【文章內(nèi)容簡介】 ① 火焰預熱塞： 火焰預熱塞又稱進氣預熱器或起動預熱器，安裝在進氣管中，在冬季用來加熱起動時進入氣缸前的冷空氣。預熱塞是空心的，經(jīng)過精確計量的微 量燃油送入空腔內(nèi)，其余的空間是空氣，空氣經(jīng)預熱塞外殼上的小孔進入預熱塞空腔。 火焰預熱塞通電時，內(nèi)部的熾熱管發(fā)熱，在 60~90s，溫度 達到 1000℃ 以上，預熱塞空腔內(nèi)的燃油蒸發(fā)，與空腔內(nèi)的空氣混合并在預熱塞內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的熱量加熱進氣管中的空氣。 ② 電預熱塞 ： 電預熱塞內(nèi)有加熱線圈，其余 的空間內(nèi)填裝絕緣的氧化鎂填料。電熱塞電源電壓一定時，溫度越低，加熱線圈的電阻越小，流過的電流就越大，溫度升高越快；溫度較高時，由于線圈電阻值加大，電流減小，因而限制了加熱線圈的溫度。 奧迪柴油電控系統(tǒng)的電加熱裝置如圖 36 所示， 繼電器 J317 和控制器 J179 由發(fā)動機控制單元 J248 控制。為預熱塞 Q10—— Q15 施加的電壓大小、供電時間長短由控制器 J179 控制，控制規(guī)律如圖 37 所示。 圖 36 奧迪 BMK 柴油共軌發(fā)動機預熱系統(tǒng) 圖 37 奧迪預熱塞溫度電流電壓示意圖 J317 供電繼電器 J179 預熱控制單元 1 段電壓 2 短電壓 3 段電壓 5V J248 發(fā)動機 ECU S 保險絲 Q10— Q15 預熱塞 13 噴油器的外觀如圖 38 所示，噴油器主要由噴油閥偶件、彈簧 、電磁閥等組成。噴油時刻和噴油量是通過閥門控制的，而燃油閥門是受電磁線圈的銜鐵控制的。電磁閥通電時，回油口打開，控制室的壓力降低，針閥腔的壓力（等于系統(tǒng)壓力）克服彈簧力和控制室壓力，打開針閥，燃油以霧狀噴入燃燒室。噴油針閥的動作不是電磁閥直接作用產(chǎn)生的，而是燃油系統(tǒng)的高壓、控制室壓力和彈簧力共同作用的結果。電磁閥間接控制噴油器針閥。 二位二通 電磁式 噴油器 圖 38 噴油器實物圖、工作原理示意圖 1 電磁線圈 2 高壓進油通道 3 控制室出油節(jié)流孔 4 控制室 5 回位彈簧 6 針閥 7 壓 力室 8 控制活塞 9 控制室進油節(jié)流孔 10 回油通道 11 二位二通電磁閥 噴油器根據(jù) ECU 送來的控制信號，將共軌內(nèi)的高壓燃油以最佳噴油時刻、噴油量、噴油速率噴入燃燒室。 二位二通電磁閥噴油器的結構如圖 38 所示，主要零件是噴嘴、控制噴油率的進油節(jié)流孔 回油節(jié)流孔 液壓控制活塞 8 和高速電磁閥。噴油器中的高速電磁閥是二位二通電磁閥。 液壓控制活塞 8 上部是控制室 4，下部是壓力室 7?？刂苹钊c噴油器殼間有回位彈簧5，彈簧力使控制活塞下行關閉噴油嘴。電磁閥通電時，控制室與低壓回油管相通，電磁閥斷電時，截斷控制 室與回油管的通道。 當二位二通電磁閥線圈中通電時開啟，控制室內(nèi)的高壓燃油經(jīng)出油節(jié)流孔流入低壓油路中，控制室中的燃油壓力降低，噴油壓力室的燃油壓力仍是高壓，壓力室中的燃油的高壓作用在控制活塞上，克服彈簧力使針閥開啟，向氣缸噴射燃油。