交通運(yùn)輸畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理及維修的研究

1、山東交通學(xué)院畢業(yè)論文2010屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理及維修的研究 院(系)別 汽車(chē)工程系 專 業(yè) 交通運(yùn)輸 班 級(jí) 汽運(yùn)064 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 二一年六月29原 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：本人所呈交的論文柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理及維修的研究是本人在導(dǎo)師老師的悉心指導(dǎo)下開(kāi)展研究工作所取得的成果。除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明，本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果，尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并愿為此承擔(dān)一切法律責(zé)任。 論文作者(簽字)： 日期： 年 月 日摘 要

2、隨著常規(guī)能源的日趨枯竭和人們的對(duì)環(huán)保和節(jié)能的日漸重視，柴油機(jī)開(kāi)始朝著低污染、低油耗和高比功率的方向發(fā)展；共軌系統(tǒng)是人們研究的成果之一，使柴油機(jī)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。本文主要介紹了柴油機(jī)的高壓共軌技術(shù)。分別從共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及檢測(cè)維修方面進(jìn)行了較為深入的研究。首先向大家介紹了共軌技術(shù)的概念、發(fā)展和特點(diǎn)，并對(duì)其相對(duì)傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)越性進(jìn)行了闡述，然后向大家具體講述了柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成和原理；最后以博世高壓共軌系統(tǒng)為例闡述了共軌系統(tǒng)的故障自診斷系統(tǒng)和它的日常操作與維護(hù)。關(guān)鍵字：柴油機(jī),共軌,結(jié)構(gòu)原理,檢測(cè)abstractwith conventional energy so

3、urces are depleting and the people are thinking much of the importance of environmental protection and energy saving, the diesel engines begin to develop to the direction of low pollution, low fuel consumption and high specific power; common rail system is one of the results of peoples research, the

4、 engine has good of power, economy and emissions. this paper mainly describes the high-pressure common rail diesel engine technology. separately from the common rail system configurations and test maintenance for a more in-depth study. firstly, it introduces the concept of common rail technology, de

5、velopment and characteristic, and describes its advantages compared with traditional diesel engines, and then expounds the basic structure of diesel common rail engine composition and principle; finally, bosch high pressure common rail system as an example a common rail system described fault diagno

6、sis system and its daily operations and maintenancekey words : diesel engine,common rail ,configuration ,repair 目 錄前 言11.共軌技術(shù)概述21.1柴油共軌技術(shù)的發(fā)展21.2 柴油共軌技術(shù)21.3 電控燃油共軌噴射技術(shù)的研究方向31.4 電控共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)31.5 燃油共軌電控噴射的技術(shù)優(yōu)越性41.6共軌式噴射系統(tǒng)的分類及幾種典型42.共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理62.1柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成62.1.1電子控制部分62.1.2燃油供給部分72.1.3共軌式柴油噴射系統(tǒng)主要部件92.2

7、柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的原理132.2.1 vp式分配式高壓油泵工作原理152.2.2 噴油器工作原理172.2.3 電控高壓共軌系統(tǒng)的控制功能173.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷維修與維護(hù)193.1功能分析故障診斷193.2特性分析故障診斷193.3常見(jiàn)故障分析與排除203.4故障代碼獲取的操作過(guò)程203.4.1故障指示燈自檢操作203.4.2故障代碼的讀取213.4.3故障代碼的清除233.5日常操作和維護(hù)應(yīng)注意的問(wèn)題233.5.1柴油機(jī)不同工況的維護(hù)應(yīng)注意問(wèn)題233.5.2柴油機(jī)各系統(tǒng)日常維護(hù)應(yīng)注意的問(wèn)題243.5.3 柴油機(jī)維護(hù)中的燃油問(wèn)題25結(jié) 論26致 謝27參考文獻(xiàn)28前 言節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)

8、境是當(dāng)今社會(huì)的兩大主題任務(wù)。車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)是能源消耗的大戶，是環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)字?，?nèi)燃機(jī)對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題已不容忽視。石油能源危機(jī)及嚴(yán)重的環(huán)境污染，對(duì)柴油機(jī)這一主要移動(dòng)式動(dòng)力裝置的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)提出了近乎苛刻的要求，而柴油機(jī)的排放和燃油消耗與柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)質(zhì)量高低有密切關(guān)系。因此，通過(guò)改變柴油機(jī)燃油供給方式達(dá)到降低排放和燃油消耗自然成為柴油機(jī)燃油系統(tǒng)變革的目標(biāo)。在變革中，電控柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的研制和應(yīng)用受到了廣泛重視，實(shí)踐證明電控柴油噴射系統(tǒng)和傳統(tǒng)供油系統(tǒng)相比，在降低排放和燃料消耗方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。柴油機(jī)電子控制燃油系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究從20世紀(jì)70年代開(kāi)始到目前，己經(jīng)經(jīng)歷

