電噴柴油發(fā)動機維修技術(shù)

1、電控高壓共軌系統(tǒng) 一、概述 共軌系統(tǒng)由高壓泵、噴油管、高壓蓄壓器（共軌）、噴油器、電控單元和傳感器及執(zhí)行器組成。 共軌式噴油系統(tǒng)主要的貢獻就是將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開，通過對共軌管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速基本無關(guān)。這一柴油發(fā)動機技術(shù)的創(chuàng)新最大限度地降低了柴油發(fā)動機車型的振動和噪聲，同時將油耗進一步降低，使排放更加清潔。但共軌技術(shù)的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，一般只能達到160MPa左右。由于噴油壓力調(diào)節(jié)寬泛，采用共軌技術(shù)的柴油車能更好地適應(yīng)各種工況，起步也不會困難。 第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導致燃油的浪費和很高的燃油溫度。第一代共軌系統(tǒng)為商用

2、車設(shè)計的，最高噴射壓力為140MPa，乘用車噴射壓力為135MPa。 第二代共軌系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動機需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。帶有控制油量的油泵，噴射壓力能達到160MPa。即使在壓力較低的情況下，該系統(tǒng)也可以根據(jù)實際狀況提供適量的噴油壓力。不僅有助于降低燃油消耗，而且還可以降低燃油溫度，從而省去燃油冷卻裝置。預(yù)噴射降低了發(fā)動機噪聲：在主噴射之前百萬分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進了汽缸壓燃，預(yù)熱燃燒室。預(yù)熱后的汽缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程中進行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200250，降低了排氣中的碳氫化合物

3、。 第三代共軌系統(tǒng)帶有壓電直列式噴油器。2003年，第三代共軌系統(tǒng)面世，壓電式（piezo）共軌系統(tǒng)的壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。省去了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從20200MPa彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在，減小了煙度和NOX的排放。最高噴射壓力達到180MPa。此套采用新研發(fā)的壓電直列式噴油器的系統(tǒng)使帶預(yù)噴和后噴的噴油率曲線范圍更為自由。 與其它噴射系統(tǒng)相比，共軌系統(tǒng)把壓力產(chǎn)生與實際燃油噴射過程分離。“軌”被作為高壓蓄壓器，其內(nèi)部燃油壓力始終保持與發(fā)動機具體工況相適應(yīng)的最佳壓力。共軌系統(tǒng)可被輕易地安裝到各類不同的發(fā)動機中。除此之外，共軌系統(tǒng)還提供了更廣闊的擴展功

4、能和在燃燒過程設(shè)計上更多大的自由度，它可以使柴油發(fā)動機以更低的排放、更好的燃油經(jīng)濟性和低噪聲運行。電控共軌系統(tǒng)，是國內(nèi)專家一致認為目前水平最高、將來會占統(tǒng)治地位的一種電控系統(tǒng)。其噴油器的特殊設(shè)計，可實行靈活的多次噴射，且噴射壓力可在不同轉(zhuǎn)速和負荷條件下任意調(diào)節(jié)，給發(fā)動機帶來的好處是極為理想的指標。由于這些因素，電控共軌技術(shù)已普遍為新一代乘用車柴油發(fā)動機采用。高壓共軌系統(tǒng)示意圖二、共軌噴油系統(tǒng)主要特點 電控高壓共軌噴油系統(tǒng)與傳統(tǒng)的凸輪驅(qū)動的機械調(diào)節(jié)式噴油系統(tǒng)相比，其與柴油機匹配的靈活性要大得多，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域（用于小型乘用車和輕型載重車，每缸功率可達30 kW；用于重型

5、載重車、內(nèi)燃機車和船舶，每缸功率可達200 kW左右）。 噴油壓力可達135MPa，甚至更高。 噴油始點可變。 可實現(xiàn)預(yù)噴射、主噴射和后噴射。 噴油壓力可隨柴油機運轉(zhuǎn)工況而變化。三、共軌噴油系統(tǒng)的功能 基本功能 其基本功能是在正確時刻以精確的數(shù)量和合適的壓力控制燃油的噴射，從而保證柴油機的平穩(wěn)運行，并獲得低燃油消耗、廢氣排放和運轉(zhuǎn)噪聲。 附加功能 附加的控制和調(diào)節(jié)功能用于減少廢氣排放和燃油消耗，或提高安全性和舒適性。例如用來實現(xiàn)廢氣再循環(huán)(EGR)、增壓壓力調(diào)節(jié)、車速控制和電子防盜鎖等。普通噴油系統(tǒng)的噴油特性： 在普通的噴油系統(tǒng)，例如分配泵和直列泵中，只有主噴射而沒有預(yù)噴射和后噴射，而在電磁閥

