自-柴油机燃料喷射系统的工作原理与检测

柴油机燃料喷射系统的工作原理与检测80-6 1:1资讯来源:汽车维修与保养 刘之才 尚晓梅 本文分析了柴油机电控燃料供给系统的组成、结构与功能，介绍了喷油泵、喷油器的结构与工作原理,同时讲述了柴油机电控燃料供给系统的检测方法。上一页 1 下一页随着电子技术的发展，汽油机的电控喷射技术已发展到相当完善的程度。而直到20世纪0年代中期，国外一些大型汽车工业公司才开始着手研究开发电子控制式柴油机，以提高其各项使用性能、降低燃料消耗、降低噪声，并满足日益严格的排放法规等要求。我国一汽集团在2005年4月才拥有了自主知识产权并达到世界先进水平的电控喷射的柴油机. 下面以日本电器公司ECD-U2系统为例,介绍一下柴油机的燃料电控喷射系统。ECD-系统已于15年用于日本日野公司J系统轿车上，同时日本三菱、五十铃、日产等公司的多种车型上也有应用。 一、柴油机燃料电控喷射系统的组成 该系统(如图所示)主要有喷油泵、喷油器、公共油槽、ECU及转速、曲轴转角位置等传感器等。此系统通过各传感器检测出的发动机不同工况的转速、油门、水温等信号，由EU来决定燃油的喷油量、喷油时刻、喷油压力,使发动机运行最佳;并且CU不断进行自我检测。如果发现有任何异常，就会发出警告信号提醒驾驶员,同时EC具有自我保护程序，能自动地停机或使发动机进入安全的作业模式运行。系统的工作过程如图2所示。高压燃油油压由喷油泵产生，通过公共油槽进入到各喷油器中，喷油的开始与结束是由喷油器中的电磁阀（TW）控制喷油器针阀的开与闭来实现的。 二、系统结构与功能 、(转速)传感器:N传感器的主要功能是用来检测发动机转速的,是电磁式传感器。EU接受此信号后控制喷油器的喷油时间。此传感器安装在飞轮壳上。2、G（曲轴转角位置)传感器:G传感器的主要作用是检测发动机曲轴转角位置的，也是电磁式传感器。CU接受此传感器的信号后确定喷油的开始时刻。G传感器安装在喷油泵上。3、公共油槽:喷油泵将高压柴油送至公共油槽(如图所示），公共油槽将其送至各个汽缸的喷油器中。公共油槽中的油压由油压传感器检测，并将信号传至ECU,保证油压与发动机在该转速和负荷下所需要的压力相吻合。系统油压一般控制在12013MPa。当油压高了以后,ECU控制PCV阀打开，喷油泵停止供油;当油压低到一定程度时，控制CV阀关闭。 4、压力传感器(如图4所示):压力传感器用于检测公共油槽的油压，并将检测到的信号传给ECU，由EC控制V阀的开闭。压力传感器是一种压变电阻式传感器。 5、流量阻尼器(如图4所示)流量阻尼器的作用是用来消除高压油管中的压力脉动,使供给喷油器的油压稳定在一定范围内。 6、限压阀(原理见图,安装如图4所示):限压阀在异常高压时打开,以释放高压。当公共油槽中的压力达到约0a时打开，当压力下降到30a时又关闭,以此来维持压力。 三、喷油泵.喷油泵的结构（如图5所示） 喷油泵由发动机通过齿轮驱动,P压力控制阀(Pressur otrl av)与喷油泵一起控制燃油压力。凸轮轴有三个峰,泵的柱塞数就可降为汽缸数的1,同时给公共油槽的加压次数与汽缸数相同，这样就容易达到公共油槽中的压力平稳。 2. 喷油泵的工作过程(如图6、图所示）A. 在柱塞的下降行程中,PCV打开,低压油经过CV被吸入柱塞腔。B. 即使柱塞进入上升行程，只要没有电信号流到PV,阀就保持打开,进入PC的油被回流掉，所以压力不上升。 当需要加压时,电控信号被送到C，把阀关闭，燃油的回流通路被切断,柱塞腔中的压力就上升，燃油通过出油阀加注进公共油槽。即当阀关闭时，柱塞的上升行程就是要排出的油量，因此只要调节关闭阀的时间，就可以调节加注的油量和公共油槽中的压力。D 当凸轮超过最高点后进入下降行程，柱塞腔中的压力下降,此时出油阀就关闭，防止柴油回流。同时，流到PC的电流被切断,CV就打开，低压的燃油就进入柱塞腔,又开始了下一个循环。四、喷油器在每个喷油器上方有一个电控三通阀(TWV阀），如图8所示。三通阀由内阀、外阀和阀体组成。内阀是一个自由活塞，外阀和电磁线圈的铁心做成一体,由线圈通电来使外阀上下运动，阀体则用来支承外阀。这三部分相互配合精度很高，分别形成密封锥座A和B。随着外阀的运动，A、B锥座交替关闭,三个油道两两交替连通。电磁阀不通电时，外阀处在下面位置，座关闭。从公共油槽中来的高压燃油进入喷油器座面处,也通过三通阀进入液力活塞上方。液力活塞在公共油槽高压燃油作用下企图下行,喷油器针阀升不起来，喷油器不喷油。当电控三通阀通电时,三通阀的外阀向上运动,座关闭,挡住了公共油槽高压燃油进油口,阻止燃油进入液力活塞上方,同时外阀上行，B座打开,泄油道打开,使液力活塞上方的油压通过泄油道泄压，喷油器针阀在公共油槽高压燃油作用下升起，开始喷油。为使针阀升起速度不要太快,达到低于柴油机所需的初期喷油速率的要求，在液力活塞上方专门设计了一个单向阀和一个小孔节流通道（如图8)。