9、了三代。其中第一代為位置控制式電控噴油系統(tǒng)，只是對(duì)齒條或滑套的運(yùn)動(dòng)位置，由原來(lái)的機(jī)械調(diào)速器控制改為電子控制，燃油的壓送機(jī)構(gòu)和機(jī)械式燃油系統(tǒng)相同。噴油量根據(jù)ecu(electrical control unit)的指令由齒桿或溢油環(huán)的位置進(jìn)行控制，噴油時(shí)間則根據(jù)ecu的指令由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸和凸輪軸的相位差進(jìn)行控制，其中ecu是根據(jù)通過(guò)各種傳感器檢出的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)及環(huán)境條件等，計(jì)算出適合于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的最佳控制量，并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的指令。第二代為時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng)，它是在第一代位置控制式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。采用高速電磁閥瀉油調(diào)節(jié)原理，柱塞只承擔(dān)供油加壓的功能，供油量、供油時(shí)刻則由高速電磁閥單獨(dú)完

10、成，因此供油加壓與供油調(diào)節(jié)在結(jié)構(gòu)上就相互獨(dú)立。由于采用了高速電磁閥，其控制自由度較第一代有了階躍式的提高。電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)是電控燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展的第三代，也稱為時(shí)間壓力控制式，也是本論文的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。電控高壓共軌燃油系統(tǒng)以其能實(shí)現(xiàn)自由調(diào)節(jié)噴油壓力、噴油率等優(yōu)良特性受到開(kāi)發(fā)者和使用者的青睞，被認(rèn)為是目前最為先進(jìn)的柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)，被內(nèi)燃機(jī)行業(yè)公認(rèn)為20世紀(jì)的三大突破之一，它能夠在不同工況下都以120mpa(或更高)的噴射壓力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可控噴射，使各工況的燃燒達(dá)到最佳狀況，性能大大優(yōu)化，排放中的有害成分進(jìn)一步減少。燃油共軌系統(tǒng)是柴油機(jī)滿足歐洲號(hào)、歐洲號(hào)甚至歐洲號(hào)排放法規(guī)的理想燃油噴射系統(tǒng)。

11、近年來(lái)越來(lái)越多的柴油機(jī)裝備了該系統(tǒng)。如何正確操作、故障判斷和維護(hù)該系統(tǒng)是使用者和維修者特別關(guān)心的問(wèn)題。但實(shí)際上首先應(yīng)該弄清楚該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，在分析結(jié)構(gòu)原理基礎(chǔ)上，通過(guò)強(qiáng)調(diào)功能、特性和利用自診斷系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行正確的判斷，同時(shí)指出應(yīng)注意的日常操作和系統(tǒng)維護(hù)：就可以達(dá)到保證該系統(tǒng)正常運(yùn)行的目的1.共軌技術(shù)概述1.1柴油共軌技術(shù)的發(fā)展在汽車(chē)柴油機(jī)中，高速運(yùn)轉(zhuǎn)使柴油噴射時(shí)間只有千分之幾秒，實(shí)驗(yàn)證明，在噴射過(guò)程中高壓油管各處的壓力是隨時(shí)間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性和高壓油管的壓力波動(dòng)使實(shí)際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。油管內(nèi)的壓力波動(dòng)有時(shí)還會(huì)在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)

12、的壓力再次上升，達(dá)到噴油器的針閥開(kāi)啟的壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的壓力重新打開(kāi)產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象，由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳?xì)浠衔铮╤c）的排放量，油耗增加。此外每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會(huì)發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低轉(zhuǎn)速區(qū)域容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)不僅噴油不均勻，而且會(huì)發(fā)生間歇性不噴油現(xiàn)象。為了解決柴油機(jī)這個(gè)燃油壓力變化的缺陷，現(xiàn)代柴油機(jī)采用了一種稱為“共軌”的技術(shù)。國(guó)外在柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)方面的研究開(kāi)展得較早而且比較深入，有多種共軌系統(tǒng)已經(jīng)投產(chǎn)，并與整車(chē)進(jìn)行了匹配應(yīng)用。第一代共軌噴射技術(shù)，其供油壓力總是保持在最高壓力，導(dǎo)致能量的浪費(fèi)和很高的燃油溫度。

