1--电子控制泵喷嘴燃油系统

1拓展知识1电子控制泵喷嘴燃油系统（加封面、转PDF）第一节电子控制泵喷嘴燃油系统基础一、系统组成电子控制泵喷嘴（如图1所示）就是将泵油柱塞和喷油嘴合成一体，安装在缸盖上（如图2所示）。喷油嘴由于无高压油管，所以可以消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响，高压容积大大减少，因此喷射压力可很高。它的驱动机构比较特殊，一般采用凸轮轴的凸轮驱动摇臂的一端，摇臂的另一端来驱动泵喷嘴（图3所示），因此泵喷嘴系统最适宜与顶置式凸轮驱动方式匹配。正是由于受到顶置凸轮轴布置的限制，目前国Ⅲ柴油机采用电控泵喷嘴系统很少。图1泵喷嘴图2泵喷嘴用的缸盖总成图3泵喷嘴的驱动1.驱动气门的凸轮；2.驱动泵喷嘴传动摇臂的凸轮；3.驱动泵喷嘴的摇臂总成；4.泵喷嘴电子控制泵喷嘴系统主要由泵喷嘴、驱动摇臂机构、电子控制单元(ECU)、各种传感器等组成，如图4所示。博世(Bosch)电子控制泵喷嘴燃油喷射系统如图5所示。电子控制泵喷嘴系统的特点是燃油压力升高仍然是机械式的，喷油始点和终点由电磁阀控制，即喷油量和喷油时间是由电磁阀控制的。电子控制泵喷嘴系统的结构特点：（1）采用大容量齿轮式供油泵，确保将燃油稳定地供到安装在气缸盖内部2的喷油器（2）主供油管和气缸盖上的各个喷油器之间由支管连接，溢出燃油通过连接各喷油器的溢油管经调压阀排出到气缸盖外部。（3）ECU直接安装在发动机机体上，缩短了线束长度；为了减低因发动机引起的振动，采用橡胶固定，同时，采用燃油冷却ECU的背面。图4电子控制泵喷嘴燃油系统组成（4）ECU根据安装在飞轮以及凸轮相关部位的两个转速传感器检测到的发动机转速和曲轴转角、加速踏板位置传感器信号及其他的传感器信号进行最佳燃油喷射控制。（5）柱塞通过摇臂由凸轮轴驱动，压缩燃油，建立高压。（6）喷油器的高速电磁阀是常开的，燃油通过气缸盖内部的油路流动；但电磁阀关闭时，柱塞开始向喷油嘴压油，燃油从喷油嘴喷入气缸；当电磁阀打开时，溢油开始，喷油结束。图5Bosch电子控制泵喷嘴燃油喷射系统（7）因为没有喷油管，不仅可以实现高压喷射，而且可以通过适当组合喷油嘴的喷孔流通截面积和驱动凸轮的形状，使喷油率的形状徐徐上升，减少预混3合期间的喷油量，从而达到控制预混合燃烧。二、泵喷嘴1．结构泵喷嘴安装在柴油机原普通喷油器的位置上，其外形与普通喷油器类似。图6泵喷嘴的安装位置泵喷嘴实际上是由喷油泵、喷油器和电磁控制阀三部分组成，如图7所示。图7泵喷嘴结构示意图1.喷油凸轮；2.摇臂；3.球头螺栓；4.泵油柱塞；5.泵油柱塞回位弹簧；6.电磁控制阀；7.电磁控制阀阀体；8.电磁控制阀针阀；9.喷油针阀；10.喷油嘴壳体；11.喷油针阀阻尼器；12.喷油针阀回位弹簧；13.辅助柱塞；14.电磁控制阀针阀回位弹簧；a.高压油腔；b.回油道c.低压油道喷油凸轮安装在控制气门打开和关闭的凸轮轴上。其上升段为陡峭的直线，有利于快速快速建立油压。下端进入喷油针阀阻尼器孔内，喷油针阀顶部的燃油就只能通过细小的缝隙流向喷油针阀复位弹簧腔内。这样，在喷油针阀的顶部形成了一个所谓的“液压4垫圈”。阻止喷油针阀继续向上运动，使燃油的预喷量受到限制。随着泵油柱塞的继续向下运动。高压油腔里的油压继续上升，当油压达到规定值时，辅助柱塞在高压燃油的作用下向下运动后，高压油腔的体积突然增大，燃油压力瞬间下降。此时，喷油针阀中部锥面上的向上推力随之下降，喷油针阀在喷油针阀复位弹簧的作用（由于受辅助柱塞的压缩而弹力增大）下复位。预喷油结束，如图8所示。图8预喷油结束主喷油阶段主喷油阶段开始如图9所示。预喷油结束后，泵油柱塞继续向下运动，导致高压油腔内的油压迅速上升。当油压上升到大于预喷油的油压（30MPa）时，喷油针阀向上移，主喷油阶段开始。由于高压油腔内燃油油压上升的速度极快，所以高压油腔内的油压继续上升。直到205MPa左右。