切斷二位二通電磁閥線圈中的電流時，二位二通電磁閥關閉控制室的卸油通道，共軌內(nèi)的高壓燃油經(jīng)控制室的進油節(jié)流孔流入控制室，控制室的燃油壓力升高，控制室燃油壓力與彈簧力相加后的合力克服壓力室的壓力，使針閥下降關閉噴油嘴，噴油結束。 出油節(jié)流孔 3 和進油節(jié)流孔 9 的大小、控制室 4 容積對噴嘴的開 啟和關閉速度以及噴油過程起著決定性的影響。 出油節(jié)流孔徑 3 一定要大于進油節(jié)流孔徑 9，否則 控制室 4 內(nèi)的燃 14 油就不能排出去，控制活塞 8 不能上升，噴油孔不能打開、 不能噴油。出油節(jié)流孔 3 孔徑遠大于進油節(jié)流孔徑 控制室 4 容積小時，噴油器開啟動作 就 迅速； 在出油節(jié)流孔徑大于進油節(jié)流孔徑的情況下，加大 進油節(jié)流孔 9 的孔徑 、 減小 控制室 4 的容積 時 ， 噴油器的關閉動作 就 迅速。 如圖 39 所示（ a）為 BOSCH 共軌噴油器的結構及零件名稱；（ b）為噴嘴開啟噴油狀態(tài)；（ c）為噴嘴關閉不噴油狀態(tài)。 當電磁閥線圈 2 通電時，球閥 6 離開閥座控制閥開 啟，控制室 7 內(nèi)的高壓燃油經(jīng)出油節(jié)流孔 14 流入低壓油路中，控制室 7 中的燃油壓力降低，噴油壓力室 10 的燃油壓力仍是高壓，壓力室 10 中的燃油的高壓作用在針閥 9 上，克服回位彈簧 8 的彈簧力使針閥 9 開啟，向氣缸噴射燃油。切斷電磁閥線圈中的電流時，球閥 6 關閉控制室的出油通道，共軌內(nèi)的高壓燃油經(jīng)控制室的進油節(jié)流孔 12 流入控制室 7，控制室 7 的燃油壓力升高，控制室燃油壓力與彈簧力相加后的合力克服壓力室 10 的壓力，使針閥 9 下降關閉噴油嘴，噴油結束。 二位二通電磁閥噴油器的噴油動作總結為：電磁閥通電、泄背壓、噴油，電磁閥斷電、建立 背壓、停止噴油。 213456789111014131215供油( a ) ( b ) ( c )回油供油回油 圖 39 BOSCH 共軌系統(tǒng)噴油器 （ a）結構 （ b）噴嘴開啟、噴油 （ c）噴嘴關閉、不噴油 1 回油口 2 電磁線圈 3 銜鐵回位彈簧 4 銜鐵 5 彈簧 6 球閥、閥座 7 控制室 8 針閥彈簧 9 針閥 10 壓力室 11 噴油孔 12 控制室進油節(jié)流孔 13 供油口 14 出油節(jié)流孔 15 供電端子 二位二通噴油器包括噴油嘴（針閥組件）、液壓伺服閥（控制柱塞組件） 和電磁閥 ，如圖 310 所示 。 燃油來自于高壓共軌 ，經(jīng)通 道 4 流向噴油嘴 的針閥腔 13，同時經(jīng)節(jié)流孔 9 流向控制 柱塞 腔 8，控制 柱塞 腔 8 與燃油回 油路相連，途經(jīng) 泄油 節(jié)流 孔 7 和 電磁閥 6。 泄油 節(jié)流 孔 7 上面的 電磁閥 6 關閉時，控制柱塞腔 8 內(nèi)的壓力油作用于針閥控制活塞10 的向下的液壓力以及針閥回位彈簧 11 的向下力超過了高壓燃油在噴油嘴針 閥承壓面 作用的 向上的力，結果 針閥 12 進入閥座且將高壓通道與燃燒室隔離，關閉噴油口，不噴油 。 