13、第二代技術(shù)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。預(yù)噴射降低了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，在主噴射之前百萬(wàn)分之一秒內(nèi)少量燃油被噴進(jìn)了汽缸壓燃，預(yù)加熱燃燒室；預(yù)熱后的汽缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不再突然地增加，有利于降低燃燒噪聲；在膨脹過(guò)程中進(jìn)行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200250，使燃燒更徹底，有效地降低了排氣中的碳?xì)浠衔?。隨著電子控制技術(shù)和電子控制元件制造技術(shù)的迅速發(fā)展，第三代壓電式共軌系統(tǒng)已成為新的研究目標(biāo)。用壓電執(zhí)行器代替電磁閥，可以得到更加精確的噴射控制；在供油回路結(jié)構(gòu)上去除了回油管，使共軌供油系統(tǒng)更簡(jiǎn)單；共軌供油壓力不但進(jìn)一步得到提高，還能夠進(jìn)行彈

14、性調(diào)節(jié)，每次最小噴射量可控制在05mm3，使每次噴射更均勻、更細(xì)密，噴油和斷油反應(yīng)更靈敏，響應(yīng)特性更好，有利于充分燃燒，極大地減小了煙度和nox（氮氧化物）的排放。1.2 柴油共軌技術(shù)共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器、ecu組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程的彼此完全分開(kāi)的一種供油方式。由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過(guò)對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。ecu控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短。另外由電磁閥控制噴

15、油，其控制精度較高，高壓油路中不會(huì)出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象，因此在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)噴油量變動(dòng)小，各缸供油不均勻的現(xiàn)象可得到改善，從而減輕柴油機(jī)的振動(dòng)和降低排放。共軌式噴油系統(tǒng)，是柴油機(jī)電控技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)大的飛躍，它改變了傳統(tǒng)的噴油系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，最大特點(diǎn)就是將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離開(kāi)來(lái)，通過(guò)對(duì)共軌管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本無(wú)關(guān)。高壓共軌系統(tǒng)噴油壓力大小獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，噴油正時(shí)、噴油壓力和噴油持續(xù)時(shí)間可以在較寬的范圍內(nèi)選擇。共軌系統(tǒng)中，ecu可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要進(jìn)行預(yù)噴射、主噴射和二次噴射，可以提高燃燒效率，可減少nox和pm（顆粒物）排

16、放量，排放標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)歐標(biāo)準(zhǔn)。1.3 電控燃油共軌噴射技術(shù)的研究方向電控燃油共軌噴射技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)是柴油機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)，但在新技術(shù)的使用過(guò)程中，根據(jù)其不同的使用特點(diǎn)，電控燃油共軌技術(shù)在不同的使用條件下，與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的匹配上還有很大的發(fā)展空間。今后一個(gè)時(shí)期，共軌技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)將集中在以下幾個(gè)方面：(1)高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封問(wèn)題；(2)高壓共軌系統(tǒng)中共軌壓力的微小波動(dòng)所造成的噴油量不均勻問(wèn)題；(3)高壓共軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制優(yōu)化問(wèn)題；(4)高頻響電磁開(kāi)關(guān)閥微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。11.4 電控共軌系統(tǒng)的特點(diǎn) 電控高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)可以歸納為： 1自由調(diào)節(jié)噴油壓力(共軌壓力控制) 通過(guò)控

17、制共軌壓力而控制噴油壓力。利用共軌壓力傳感器測(cè)量燃油壓力，從而調(diào)整供油 泵的供油量、調(diào)整共軌壓力。此外，還可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量的大小與設(shè)定了的最佳值(指令值)始終一致地進(jìn)行反饋控制。 2自由調(diào)節(jié)噴油量 以發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及油門(mén)開(kāi)度信號(hào)為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)計(jì)算出最佳噴油量，并控制噴油器的通 斷電時(shí)間。 3自由調(diào)節(jié)噴油率形狀 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)用途的需要，設(shè)置并控制噴油率形狀：預(yù)噴射、后噴射、多段噴射等。 4自由調(diào)節(jié)噴油時(shí)間 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和噴油量等參數(shù)，計(jì)算出最佳噴油時(shí)間，并控制電控噴油器在適當(dāng)?shù)?時(shí)刻開(kāi)啟，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻關(guān)閉等，從而準(zhǔn)確控制噴油時(shí)間。 在電控共軌系統(tǒng)中，由各種傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、油門(mén)開(kāi)