图9主喷油阶段开始5主喷油结束当电子控制系统停止向电磁控制阀供电时，电磁控制阀针阀在电磁控制针阀复位弹簧的作用下向右移动。接通高压油腔与低压油道。这时，高压油腔内的燃油经电磁控制阀流向低压油道，高压油腔里的燃油压力下降，喷油针阀在喷油针阀复位弹簧的作用下复位，辅助柱塞则在喷油针阀复位弹簧的作用下关闭高压油腔与喷油针阀复位弹簧之间的油道，主喷油结束如图10所示。图10主喷结束(5)高压油腔进油当凸轮的下降段与摇臂接触时，泵油柱塞在泵油柱塞复位弹簧的作用下向上运动，高压油腔因体积增大而产生真空。这时，低压油道（与进油管相连接）内的燃油经电磁控制阀流向高压油腔，直到充满高压油腔为止，从而为下一次喷油做好准备，如图11所示。图11高压油腔进油6第二节宝来轿车TDI电控柴油喷射系统的检修一、特点TDI是英文TurboDirectInjection的缩写，意为涡轮增压直接喷射(柴油发动机)。宝来TDI采用了最新的高压燃油喷射技术----泵喷嘴系统。此系统使柴油与空气混合更充分，燃烧更彻底，同时采用氧化型催化反应器，大大降低了CO、HC颗粒的排放，其中CO，排放与同排量汽油车比可降低30%。另外，采用EGR系统，大大降低了NO，产生，其排放指标满足EU3标准。宝来TDI采用的可调叶片式涡轮增压器（VGT），在任何转速下均可产生所需要的充气压力，性能比传统的涡轮增压器大大提高，改善了发动机的适应性，发动机转速较低时也可以保证大功率的输出。由于发动机进气压力始终处于最佳状态，从而在整个转速范围内提高了燃烧效率，节约了燃油并改善了排放。二、燃油系统宝来1.9L轿车，装配R4电子控制柴油发动机，柴油喷射系统是采用泵喷嘴方式。宝来1.9L柴油喷射系统的组成如图12所示。图12宝来1.9L柴油喷射系统的组成机械式油泵从油箱中吸出流经燃油滤清器的燃油，并沿缸盖内供油管将其泵入泵喷嘴单元；不需要的燃油经缸盖内回油管、油温传感器和燃油冷却器返回油箱。1.燃油泵燃油泵位于缸盖上。紧接在真空泵后面。其功能是将燃油从油箱输送到泵喷嘴。燃油泵由凸轮轴驱动。其安装位置与构造如图13所示。图13燃油泵的位置及构造7燃油泵是间歇式叶片泵。间歇式叶片被弹簧压力压紧在转子上。其优点是在较低发动机转速时也可以供油。而旋转式叶片泵在发动机达到一定转速时在离心力作用下叶片才压紧在定子上，此时开始供油。泵体内的油道使转子始终处于被燃油浸润状态，从而随时输送燃油。燃油泵的工作过程是：容积增大时油泵进油，容积减小时油泵输油。燃油被吸出和泵人两个油腔。吸油腔和供油腔通过隔断图14分配管叶片彼此分开。2.分配管分配管集成在缸盖内的供油管内，其功能是等量向各泵喷嘴分配燃油，如图14所示。分配管的工作过程是：油泵将燃油输送到各缸的供油管内，然后燃油沿着分配管内管流向1缸。燃油通过十字孔迸大分配管和缸盖壁之间的环形管，在此，燃油与受热燃油混合，并被泵喷嘴强制流向供油管，使供油管内流到各缸的燃油油温一致，所有的泵喷嘴被提供相同量的燃油，发动机运转平稳。若没有分配管，6喷嘴的油温将不会相同，6喷嘴强制流向供油管的受热燃油在供油管内被流动的燃油直接从4缸推到1缸喷嘴。结果，油温从4缸推到1缸上升，并且泵喷嘴被提供不同质量的燃油，这将会使发动机不平稳运转并将在头几缸中产生极度高温。3.泵喷嘴泵喷嘴将喷油泵电控单元、喷油嘴组合在一起。发动机每个缸都有一个泵喷嘴，不需要高压管或分配式喷射泵。图15泵喷嘴的驱动泵喷嘴的功能是能够产生所需的高喷射压力，能按正确的时间和正确的喷油量喷油。泵喷嘴直接集成在气缸盖上，由凸轮轴上的4个喷射凸轮来驱动。通过滚柱8式摇臂来驱动泵喷嘴的泵活塞，在供油循环期间，泵活塞在活塞弹簧压力作用下向上移动，使高压腔的内容积扩大。泵喷嘴电磁阀不动作，电磁阀针阀处于静止位置，供油管到高压腔内的通道打开，燃油流入高压腔如图15所示。泵喷嘴系统与分配式喷射系统的缸盖相比，泵喷嘴式喷射系统缸盖有很大变化，位置比较高。泵喷嘴通过卡块固定在缸盖上。泵喷嘴要安装好，若泵喷嘴与缸盖不垂直，则紧固螺栓会松动，造成泵喷嘴或缸盖损坏。