单向阀阻止液力活塞上方燃油通过，燃油只有通过小孔逐步泄出，造成液力活塞上方燃油压力下降速度放慢，针阀升起缓慢。当喷油结束时，三通阀断电，在弹簧力作用下外阀向下运动,B座关闭,泄油道关闭,而A座打开,亦即打开了燃油进入液力活塞的通道,共轨高压燃油通过单向阀迅速加到液力活塞上方，活塞下行。由于活塞直径比针阀直径大得多,因此就会产生很大油压力使针阀迅速关闭，实现快速停止喷油,以满足柴油机的要求。三通阀通电时刻决定了喷油始点,通电持续时间决定喷油量大小。喷射压力可以根据柴油机工况要求进行调节。低速低负荷工况时，可以实现所需要的某种程度高压。喷射压力的调节可以完全不受转速、负荷工况的制约。三通阀开启响应时间为03s,关闭响应时间为0.4ms,三通阀全负荷能耗W。五、系统的检测方法测量燃油压力:燃油压力的测量指低压回路中的压力,高压回路中的压力由于压力非常高，不能测量。其步骤为:)拆下燃油压力测量塞；）接上压力测试接头,连好压力表；3)启动发动机，在高怠速下测出压力;4)测量完毕后把机器恢复原样。当燃油被烧干或燃油系统的零部件更换以后,要进行排气,使用手油泵进行排气。排气方法:1）拆下燃油滤芯，装满燃油并安装好；（注意：装入的燃油一定要干净,不能有脏物混入。如果没有干净的燃油，则不要拆下燃油滤芯，用手油泵泵入燃油。）2)拆下燃油滤芯上的排气塞操作手油泵。手油泵泵油直到油从排气塞处冒出，装上排气塞，扭矩约为98Nm(81.0km）;）松开供油泵上的排气塞,用手油泵进行排气操作900次，直到油从排气塞处冒出，拧紧排气塞,再操作几下手油泵直到很重时，排气塞扭矩约4.9.9Nm（0.0.7kgm);4）启动发动机。如果发动机不能启动，说明低压回路中的空气没有完全排出,重复从第2步的操作。（注：高压回路中的空气在发动机回转时可以自动排出。）检查燃油系统的泄漏:由于高压回路中的压力很高，如果发动机在运转时有燃油泄漏,有着火的危险。为了使检查方便,在检查前要把发动机周围清理干净,特别是机油和黄油。检查步骤如下：)在供油泵、公共油槽、喷油嘴、高压管周围喷上着色剂;)启动发动机，在100r以下运行,当发动机速度稳定后，关闭发动机;3)检查燃油硬管和燃油系统设备是否漏油。检查高压回路,特别是喷有着色剂的地方。如有漏油要立即修复，再次从第2步开始检查；4）启动发动机高怠速运转;5)检查燃油硬管和燃油系统设备是否漏油。检查高压回路，特别是涂有着色剂的地方。如有漏油要立即修复,再次从第2步开始检查;6)启动发动机高怠速运转,然后给发动机加载。安装在机器上的情况下,可以做变速箱失速或液压失速；7)检查燃油硬管和燃油系统设备是否漏油。检查高压回路,特别是喷有着色剂的地方。如有漏油要立即修复,再次从第步开始检查。如果没有发现漏油,检查完毕。发动机断缸试验:断缸试验是指切断一个或多个缸的燃烧,通过速度变化来判断哪个缸的燃烧有问题。断缸方法如下：1)启动开关ON;2)同时按时钟开关、右行走开关和工作模式开关至少2.5，面板显示转入断缸模式，时间区显示发动机转速，工时区显示汽缸数;3)启动发动机,记录高低怠速；4)用下面的方法设定断缸模式操作：按着时钟开关，通过操作工作模式开关来选择要断开的缸，被选到的缸数会闪亮；按着时钟开关，操作重举升开关来执行断缸操作。此时液晶显示由闪亮数字变成上下两段码。要断开多个缸时，重复上两步操作；5)记录断缸模式下发动机的低怠速与高怠速，此转速与步骤中的数据相比较,就能发现哪一缸有问题；6)用下面的方法解除断缸模式:按着时钟开关，通过操作工作模式开关来选择要解除断开的缸，被选到的缸数的上下两段码会闪亮。按着时钟开关,操作重举升开关来解除断缸操作。此时液晶体显示由闪亮的上下两段码变成闪亮的数字码,要解除多个缸时,重复上两步操作；7)试验结束后,同时按时钟开关、右行走开关和工作模式开关至少25s,结束断缸操作。燃油泵无负荷供油异常故障检查（见图9)。1)清洗滤芯与粗滤器的检查、更换： 滤网一分解检查,如有堵塞则清洗; 粗滤器在滤网的上游，如果滤网堵塞，则也要清洗粗滤器; 如果上述2步没有解决问题，则更换滤芯。2）如果低压回路装置有故障,检查下列要点：残存部分燃油; 供油泵的粘接与磨损； 低压油管的漏油与堵塞； 旁通阀故障、错装；柴油进入油底盘（缸头内漏）。3)检查回油量的方法:（注意：回油温度较高，超过90,小心烫伤） 拆下发动机后侧的回油管接头； 连上一条管子,收集回油到一容器中； 启动发动机，测量在各稳定转速时每分钟的回油量。如表1。结束语根据日本电器公司EC-U柴油机电控燃料供给系统的组成、结构与功能,本文介绍了电控喷油泵的结构与工作原理。本系统的特点是利用ECU控制燃油的喷射时间、喷射开始和关闭时刻，精确地计算出喷油量,以满足柴油机不同工况下的工作需要。同时，通过介绍柴油机电控燃料供给系统的检测方法,对该系统常见的故障现象提供了实用而有效诊断步骤和思路。