18、度傳感器、各種溫度 傳感器等實(shí)時(shí)檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，由微型計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的計(jì)算程序進(jìn) 行計(jì)算后，定出適合于該運(yùn)行狀態(tài)的噴油量、噴油葉間、噴油率模型等參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終 都能在最佳狀態(tài)下工作。 計(jì)算機(jī)具有自我診斷功能，對(duì)系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行技術(shù)診斷，如果某個(gè)零件產(chǎn)生了故 障，則診斷系統(tǒng)會(huì)向駕駛員發(fā)出警報(bào)，并根據(jù)故障情況自動(dòng)作出處理；或使發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn) 行即所謂故障應(yīng)急功能，或切換控制方法，使車(chē)輛繼續(xù)行駛到安全的地方。 傳統(tǒng)的泵管嘴燃油系統(tǒng)中，噴油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷有關(guān)，不是一個(gè)獨(dú)立變量。 在高壓電控共軌系統(tǒng)中，噴油壓力(共軌壓力)與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無(wú)關(guān)，是可以獨(dú)立控 制的。由共

19、軌壓力傳感器測(cè)出燃油壓力，并與設(shè)定的目標(biāo)燃油壓力進(jìn)行比較后進(jìn)行反饋控制。1.5 燃油共軌電控噴射的技術(shù)優(yōu)越性(1)隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，對(duì)于車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)能和控制污染物排放方面要求日益提高。雖然柴油機(jī)的co、hc排放量很低，但其碳煙和微粒的排放量很高，采用先進(jìn)的燃油共軌電控噴射的技術(shù)，可以極大地改善污染物的排放，達(dá)到歐排放標(biāo)準(zhǔn)。(2)柴油機(jī)具有能耗低、功率大的優(yōu)勢(shì)，使用先進(jìn)的燃油共軌電控噴射技術(shù)后，能夠在較少改動(dòng)柴油機(jī)本身結(jié)構(gòu)的情況下，使柴油機(jī)得到更廣泛的應(yīng)用，使汽車(chē)工業(yè)更好地達(dá)到節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境的目的。(3)通過(guò)先進(jìn)的燃油共軌電控噴射技術(shù)的使用，柴油機(jī)的燃油噴射更

20、均勻，燃燒控制更為精準(zhǔn)，使柴油機(jī)能夠不斷降低燃燒噪聲，得到更高的比功率，在車(chē)輛上得到更廣泛應(yīng)用。1.6共軌式噴射系統(tǒng)的分類及幾種典型按照噴油高壓形成的不同，共軌式電控燃油系統(tǒng)有兩種基本形式，即高壓共軌式和中壓共軌式。高壓共軌式的特點(diǎn)是:高壓輸油泵(壓力在120mpa以上)直接產(chǎn)生高壓燃油后，輸送至共軌管中消除壓力的脈動(dòng)，再分送給各個(gè)噴油器;當(dāng)電子控制裝置按需要發(fā)出指令信號(hào)后，高速電磁閥(響應(yīng)在200ps左右)迅速打開(kāi)或關(guān)閉，進(jìn)而控制噴油器工作，即按設(shè)定的要求噴出或停噴高壓燃油。中壓共軌系統(tǒng)中，中壓輸油泵(壓力為10一13mpa)將中壓燃油送至共軌管中消除壓力的脈動(dòng)，再分送至帶有增壓柱塞的噴油器

21、中:當(dāng)高速電磁開(kāi)關(guān)閥接受到電子控制裝置發(fā)送的指令信號(hào)后，就迅速開(kāi)啟或關(guān)閉，從而控制噴油器的工作，迅即通過(guò)增壓柱塞的增壓作用，將從共軌中來(lái)得中壓燃油加壓至高壓(120一150mpa)后噴出或停噴。高壓共軌系統(tǒng)與中壓共軌系統(tǒng)的主要差別在于:高壓燃油的獲得方式不同。前者由高壓燃油泵直接提供，而后者則借助于增壓柱塞增壓后獲得。目前已經(jīng)投入使用的共軌系統(tǒng)中，大多數(shù)是高壓共軌噴油系統(tǒng)。目前國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種共軌噴油系統(tǒng)，最具代表性的有:(1)美國(guó)bkm公司的esvrojet系統(tǒng)。這是一種典型的中壓共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)(共軌蓄壓式電控噴油系統(tǒng))。esvrojet系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:低壓共軌，高壓噴射，這使控