6、控制的分配泵中僅可實現(xiàn)預(yù)噴射。普通噴油系統(tǒng)中壓力的產(chǎn)生和噴油量的計量是通過凸輪和供油柱塞來實現(xiàn)的。這種方法對噴油特性來講，會產(chǎn)生下列現(xiàn)象：噴油壓力隨轉(zhuǎn)速和噴油量的增加而升高；噴油過程中噴油壓力上升，但到噴油終了時又降低到噴油嘴關(guān)閉壓力。因此，會產(chǎn)生下列結(jié)果：小噴油量時的噴油壓力較低；峰值噴油壓力是平均噴油壓力的兩倍以上；噴油過程曲線近似于三角形，這有利于燃燒完善。峰值噴油壓力對噴油泵及其驅(qū)動裝置構(gòu)件承受的負荷具有決定性的影響。對普通噴油系統(tǒng)而言，它是燃燒室中混合氣形成質(zhì)量好壞的評價尺度。四、噴油特性 共軌噴油系統(tǒng)的噴油特性： 對理想的噴油特性，除了普通噴油特性的要求之外，還有下列要求： 對發(fā)動

7、機的任何一個工況點，噴油壓力和噴油量的確定都可以是互為獨立的。 噴油開始初期（即在噴油開始到燃燒開始之間的點火延遲期內(nèi)）的噴油量應(yīng)盡可能小。 帶有預(yù)噴射和主噴射的共軌噴油系統(tǒng)可滿足上述要求燃油噴射的型式 1、預(yù)噴射 預(yù)噴射可在上止點前40內(nèi)進行。如果預(yù)噴射的噴油始點早于上止點前40曲軸轉(zhuǎn)角，則燃油可能噴到活塞頂面和汽缸壁上使?jié)櫥拖♂尩讲辉试S的程度。預(yù)噴射時，少量燃油（14 mm3）噴入汽缸，促使燃燒室產(chǎn)生“預(yù)調(diào)節(jié)”，從而改善燃燒效率。壓縮壓力由于預(yù)反應(yīng)或局部燃燒而略有提高，因此縮短了主噴油量的著火延遲期，降低了燃燒壓力上升幅度和燃燒壓力峰值，燃燒較為柔和。這種效果減小了燃燒噪聲和燃油耗，許多

8、情況下還降低了排放。 在無預(yù)噴射時的壓力特性曲線（如圖5所示）中，在上止點前的范圍內(nèi)，壓力上升尚較平緩，但隨著燃燒的開始壓力迅速上升，達到壓力最大值時，形成一個較陡的尖峰。壓力上升幅度的增加和尖峰導致柴油機的燃燒噪聲明顯提高。而在有預(yù)噴射的壓力特性曲線（如圖6所示）中，在上止點前范圍內(nèi)，壓力值略高，但燃燒壓力的上升變緩。 預(yù)噴射間接地通過縮短著火延遲期而有助于發(fā)動機扭矩的增加。根據(jù)主噴射始點和預(yù)噴射與主噴射之間的時間間隔的不同，燃油耗降低或增加。 2、主噴射 主噴射提供了發(fā)動機輸出功率所需的能量，從而基本上決定了發(fā)動機的扭矩。在共軌噴油系統(tǒng)中，整個噴油過程的噴油壓力近似恒定不變。 3、后噴射

9、對于那些催化NOx的催化器而言，后噴射的燃油充當還原劑，用于還原NOx。它在主噴射之后的做功行程或排氣行程中進行，其范圍一般在上止點后200內(nèi)。 與預(yù)噴射和主噴射不同，后噴射的燃油在汽缸中不會燃燒，而是在廢氣中剩余熱量的作用下蒸發(fā)，帶入NOx催化器中作為NOx的還原劑，以降低廢氣中NOx的含量。 過遲的后噴射會導致燃油稀釋發(fā)動機的潤滑油，其噴射范圍要由發(fā)動機制造廠家通過試驗來確定。五、燃油系統(tǒng) 柴油機電控高壓共軌噴油系統(tǒng)由低壓供油部分和高壓供油部分組成。 1.低壓供油部分 共軌噴油系統(tǒng)的低壓供油部分包括:燃油箱（帶有濾網(wǎng)）、輸油泵、燃油濾清器及低壓油管。 燃油箱 低壓油管 低壓供油部分,除采用

