【正文】 12 徑向柱塞分配泵 第三代 —— 時(shí)間 — 壓力控制式 也稱高壓共軌系統(tǒng) ，這種系統(tǒng)包括了高壓共軌系統(tǒng)和中壓共軌系統(tǒng)這是 20世紀(jì) 90 年代國外最新推出的新型柴油機(jī)電控噴油技術(shù)。博世公司于 1995 年發(fā)表了用于轎車的高壓共軌系統(tǒng)，采用徑向柱塞轉(zhuǎn)子式供油泵，噴油器電磁閥采用球閥結(jié)構(gòu)。長城汽車與博世公司開發(fā)出了高壓共軌柴油發(fā)動機(jī)，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統(tǒng)的汽車。 國外公司與中國企業(yè)競爭已不占絕對優(yōu)勢，相對于汽油機(jī)而言，國內(nèi)在電控柴油機(jī)方面與國外差距相對較小。如無錫油泵油嘴研究所研發(fā)的共軌系統(tǒng)已在無錫公交使用，同時(shí)國內(nèi)從事電控柴油機(jī)研發(fā)的企 業(yè)數(shù)量較多，因而國內(nèi)在電控柴油機(jī)市場今后一定會有所作為。還有，對于中重型車輛，在國 Ⅲ 階段已開始實(shí)施共軌、單體 泵等技術(shù)路線。 圖 14 國外電控高壓共軌柴油機(jī) 德國 Bosch 公司于 20xx 年推出了第三代使用壓電噴油器的高壓共軌電控噴射系統(tǒng)。 Bosch 正在研究帶壓力擴(kuò)大器的共軌燃油概念系統(tǒng)。第一章 緒論 5 Multec DCR 設(shè)計(jì)獨(dú)特的噴油器是帶有平衡控制和反饋控制的電磁閥噴油器 !其響應(yīng)迅速并能精確計(jì)量燃油。噴嘴的開啟和關(guān)閉完全由噴油器控制腔中的壓力和共軌壓力的差值決定，改變施加在三通閥上的電脈沖寬度，可以控制噴油量；改變?nèi)ㄩy上的電脈沖發(fā)生時(shí)刻，可控制噴油定時(shí)。在控制策略上，目前國內(nèi)主要采用經(jīng)典的 PID 控制方淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 法，這種方法原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性好，但存在需要在不同工況下反復(fù)調(diào)節(jié)和不能在線調(diào)節(jié)等缺點(diǎn)。自從 1991 年日本電裝公司發(fā)表 ECD— U2 高壓共軌論文以來，國外燃油制造商紛紛投入具額的資金和人力來開發(fā)共軌技術(shù)。第二代共軌技術(shù)可根據(jù)發(fā)動機(jī)需求來改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能，帶有控制油量的油泵，壓力達(dá)到 160MPa。在主噴射前的百萬 分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴入汽缸壓燃，預(yù)熱燃燒室。第三代高壓共軌帶有壓電直列式噴油器。此套帶有壓電式高壓共軌技術(shù)使帶預(yù)噴射和后噴射噴油率的曲線更加自由。因?yàn)樗淖兞藗鹘y(tǒng)的機(jī)械式噴油系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，使噴射壓力的產(chǎn)生完全獨(dú)立于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和噴射過程，真正地實(shí)現(xiàn)了噴油壓力、噴油時(shí)刻、噴油量和多次噴射的獨(dú)立及柔性控制，從而實(shí)現(xiàn)與發(fā)動機(jī)的完 美匹配，大大提升了柴油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放及噪聲方面的綜合性能。 （ 4）自由調(diào)節(jié)噴油率。 （ 8）控制參數(shù)多，控制精確。 （ 12）適用范圍廣。推遲噴油定時(shí)的方法求得 NOx 和 PM(顆粒 )的折中關(guān)系。 ECU 計(jì)算出目標(biāo)噴 油量，計(jì)算出噴油裝置需要的供油時(shí)間，并向驅(qū)動單元發(fā)送驅(qū)動信號，從而控制噴油量。由于工作油對提前機(jī)構(gòu)的作用，改變?nèi)加蛪核屯馆喌南辔唤?，或提前、或延遲，從而控制噴油定時(shí)。 自我故障診斷功能就是由 ECU 監(jiān)視、發(fā)現(xiàn)電子控制系統(tǒng)中故障產(chǎn)生的位置，并向駕駛員或修理人員提供故障信息的功能。高壓共軌發(fā)動機(jī)由以下 2 大部分組成：燃油系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)（如圖 21）。 （ 3）噴油器 —— 噴油器是由電磁閥控制的噴油閥，由 ECU 控制電磁閥控制其開關(guān)，從而控制電磁閥的噴油時(shí)間和噴油量。 