22、制機(jī)構(gòu)一電磁閥的制造變得容易。此外，據(jù)bkm公司介紹，此系統(tǒng)還具有預(yù)噴射功能、扭矩和噴油規(guī)律造型能力，加之燃油系統(tǒng)無(wú)高壓油管，無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)作大的變動(dòng)，產(chǎn)品價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)力，以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放和油耗的改善，必定有很好的發(fā)展前景。(2)美國(guó)caterpiller公司的heui系統(tǒng)。它屬于共軌液壓式噴油系統(tǒng)，共軌油采用油泵驅(qū)動(dòng)的潤(rùn)滑油，共軌壓力控制在4一23mpa之間，具體值按發(fā)動(dòng)機(jī)性能需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。此系統(tǒng)也屬于中壓共軌。其主要特點(diǎn)是，使用機(jī)油作為共軌工作油，其主要原因是為了解決柴油在熱工況下粘度降低、熱啟動(dòng)困難的問(wèn)題，采用機(jī)油后，又存在冷起動(dòng)困難的問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一系列的研究，己能保證在零下400c起動(dòng)

23、。(3)日本電裝公司的ecd一uz高壓共軌式噴油系統(tǒng)。該系統(tǒng)由高壓油泵、共軌管、ecu和噴油器等組成，是最近幾年才發(fā)展起來(lái)的第3代燃油噴射系統(tǒng)。系統(tǒng)電控單元(ecu)根據(jù)柴油機(jī)工作狀況和其他信息(如油溫、壓力等)，依據(jù)給定的油壓脈沖圖譜，通過(guò)高壓輸油泵上的壓力控制閥(pcv)來(lái)調(diào)整油泵供油量，以改變共軌管中的油壓，因此油壓與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。該系統(tǒng)通過(guò)高速電磁閥可實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射定時(shí)、噴射量及噴射速率的柔性控制，從而使nox和顆粒排p(m)放大大降低。本論文中所用到的試驗(yàn)系統(tǒng)中共軌系統(tǒng)也是ecd一uz，后面會(huì)做詳細(xì)闡述。(4)德國(guó)bosch公司的cr高壓共軌式噴油系統(tǒng)。該系統(tǒng)與ecd一uz很相似，但該

24、系統(tǒng)的高壓供油泵為帶有電控壓力調(diào)節(jié)器的徑向柱塞泵，可實(shí)現(xiàn)部分停缸控制，因此可降低低壓時(shí)的功率消耗，共軌內(nèi)壓力在15一140mpa范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，能成功地實(shí)現(xiàn)低的噴油率、預(yù)噴射和多次噴射。22.共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2.1柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成電子控制高壓共軌系統(tǒng)由電子控制和燃油供給系統(tǒng)兩大部分組成。其基本結(jié)構(gòu)組成如圖2.1所示圖2.1 電子控制高壓共軌系統(tǒng)的基本組成1.空氣質(zhì)量流量傳感器 2.ecu 3.vp分配式高壓油泵 4.高壓蓄壓器 5噴油器6曲軸轉(zhuǎn)速傳感器 7.冷卻液溫度傳感器 8.柴油濾清器 9加速踏板位置傳感器2.1.1電子控制部分電子控制部分由ecu(電子控制模塊)、各種傳感器

25、和執(zhí)行器如噴油器電磁閥等組成。電控系統(tǒng)的功能是根據(jù)各種傳感器輸入的信號(hào)，有ecu經(jīng)過(guò)比較、運(yùn)算、處理后，得出最佳噴油時(shí)間和噴油量，向噴油器發(fā)出開(kāi)啟或關(guān)閉電磁閥的指令，從而精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。（1）電子控制系統(tǒng)的主要部件凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成，與汽油電控系統(tǒng)霍爾傳感器想通。如果其損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)按固定噴油提前角進(jìn)行噴油。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器采用電磁式轉(zhuǎn)速傳感器，一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上。檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)一缸上止點(diǎn)信號(hào)，是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)控制噴油量和供油提前角的重要參數(shù)，一旦損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)將熄火 。節(jié)氣門(mén)體共軌式柴油電控系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)采用兩通道式節(jié)氣門(mén)。停車(chē)