15 圖 310 二位二通式噴油器 ［資料來源 ： BOSCH］ 1 回油口 2 銜鐵回位彈簧 3 電磁線圈 4 供油口 5 銜鐵 6 球閥及閥座 7 節(jié)流口 8 控制柱塞腔 9 節(jié)流口 10 控制柱塞 11 針閥彈簧 12 針閥 13 針閥室 14 噴油口 當 為噴油器的電磁線圈供電時 電磁閥 6打開 ，控制 柱塞 腔 8的燃油經(jīng) 泄油 節(jié)流 孔 7流出，腔 8 內(nèi)的壓力下降，作用于控制柱塞 10 上的 向下的力液壓力消失 ，作用于噴油嘴針閥 12承壓面上的力 克服彈簧力 針閥 12 被打開，燃油經(jīng)噴孔噴入燃 燒室。 電控柴油機的噴油器，由于燃油壓力很 高，所以電磁閥不直接控制針閥 ，打開針閥所需的力不是由電磁線圈產(chǎn)生的。打開針閥的動作，是通過電磁閥泄油，使 控制腔壓力降低，從而打開針閥 的，是間接控制針閥開啟的 。 噴油器泄漏的燃油經(jīng)回 油 口 1 進入回油管，匯 同高壓泵和壓力控制閥的回油流回油箱。 噴油器工作原理為： ① 電磁閥斷電，球閥關閉，控制腔保壓，控制腔壓力 +針閥彈簧壓力 針閥腔壓力 ,針閥落座關閉，不噴油； ③電磁閥通電，球閥開啟，控制腔泄油，控制腔壓力 +針閥彈簧壓力 針閥腔壓力 ,針閥抬升開啟，噴油；針閥抬升速度取決于泄油孔與進油孔的流量差，針閥關閉的速度取決于進油孔流量； ③ 噴射響應時間 =電磁閥響應時間 +液壓、機械系統(tǒng)響應時間，噴射響應時間一般為～ 。 16 二位三通 電磁式 噴油器 二位三通 電磁式 噴油器結構示意圖如圖 311 所示，電磁閥通過打開和關閉噴油器的控制室 10 的進油、回油通道控制噴油器噴油與否。三通閥的內(nèi)閥 5 固定不動，外閥 6 能滑動，二閥同軸、精密配合，外閥移動的兩個極限位置就是開啟和關閉閥門的位置。 電磁閥線圈 7 不通電時，外閥 6 在彈簧壓力作用下處于下限位置，進油口 4 開啟，回油口 8 關 閉；共軌 3 內(nèi)的高壓油通過進油口 4 進入控制室 10，控制室內(nèi)壓力與共軌 3 壓力相同，噴油器針閥在控制室壓力和針閥彈簧的壓力作用下關閉噴口不噴油。 電磁閥線圈 7 通電時，進油口 4 關閉，回油口 8 開啟；控制室 10 油壓迅速下降，針閥室壓力遠大于針閥彈 簧彈力和控制室壓力，針閥開啟，噴油器噴油；直到電磁閥線圈再次斷電使高壓油進入控制室，噴油結束。 ECU 控制供油壓力調(diào)節(jié)閥使噴油壓力穩(wěn)定，電磁閥線圈通電開始時刻決定噴油正時，電磁閥線圈通電時間決定噴油量。 但是，由于三通閥的內(nèi)外閥間、外閥與閥體間要保持很好的配合間隙、又要相對運動，因此，燃油泄漏量較大，應用效果不佳，現(xiàn)在三通噴油器都改為二位二通 噴油器了。 噴油器參數(shù)取決于發(fā)動機的型號，表 31 為一汽某型號發(fā)動機噴油器數(shù)值。 圖 311 二位三通閥型噴油器 （ a）電磁閥不通電，不噴油 （ b）電磁閥通電， 噴油 1 針閥室 2 量孔 3 共軌 4 控制室進油口 5 內(nèi)閥 6 外閥 7 電磁線圈 8 控制室回油口 9 噴油器殼體 10 控制活塞室 11 控制活塞 12 針閥 表 31 電磁噴油器參數(shù) 名稱 單位 參數(shù) 條件 線圈電阻 mΩ 230～ 750 20℃ 提升電壓 V 48 20℃ 提升電流 A 24～ 26 設定值 25A 保持電流 A 11～ 13 設定值 12A 針閥升程 μ m 50～ 110 ———— 噴油量 mm179。 5 20MPa 噴油量 mm179。 