主要傳感器有： （ 1）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器） 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，凸輪軸轉(zhuǎn)速器確定發(fā)動機(jī)工作順序。 （ 6）共軌壓力傳感器 采集共軌內(nèi)的燃油壓力，進(jìn)行反饋，控制共軌內(nèi)的燃油壓力。德國博世公司從推出第一代、第二代柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)后，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第三代高壓共軌噴射系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)工作時(shí)，高壓油泵上自帶的齒輪泵通過負(fù)壓從油箱中吸油，并以一定的壓力（約 5～ 7bar）將過濾后燃油送入高壓油泵。當(dāng)發(fā)動機(jī)燃油耗盡時(shí)，進(jìn)行油水分離器內(nèi)的排水工作，更換燃油濾清器后，重新啟動發(fā)動機(jī)前要先按壓手動輸油泵直到按不動為止。輸油泵出現(xiàn)故障時(shí)無法給高壓泵提供足夠的燃油，這會造成高壓過低使發(fā)動機(jī)無法正常工作或無法成功啟動。齒輪泵的吸入壓力為 —70~— 30KPa，該壓降來自燃油濾清器的過濾阻力（如圖 26）。齒輪泵的任務(wù)是向高壓油泵供給足夠的低壓燃油，安裝在高壓油泵泵體后端，依靠位于高壓油泵凸輪軸末端的齒輪來驅(qū)動，它的轉(zhuǎn)速是高壓油泵 2． 85 倍。 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 共軌管的主要作用是蓄壓和分配燃油，阻尼燃油壓力波動同時(shí)還限制最高燃油壓力，使之不超過安全限值。當(dāng)壓力限制閥打開后，它仍能將軌壓維持在一個(gè)正常范圍（如 700～ 800bar），讓車輛在故障情況下仍能繼續(xù)運(yùn)行至維修站點(diǎn)，即跛行回家。 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 15 圖 210 噴油器結(jié)構(gòu) 圖 211 噴油器工作過程 電控高壓共軌柴油機(jī)的主要電氣元件 電控高壓共軌柴油機(jī)電氣元件主要包括傳感器部分、 ECU、執(zhí)行器部分（如圖212）。 功用：曲軸位置傳感器（ CKPS）又稱轉(zhuǎn)速傳感器，檢測曲軸轉(zhuǎn)角位移，給ECU 提供發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和曲軸轉(zhuǎn) 角信號，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號。 圖 213 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 17 通過收集油門踏板位置傳感器信號，將重新整理后的油門信號傳往電腦，提高引擎的響應(yīng)性能，從而提高油門靈敏度，加快起步速度，提升車輛瞬時(shí)提速性能 ,避免車輛突發(fā)性前竄 ,避免發(fā)動機(jī)積碳 （如圖 214） 。 功用：燃油 通過共軌上的一個(gè)小孔流向共軌壓力傳感器，有壓力的燃油通過一個(gè)盲孔到達(dá)傳感器膜片。此外，凸輪軸 位置信號還用于發(fā)動機(jī)起動時(shí)識別出第一時(shí)刻點(diǎn)火。 圖 217 水溫傳感器 第二章 電控高壓共軌柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理 19 為了獲得空氣流量，傳感器元件上的傳感器膜片（發(fā)熱金屬鉑絲固定在薄樹脂上構(gòu)成）被中間安裝的加熱電阻加熱， 膜片上的溫度分配被與加熱電阻平行安裝的 2 個(gè)溫度電阻測量。 圖 219 空氣流量計(jì) ECU 根據(jù)各種傳感器傳來的發(fā)動機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)信息，進(jìn)行計(jì)算、分析、發(fā)出控制指令，對噴油時(shí)間、噴油量、噴油率、噴油壓力進(jìn)行控制。 （如圖 221） 輸油泵將燃油從 油箱泵吸 ,經(jīng)過帶有油水分離裝置的燃油濾清器到達(dá)高壓泵的進(jìn)油口。這樣 ，柱塞腔內(nèi)的燃油被密封，它將以高于供油壓力的油壓被壓縮，油壓的升高一旦達(dá)到共軌的油壓，出油閥被打開，被壓縮的燃油就進(jìn)入了高壓循環(huán)。即使大量燃油排出時(shí)，共軌也能將其內(nèi)部壓力保持基本不變。