26、時(shí)，關(guān)閉節(jié)氣門(mén)，減小振動(dòng)；在滿負(fù)荷工作時(shí)和完全熄火時(shí)，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，可提高舒適性。燃油溫度傳感器燃油溫度傳感器采用（電阻r與溫度t成反比）電阻原理制成，損壞后，無(wú)后備信號(hào)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。進(jìn)氣壓力傳感器進(jìn)氣壓力傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)ecu計(jì)算進(jìn)氣量的依據(jù)之一，同時(shí)對(duì)渦輪增壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。損壞后，渦輪增壓器無(wú)法工作。輔助進(jìn)油道電磁閥上升后，當(dāng)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，電磁閥通電40秒后方能啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，15號(hào)線斷電，電磁閥關(guān)閉。啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)速上升后，啟動(dòng)輸油泵停止泵油，電磁閥通電，油道打開(kāi)。當(dāng)此電磁閥損壞后，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難。油量控制電磁閥油量控制電磁閥安裝在高壓泵上。主要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷要求調(diào)節(jié)高壓油壓。同時(shí)還對(duì)發(fā)

27、動(dòng)機(jī)負(fù)荷進(jìn)行限制、控制渦輪增壓器的工作。當(dāng)油量控制電磁閥n290損壞后，渦輪增壓器、廢氣再循環(huán)不工作。2.1.2燃油供給部分高壓共軌系統(tǒng)為蓄壓器式共軌系統(tǒng)，該系統(tǒng)由油箱、柴油濾清器、電動(dòng)輸油泵、vp分配式高壓油泵、高壓/低壓燃油管、蓄壓器（油軌）、噴油器、回油管和ecu等組成，如圖2.1.2所示2.1.2 高壓共軌燃油供給系統(tǒng)的組成1. 油箱 2.粗濾器 3.電動(dòng)輸油泵 4.柴油濾清器 5.低壓燃油管 6.vp分配式高壓油泵 7.高壓燃油管 8.蓄壓器（油軌） 9.噴油器 10.回油管 11.ecu 另外，燃油供給系統(tǒng)又分為低壓部分和高壓部分，如圖2.1.2 a高壓共軌低壓部分1.油箱 2.粗

28、濾器 3.電動(dòng)輸油泵4.柴油濾清器 5.低壓燃油管 6.高壓油泵低壓端 7.回油管 8.ecu2.1.2 b高壓共軌高壓部分1.vp分配式高壓油泵 2.切斷閥 3.壓力控制閥（調(diào)壓閥） 4.高壓油管 5.高壓蓄壓器（油軌） 6.油壓傳感器（軌道壓力傳感器） 7.限壓閥 8.流量限壓閥 9.噴油器 10.ecu燃油供給系統(tǒng)的基本工作原理是，低壓燃油由電動(dòng)輸油泵從油箱中吸出后，經(jīng)柴油濾清器輸送到分配式高壓油泵，柴油經(jīng)高壓油泵加壓后輸送到蓄壓器（油軌）中。儲(chǔ)存在油軌中的高壓柴油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻通過(guò)電磁閥噴油器噴入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)。電磁噴油器的開(kāi)啟和關(guān)閉由ecu根據(jù)傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行控制。2.1.3共軌式柴

29、油噴射系統(tǒng)主要部件（1）共軌式柴油機(jī)高壓油泵共軌式柴油機(jī)高壓油泵是空間對(duì)稱柱塞式噴油泵，三個(gè)柱塞夾角互為120度。主要由三個(gè)由驅(qū)動(dòng)部分、空間夾角互為120度的柱塞式噴油泵、油量控制電磁閥、進(jìn)出油管接頭、回油接頭、泵體等組成。（2）油量控制原理油量控制原理是根據(jù)共軌系統(tǒng)ecu通過(guò)控制油量控制電磁閥的通電、斷電來(lái)控制回油量，以實(shí)現(xiàn)控制泵油量。ecu輸送來(lái)的電流大小，可以控制電磁閥開(kāi)度大小，即電磁閥的開(kāi)度與通電電流呈線性關(guān)系。油量控制電磁閥通電（電磁閥打開(kāi)），回油量增加，高壓泵泵油減少。相反，油量控制電磁閥斷電（電磁閥關(guān)閉），回油量減少，高壓泵泵油量增大。（3）貯壓總管貯壓總管組成結(jié)構(gòu)如圖2.1.3

30、a所示2.1.3a 貯壓總管結(jié)構(gòu)（4）貯壓管（共軌元件）貯壓管（共軌元件）的組成結(jié)構(gòu)如圖2.1.3b所示2.1.3b 貯壓管結(jié)構(gòu)（5）油壓調(diào)節(jié)閥n276油壓調(diào)節(jié)閥n276組成結(jié)構(gòu)如圖2.1.3c2.1.3c油壓調(diào)節(jié)閥n276結(jié)構(gòu)由于調(diào)節(jié)閥是發(fā)動(dòng)機(jī)ecu通過(guò)控制電磁閥的電流大小來(lái)控制高壓油壓力。電磁閥通電的電流大小與產(chǎn)生的電磁力大小呈線性關(guān)系。當(dāng)電磁力和彈簧彈力小于油壓，油道被閥芯堵塞，不回油；當(dāng)電磁力和彈簧彈力大于油壓，閥芯左移，回油。（6）油壓傳感器油壓傳感器按壓電傳感器原理，將壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出給發(fā)動(dòng)機(jī)ecu，輸出電壓為0.5v-4.5v，如圖2.1.3d。在工作過(guò)程中，如果輸出電壓超