50 135MPa 17 壓電式噴油器 逆壓電效應 逆壓電效應就是 在電介質(zhì)的極化方向施加電場，電介質(zhì)會在一定方向上產(chǎn)生機械變形或機械壓力，當外電場去除后，變形或應力隨之消失，這種將電能轉(zhuǎn)換成機械能的現(xiàn)象稱為逆壓電效應或者電致伸縮效應。 逆壓電效應的壓電元件材料為壓電單晶體或多晶體壓電陶瓷。 西門子（ Siemens）公司生產(chǎn)的壓電晶體驅(qū)動的噴油器，采用多層壓電晶體層疊構成，每層壓電晶體是厚度約為 20~200μ m 的陶瓷，層與層之間有電極，每層壓電晶體的工作電壓 100~200V，壓電晶體在電壓作用下厚度增加，增加量為壓電晶體原厚度的千分之一，全升程動作時間約為 30μ m，遠小于電 磁閥的動作時間； 電磁閥鐵芯的動作時間則較長，高速電磁閥為 3～ 4ms，慢速電磁閥可達 300～ 500ms，普通電磁閥動作時間一般為 20～ 50ms。另外壓電 晶體使用壽命也很長，可循換工作 109 次以上；質(zhì)量較好的的電磁閥工作壽命一般為 8179。 107 次，可見壓電晶體的使用壽命是電磁閥的十多倍。 在高速開關閥中常采用壓電驅(qū)動器，因為壓電驅(qū)動器有以下幾個優(yōu)點：位移控制精度高，可達 m；響應快，閥芯開關時間可達 10μ s；有較大的輸出力，能達到 ；結構緊湊，不需要鐵芯、線圈等。其缺點是輸出位移小，要獲得較 大的位移還要經(jīng)過放大；另一個缺點是需用高電壓驅(qū)動。 壓電驅(qū)動式噴油器 1． 壓電晶體驅(qū)動的柴油共軌噴油器 利用壓電元件的逆壓電效應，給壓電元件施加電壓，壓電元件變形的特點，可以制作簡單的噴油器。 ECU 給壓電元件施加電壓時，壓電元件膨脹而使噴油器針閥關閉，噴油器不噴油； ECU 不給壓電元件施加電壓時，壓電元件收縮到正常尺寸使噴油器針閥開啟，噴油器開始噴油。 發(fā)動機不工作即噴油器不噴油時，若壓電元件針閥關閉噴口，需要給壓電元件施加電壓，這樣會導致大量消耗電能，因此不選用這種控制方式而選用通電噴油斷電不噴油方式。 ECU 給壓電元件施加電壓時，壓電元件膨脹而使控制腔泄油，針閥開啟噴油器噴油；ECU 不給壓電元件施加電壓時，壓電元件收縮到正常尺寸，關閉控制腔出油口，使控制腔油壓上升，噴油器針閥關閉，噴油器噴油結束。 在燃油壓力和噴油時間一定的前提下，噴油器的噴油量與噴油器針閥的升程成正比，而噴油器針閥的升程與施加在壓電元件兩端的電壓成正比，所以通過控制施加給壓電元件電壓的大小就能夠控制噴油量。 在燃油壓力和施加給壓電元件電壓的大小都一定的前提下，噴油器的噴油量與噴油器針閥的開啟時間成正比，而噴油器針閥的開啟時間即為施加在壓電元件 兩端電壓的時間，所以通過控制施加給壓電元件電壓的時間長短就能夠控制噴油量。 大眾的 部分柴油機的噴油器使用的是壓電式噴油器。 使用壓電元件有以下特點：開始通電到針閥的液壓動作的延遲時間約為 150μs，氣缸一個工作循環(huán)的油量可采用多段噴射；多段噴油之間切換時間非常短；產(chǎn)生的力非常大；可精確地控制行程；同時，觸發(fā)電壓 110～ 148V 之間，電壓較高。 執(zhí)行元件中裝有 264 層壓電晶體，每一壓電晶體都有兩個電極線用來連接控制電路。結構簡圖如圖 312 所示。 18 62 3451789 圖 312 壓電驅(qū)動式噴油器結構 1 回油口 2 進油口 3 線端子 4 壓電元件 5 液壓連接放大器 6 控制閥 7 回位彈簧 8 針閥 9 噴油孔 壓電式噴油器局部