該油管是由鋼管制成 , 通常外徑為 6mm，內(nèi)徑為 。 燃油來自于高壓油路，經(jīng)通道流向噴油嘴，同時(shí)經(jīng)節(jié)流孔流向控制腔，控制腔與回油管路相連，途徑一個(gè)受電磁閥控制其開關(guān)的泄油孔。即采用了一套液壓放大系統(tǒng) ，電磁閥打開泄油孔使得針閥控制腔壓力降低，從而產(chǎn)生控制柱塞的上下壓差，在壓差作用下打開針閥。噴油器由孔式噴油嘴 ，液壓伺服系統(tǒng)和電磁閥組成，電磁閥的開啟和關(guān)閉的時(shí)間決定了噴油正時(shí)，該電磁閥開啟時(shí)間的長短是決定噴油量大小的主要因素。如果需要松開高壓油管時(shí)必須將車靜置 15min 以上，等油軌內(nèi)的壓力下降以后才能松開高壓油管，否則油軌內(nèi)的高壓燃油噴出極有可能造成人員傷害。 當(dāng)發(fā)動機(jī)有故障發(fā)生時(shí)，故障指示燈將顯示相關(guān)信息，并且判斷如果不會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)故障惡化，控制單元就使發(fā)動機(jī)以較低的轉(zhuǎn)速和較小的負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)入所謂的跛腳回家狀態(tài)。因?yàn)?，電控系統(tǒng)要產(chǎn)生壓力更高的壓力及實(shí)現(xiàn)更精度的控制，內(nèi)部的量孔更精細(xì)，運(yùn)動元件的配合也會更精密，不潔的燃油會使共軌高壓泵失效，造成泵的壓力降低，同時(shí)還會造成噴油器的堵塞。 （ 4）油箱的油管安裝，油箱的進(jìn)油口和回油口要離的盡量遠(yuǎn) ,因?yàn)榛赜偷臏氐谌? 電控高壓共軌柴油機(jī)使用維護(hù) 23 度高，如果離得近，溫度較高的回油會進(jìn)入進(jìn)油管，使油泵的進(jìn)口的溫度越來越高，影響油泵的潤滑。 （ 6）燃油濾 清器的使用，必須使用廠家規(guī)定的燃油濾清器，不得使用劣質(zhì)濾清器，更不能使用傳統(tǒng)的燃油濾清器，否則，引起發(fā)動機(jī)無法啟動、啟動困難、功率不足的故障。 （ 10）為保障啟動機(jī)能正常工作，不要使用啟動機(jī)帶動發(fā)動機(jī)排空氣。 ECU 安裝要求在通風(fēng)情況良好、嚴(yán)禁上面有覆蓋物，以免長時(shí)間有積灰，防灰塵，會影響 ECU 的散熱情況；遠(yuǎn)離熱源，避免 ECU 的熱輻射，避免熱源產(chǎn)生熱流直接作用于 ECU；遠(yuǎn)離高頻率、高能量的聲源，如：發(fā)電機(jī)、水泵、油泵、氣泵等；應(yīng)選擇相對較高且干燥的位置，避免長時(shí)間暴 露在濕氣中，避免泡水，避免腐蝕性液體接觸到 ECU 及控制線束； ECU 附近的線束要固定可靠，防止線束的脫落或折斷；視情況考慮加裝防護(hù)罩；不能安裝在較大的廂板上；要保證 ECU安全接地；附近無強(qiáng)電磁源，確保電磁屏蔽； （ 3）整車線束的要求 由于 ECU 的供電電源由整車電源提供，博世要求，新線束 20 度條件， ECU到電源以及 ECU 到地所構(gòu)成的回路電阻小于 45 豪歐，阻值過大電壓會損失在線束上，影響到 ECU 供電電壓，冷啟動時(shí)尤為明顯，故此盡量減少線束的長度，如線束長度達(dá)到最小，要提高線束的橫截面積，并且使用質(zhì)量較高的銅芯線束 ； （ 4）線束的連接 只有在油泵的所有機(jī)械連接完成以后，最后才進(jìn)行電纜線的連接。所以，日常使用或維護(hù)要注意檢查，冷卻液一定要及時(shí)補(bǔ) 充。 36V 高電壓時(shí)只能工作 5 分鐘。 （ 4）由于大部分的插接件都是塑料材料，安裝時(shí)禁止野蠻操作，確保鎖緊裝置安裝到位，插口無異物。 （ 8）改型及自加空調(diào)的發(fā)動機(jī)，控制系統(tǒng) ECU 就會出現(xiàn)受控指令，需要重新刷寫數(shù)據(jù)。對于，小功率的發(fā)動機(jī)油量的變化，其發(fā)動機(jī)的性能影響相差較大，需要重新輸入 IQA 代碼，否則 ，控制系統(tǒng) ECU 受控執(zhí)行單元，發(fā)動機(jī)的性能會發(fā)生變化。發(fā)動機(jī)在負(fù)荷為 90%、空燃比為 :1 時(shí)燃燒效率最高 （ 2）輪胎與油耗的關(guān)系 輪胎作為汽車的關(guān)鍵承載部件之一 ,承受車輛負(fù)荷、向路面?zhèn)鬟f驅(qū)動力和制動力等作用。節(jié)油輪胎可省油。行駛同樣的距離 ,越重的車做功越多 ,也就需要更多的燃油。在速度不變的情況下 ,接合高淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 速檔時(shí) ,傳動比小發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低 ,接合低速檔時(shí) ,傳動比大相應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高。 （ 5）風(fēng)阻系數(shù) 由于現(xiàn)代汽車速度的增高 ,汽車的造型對燃油經(jīng)濟(jì)性也有重要影響 ,車速越快影響越大 ,這就是人們常說的“風(fēng)阻” 。很多人認(rèn)為風(fēng)阻只是一個(gè)微小的技術(shù)參數(shù) ,但是在實(shí)際使用中它與耗油之間的關(guān)系非常大。與汽車發(fā)動機(jī)相關(guān)的節(jié)油技術(shù)涉及兩個(gè)方面 ,一個(gè)是司機(jī)的駕駛習(xí)慣 ,一個(gè)是發(fā)動機(jī)技術(shù)上的一些局部的改裝。采用可變氣門正時(shí)及升程電子控制系統(tǒng) ,在保證扭矩增加的同時(shí)能最大限度地提高燃油的燃燒效率 ,同時(shí)綜合采用各種新技術(shù) ,以達(dá)到高效節(jié)油的目的 ,這使 CIVIC 擁有 級的動力 ,油耗卻只有 級。其燃油消耗量較點(diǎn)燃式汽油機(jī)減少 40%45%,滿足歐 IV 排放標(biāo)準(zhǔn)。采用電控技術(shù)的柴油機(jī)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)全工況范圍的性能最優(yōu)化，這是柴油機(jī)劃時(shí)代的技術(shù)突破。 （ 3）確認(rèn)故障元件后，要分析造成元件故障的原因，結(jié)合用戶的使用環(huán)境、油品質(zhì)量、操作習(xí)慣等因素判定故障原因，以避免故障現(xiàn)象再現(xiàn)。 （ 1）觀察法 通過觀察柴油機(jī)的排煙等故障特征，判斷故障情況。 （ 4）比較法 淮安信息這也技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 對某些總成或零部件，采用更換的辦法確定是否存在故障。然而，其中也并非沒有規(guī)律可循，如果我們能夠遵循故障診斷的一些基本原則，就可能以較為簡單的方法準(zhǔn)確而迅速的找出故障所在。 針對現(xiàn)象，聯(lián)系原理；善用工具，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)；由簡到繁，由表及里；按系分段，檢查分析。 （ 4）利用萬用表、示波器、線束檢查盒等工具對各 NE、 G、 PCV、 TWV 等的信號以及各傳感器的 電阻值和線束通斷等情況進(jìn)行檢查。 ： （ 1）很多軟性故障（如 ECU 故障、電路故障等）是不能憑經(jīng)驗(yàn)解決問題的，需要使用故障診斷儀器檢測故障，并根據(jù)故障碼找出故障原因后加以排除。 （ 2）失效后故障現(xiàn)象及產(chǎn)生機(jī)理： ①發(fā)動機(jī)無法起動 原因：起動時(shí)系統(tǒng)以共軌的壓力為參量來控制噴油器的動作，在共軌壓力已知的前提 下，系統(tǒng)通過控制噴油器的開啟、關(guān)閉的時(shí)刻來控制進(jìn)入氣缸的燃油量，如果失去了共軌壓力信號，系統(tǒng)便失去了燃油噴射控制的重要參數(shù)，此時(shí)，系統(tǒng)便控制發(fā)動機(jī)不能起動。 （ 1）失效模式及失效產(chǎn)生原因： ①測得的轉(zhuǎn)速不穩(wěn) 原因：傳感器上吸 附了鐵屑影響了磁通量，導(dǎo)致信號不準(zhǔn)；信號線屏蔽線破損，影響傳遞信號的準(zhǔn)確性；傳感器安裝位置不當(dāng)，使間隙超差，導(dǎo)致信號不準(zhǔn)確；飛輪齒圈節(jié)距不等，在某一個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)時(shí)測得的轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)確，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)抖動。 （ 3）檢測方法 ①外觀檢查：檢查屏蔽線是否完好（屏蔽線與兩針腳之間電阻無窮大）；檢查傳感器安裝狀態(tài)是否符合要求（氣隙間隙： – 1mm ）；拆下傳感器檢查永久磁鐵部位是否吸附有鐵屑；檢查飛輪齒圈上是否存在金屬雜質(zhì)。 （ 1）失效模式及失效產(chǎn)生原因： ①無法測得油門位置信號 原因： ECU 至傳感器之間的線路斷路； ②發(fā)動機(jī)加速無力 原因：傳感器內(nèi)部 2 套電阻之間不能夠互相檢測， ECU 無法獲得當(dāng)前油門踏板的正確位置，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)加速無力的故障現(xiàn)象；電位計(jì)中某一套電阻失效導(dǎo)致 ECU 接收到錯(cuò)誤