31、過(guò)工作范圍，說(shuō)明油壓傳感器損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)ecu按備用程序進(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量減少，功率下降。2.1.3d油壓傳感器工作特性（7）噴油器共軌系統(tǒng)常用電磁式噴油器，系統(tǒng)主要由針閥偶件、噴油器體、電磁閥、進(jìn)油管接頭、回油管接頭等組成，結(jié)構(gòu)如圖2.1.3e。2.1.3e 噴油器結(jié)構(gòu)1.針閥彈簧 2.電磁閥空腔 3.節(jié)流孔 4.電磁閥閥芯 5.一回油管接頭(接油箱) 6.電磁閥插座 7.電磁閥 8.進(jìn)油接頭 9.電磁閥球形閥 10.進(jìn)油節(jié)流孔11.控制桿(頂桿) 12.進(jìn)油道 13.高壓室 14.針閥2.2柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的原理如上圖2.1.2a和圖2.1.2b所示，燃油從油箱被電動(dòng)輸油泵吸出后

32、，經(jīng)油水分離器和濾清器過(guò)濾后，被送入vp分配式高壓油泵，這時(shí)燃油壓力為0.2mpa。進(jìn)入vp分配泵的燃油一部分通過(guò)高壓油泵的安全閥進(jìn)入油泵的潤(rùn)滑和冷卻油路后，流回油箱；一部分進(jìn)入vp分配式油泵，在vp分配式高壓油泵中，燃油被加壓到135mpa后，被輸送到蓄壓器。在蓄壓器上有一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)通過(guò)切斷油路來(lái)控制油量的壓力限制閥。用壓力限制閥來(lái)調(diào)節(jié)ecu設(shè)定的共軌壓力。高壓燃油從蓄壓器、流量限制閥經(jīng)高壓油管進(jìn)入噴油器后，又分兩路：一路直接進(jìn)入燃燒室，而另一路在噴油期間針閥導(dǎo)向部分和控制套筒與柱塞縫隙處泄露的多余燃油一起流回油箱。在電子控制高壓共軌系統(tǒng)中，由各種傳感器(如曲軸轉(zhuǎn)速傳感器；油門(mén)踏板位

33、置傳感器、凸輪軸位置傳感器、各種溫度和壓力傳感器等)及時(shí)檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，由ecu中的微型計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)置的程序進(jìn)行運(yùn)算后，確定適合于該工況下的最佳噴油量、噴油時(shí)刻、噴油速率模型參數(shù)等，ecu發(fā)出指令，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處在最優(yōu)工作狀態(tài)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性得到有效的發(fā)揮，并且可使排放污染降到最低。電控高壓共軌技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和ecu組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，噴油壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的一種供油方式；在共軌系統(tǒng)中，噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程是完全彼此分開(kāi)的。高壓油泵把高壓燃油輸入到蓄壓器中，通過(guò)對(duì)蓄壓器內(nèi)油壓調(diào)整實(shí)現(xiàn)精確控制，使最終高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。高壓共軌供

34、油方式可以大大減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。ecu控制噴油器的噴油量，而噴油量大小則由蓄壓器中燃油壓力和電磁閥開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短決定，即為時(shí)間控制式。在ecu控制系統(tǒng)中，曲軸位置傳感器用來(lái)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；凸輪軸位置傳感器用來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火順序；加速踏板位置傳感器是一種電位計(jì)，它通過(guò) 電信號(hào)告知ecu駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)矩的要求?？諝赓|(zhì)量流量傳感器用于檢測(cè)空氣質(zhì)量流量。ecu根據(jù)空氣質(zhì)量流量大小，按空燃比控制噴油量。在渦輪增壓壓力ecu根據(jù)增壓壓力大小，按空燃比控制噴油量。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)啟動(dòng)或溫度較低時(shí)，ecu可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器和空氣溫度傳感器的信號(hào)電壓值對(duì)噴