泵喷嘴的回油管的作用是冷却泵喷嘴，来自供油管的燃油冲刷通向回油管的泵喷嘴油道，排出泵活塞处泻出的燃油，通过回油管内节流孔分离来自供油管内的气泡。4.燃油冷却器泵喷嘴的高压使燃油温度提高，流回到油箱前必须将其冷却，防止油箱及油面高度传感器受到过热燃油的影响。燃油冷却器安装在燃油滤清内，将回油冷却，如图16所示。图16燃油冷却器的安装位置5.燃油冷却回路燃油冷却回路如图17所示。从泵喷嘴回来的燃油流经燃油冷却器将高温燃油热量传递给冷却回路中的冷却液。燃油冷却回路与发动机冷在却回路膨胀罐图17燃油冷却回路9附近相同。这样燃油冷却回路能够得到充注，并且因温度波动而产生的体积变化比也会得到补偿，以免较热的发动机冷却循环对其产生不利的影响。三、电子控制系统宝来TDI发动机电子控制系统的组成如图18所示。图18电子控制系统的组成宝来TDl发动机的电子控制系统主要由传感器、ECU和执行器三大部件组成。（一）传感器电子控制系统主要传感器有：热膜式空气流量计G70、发动机转速传感器G28、霍尔传感器G40、加速踏板位置传感器G79、冷却液温度传感器G62、进气歧管压力传感器G71、进气温度传感器G72、燃油温度传感器G81、大气压力传感器F96、强制降挡开关F8，、怠速开关F60、离合器踏板开关F36、制动踏板开关F47、制动灯开关F和其他信号（车速信号、空调压缩机信号、CCS开关信号、发电机信号等）。1.热膜式空气流量计G70（1）安装位置热膜式空气流量计安装在进气管内，代号为G70，如图19所示。图19热膜式空气流量计（2）信号作用10发动机电控单元利用该测量值，计算喷油量和废气再循环率。带反向空气流量识别的热膜式空气流量计可测定返回的空气流量。修正后将信号传给发动机电控单元，以便精确测量进气量。（3）信号失效信号失效时，发动机电控单元用一个固定值来替代。2.发动机转速传感器G28（1）安装位置发动机转速传感器是一个感应式传感器，位于缸体上，如图20所示。图20发动机转速传感器G28图21发动机转速传感器G28的信号轮（2）信号轮发动机转速传感器轮圆周上，有56个齿和2个齿缺（两个齿），齿缺相距180°，作为确定曲轴位置的参考标记，如图21所示。（3）信号作用发动机转速传感器产生的信号，记录了发动机的转速和实时的曲轴位置。利用此信息，发动机电控单元计算出喷油始点和喷油量。（4）信号失效信号失效时。发动机熄火。（5）快速启动识别为了让发动机快速启动，发动机电控单元计算来自霍尔传感器和发动机转速传感器的信号。发动机电控单元利用来自霍尔传感器的信号识别各缸。曲轴传感器轮上有两个齿缺，当曲轴转过半圈时，发动机电控单元就会获得一个相关信号。通过此方式，发动机电控单元在初期就可识别相关各缸的曲轴位置并控制相应的电磁阀来进行喷射循环。3.霍尔传感器G40（1）安装位置霍尔传感器安装在凸轮轴齿轮下面的齿形皮带导向轮上，监测安装在凸轮轮齿轮上的7个凸齿位置。（2）信号作用发动机启动时，发动机电控单元利用霍尔传感器产生的信号识别各缸。（3）信号失效信号失效时。发动机电控单元利用发动机转速传感器产生的信号作为替代信号。（4）启动发动机时各缸的识别11启动发动机时，发动机控制单元必须知道哪缸处于压缩冲程以便激活相应的泵喷嘴阀。为此目的，发动机控制单元计算由霍尔传感器产生的信号，该信号监测凸轮轴传感器轮上的凸齿并确定凸轮轴位置，如图22、图23所示。图22G40的信号轮图23G40的信号波形4.加速踏板位置传感器G79（1）安装位置加速踏板位置传感器安装在加速踏板的上方。怠速开关和强制低挡开关集成在加速踏板位置传感器内（在脚踏板壳体内），如图24所示。图24G79的安装位置图25G62的安装位置（2）信号作用识别加速踏板位置，计算喷油量。（3）信号失效信号失效时，发动机电控单元不能识别加速踏板位置。发动机在高怠速下运转，以便驾驶员将车开到附近的服务站。5.冷却液温度传感器G62（1）安装位置冷却液温度传感器安装在缸盖的冷却液接头上，将当前冷却液温度信号传送