10、鋼管外還可使用阻燃的包有鋼絲編織層的柔性管。油管的布置必須能夠避免機械損傷，并且在其上滴落的燃油既不能聚積，也不會被引燃。 輸油泵 輸油泵是一種帶有濾網(wǎng)的電動泵或齒輪泵,它將燃油從燃油箱中吸出,將所需的燃油連續(xù)供給高壓泵。 濾清器 燃油濾清器將進入高壓泵前的燃油濾清凈化,從而防止高壓泵、出油閥和噴油器等精密件過早磨損和損壞。 燃油系統(tǒng)低壓2.高壓供油部分 共軌噴油系統(tǒng)的高壓供油部分包括：帶調(diào)壓閥的高壓泵、高壓油管、作為高壓存儲器的共軌（帶有共軌壓力傳感器）、限壓閥和流量限制器、噴油器、回油管。 高壓泵 高壓泵將燃油壓送到共軌的壓力為135MPa,高壓燃油經(jīng)高壓油管進入類似管狀的共軌中。 共軌

11、在共軌中燃油仍保持其壓力,即使噴油器噴油時,由于燃油的彈性而產(chǎn)生蓄壓作用，燃油壓力基本保持不便。燃油壓力由共軌壓力傳感器測定，通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)到規(guī)定數(shù)值。限壓閥的任務(wù)是將共軌中的燃油壓力限制在150MPa以內(nèi)。 噴油器 當高壓燃油在噴油器中被電子控制的電磁閥釋放時，噴油嘴開啟，將燃油直接噴入發(fā)動機燃燒室。 高壓油管 高壓燃油油管必須能夠經(jīng)受噴油系統(tǒng)的最大壓力和噴油間歇時的局部高頻壓力波動。該油管是由鋼管制成,通常外徑為6mm，內(nèi)徑為。 各缸的高壓油管長度是完全相同的，共軌與各缸噴油器之間的不同間距是通過各缸高壓油管的彎曲程度進行長度補償?shù)?，但油管長度應(yīng)盡可能短一些。燃油系統(tǒng)-高壓六、組件結(jié)構(gòu)和功

12、能 1.低壓部分 低壓部分向高壓部分提供足夠的燃油,其主要組成部件如圖8所示。 輸油泵 輸油泵的任務(wù)是在任何工況下，為燃油提供所需的壓力，并在整個使用壽命期內(nèi)，向高壓泵提供足夠的燃油。 目前輸油泵有2種類型，即電動輸油泵（滾子葉片泵）和機械驅(qū)動的齒輪泵。 燃油濾清器 2.高壓部分 高壓部分除了產(chǎn)生高壓力的組件外,還有燃油分配和計量組件 高壓泵（徑向柱塞泵） A作用：高壓泵位于低壓部分和高壓部分之間，它的任務(wù)是在車輛所有工作范圍和整個使用壽命期間，在共軌中持續(xù)產(chǎn)生符合系統(tǒng)壓力要求的高壓燃油，以及快速啟動過程和共軌中壓力迅速升高時所需的燃油儲備。 B結(jié)構(gòu) 高壓泵通常像普通分配泵那樣裝在柴油機上，以齒輪、鏈條或齒形皮帶連接在發(fā)動機上，最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，依靠燃油潤滑。因為安裝空間大小的不同，調(diào)壓閥通常直接裝在高壓泵旁，或固定在共軌上。高壓泵示意圖調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)示意圖作用共軌的任務(wù)是存儲高壓燃油,高壓泵的供油和噴油所產(chǎn)生的力波動由共軌的容積進行緩沖。在輸出較大燃油量時，所有汽缸共用的共軌壓力也應(yīng)保持恒定，從而確保噴油器打開時噴油壓力不變。共軌壓力傳感器示意圖限壓閥的作用相當于安全閥，它限制共軌中的壓力，當壓力過高時打開放油孔