)，通過(guò)操作工作模式開(kāi)關(guān)來(lái)選擇要斷開(kāi)的缸，被選到的缸數(shù)會(huì)閃亮；按著時(shí)鐘開(kāi)關(guān)，操作重舉升開(kāi)關(guān)來(lái)執(zhí)行斷缸操作。此時(shí)液晶顯示由閃亮數(shù)字變成

14、上下兩段碼。要斷開(kāi)多個(gè)缸時(shí)，重復(fù)上兩步操作； 5）記錄斷缸模式下發(fā)動(dòng)機(jī)的低怠速與高怠速，此轉(zhuǎn)速與步驟3中的數(shù)據(jù)相比較，就能發(fā)現(xiàn)哪一缸有問(wèn)題； 6）用下面的方法解除斷缸模式：按著時(shí)鐘開(kāi)關(guān)，通過(guò)操作工作模式開(kāi)關(guān)來(lái)選擇要解除斷開(kāi)的缸，被選到的缸數(shù)的上下兩段碼會(huì)閃亮。按著時(shí)鐘開(kāi)關(guān)，操作重舉升開(kāi)關(guān)來(lái)解除斷缸操作。此時(shí)液晶體顯示由閃亮的上下兩段碼變成閃亮的數(shù)字碼，要解除多個(gè)缸時(shí)，重復(fù)上兩步操作； 7）試驗(yàn)結(jié)束后，同時(shí)按時(shí)鐘開(kāi)關(guān)、右行走開(kāi)關(guān)和工作模式開(kāi)關(guān)至少2.5s，結(jié)束斷缸操作。 燃油泵無(wú)負(fù)荷供油異常故障檢查（見(jiàn)圖9）。 1）清洗濾芯與粗濾器的檢查、更換： 濾網(wǎng)一分解檢查，如有堵塞則清洗； 粗濾器在濾網(wǎng)的上游，如果濾網(wǎng)堵塞，則也要清洗粗濾器； 如果上述2步?jīng)]有解決問(wèn)題，則更換濾芯。 2） 如果低壓回路裝置有故障，檢查下列要點(diǎn)： 殘存部分燃油； 供油泵的粘接與磨損； 低壓油管的漏油與堵塞； 旁通閥故障、錯(cuò)裝； 柴油進(jìn)入油底盤(pán)(缸頭內(nèi)漏)。 3）檢查回油量的方法：（注意：回油溫度較高，超過(guò)90，小心燙傷）  拆下