35、油始點(diǎn)、預(yù)噴油量、主噴射量及其他參數(shù)進(jìn)行匹配。ecu還根據(jù)其他傳感器和數(shù)據(jù)傳輸線(can)輸入的數(shù)值，進(jìn)行各項(xiàng)綜合控制。ecu控制裝置還具有自我診斷功能，它隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)的主要部件的工作進(jìn)行技術(shù)診斷，如果某個(gè)部件出現(xiàn)了故障，診斷系統(tǒng)會(huì)向駕駛員發(fā)出警報(bào)，并根據(jù)情況進(jìn)行自我處理，或者使發(fā)動(dòng)機(jī)切斷燃油供給，或者切換控制到使車(chē)輛繼續(xù)行駛到修理廠。在電控高壓共軌系統(tǒng)中，供油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷無(wú)關(guān)，它是獨(dú)立控制的。在油軌中的壓力傳感器檢測(cè)燃油壓力，并與ecu設(shè)定的目標(biāo)噴射壓力進(jìn)行比較后進(jìn)行反饋控制。圖2.2為博世公司對(duì)高壓共軌系統(tǒng)傳感器和燃油系統(tǒng)部件的連接關(guān)系。圖2.2 高壓共軌系統(tǒng)的傳感器和燃油系統(tǒng)部

36、件連接關(guān)系 1vp分配式油泵 2燃油切斷閥 3壓力控制閥 4柴油濾清器 5油箱(內(nèi)有輸油泵和粗濾器) 6ecu 7蓄電池8蓄壓器(油軌) 9燃油壓力傳感器 10燃油溫度傳感器 11噴油器 12冷卻液溫度傳感器 13曲軸轉(zhuǎn)速傳感器14加速踏板位置傳感器 15凸輪軸位置傳感器 16空氣質(zhì)量流量傳感器 17.增壓壓力傳感器 18進(jìn)氣溫度傳感器 19.渦輪增壓器2.2.1 vp式分配式高壓油泵工作原理博世公司高壓共軌系統(tǒng)使用的是vp系列電控分配式高壓油泵，目前在直噴式電控柴油機(jī)上應(yīng)用較多的是vp37和vp44型分配泵。其中vp37電控分配泵多應(yīng)用在柴油轎車(chē)上，vp44型電控分配泵多應(yīng)用在重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

37、上 四大vp分配式高壓油泵由三個(gè)徑向排列、互相呈120夾角的柱塞組成o vp分配泵通過(guò)聯(lián)軸器，由凸輪軸上的油泵驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，油泵的轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一半。分配泵總成中的三個(gè)泵油柱塞由驅(qū)動(dòng)軸上的凸輪驅(qū)動(dòng)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)泵，每個(gè)泵油柱塞有彈簧對(duì)其施加作用力，目的是減小柱塞振動(dòng)，并且使柱塞始終與驅(qū)動(dòng)軸上的偏心凸輪接觸。當(dāng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，為吸油行程，吸油閥將會(huì)開(kāi)啟，允許低壓燃油進(jìn)入泵腔，而當(dāng)柱塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)油閥將會(huì)關(guān)閉，泵腔內(nèi)的燃油在向上運(yùn)動(dòng)的柱塞作用下被加壓后輸送到蓄壓器中，高壓燃油被存儲(chǔ)在蓄壓器油軌中等待噴射。圖2.2.1為高壓蓄壓器，即油軌，它是一根鍛造鋼管，油軌的內(nèi)徑為10mm，長(zhǎng)度

38、范圍在280600mm之間，具體長(zhǎng)度按發(fā)動(dòng)機(jī)的要求而定，各缸上的噴油器通過(guò)各自的油管與油軌連接。3燃油壓力控制閥安裝在高壓油泵上。ecu通過(guò)控制壓力閥可以精確地保持泵油壓力，保持油軌中的燃油壓力。壓力控制閥是電磁控制球形閥，彈簧向球閥施加作用力，電磁鐵也對(duì)球閥施加作用力，壓力控制閥與分配泵連接處有o形密封圈保持密封，球閥承受著油軌中燃油的高壓作用，高壓燃油作用力由彈簧力和電磁力共同作用著，而電磁力大小由ecu的pwm調(diào)制信號(hào)電流進(jìn)行控制，所以，通過(guò)電磁鐵電流的大小將決定油軌中燃油壓力的高低。當(dāng)油軌中的燃油壓力超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的期望設(shè)定值時(shí)，球閥將會(huì)開(kāi)啟，允許油軌中的壓力燃油通過(guò)回油管流回油

39、箱；如果油軌中燃油壓力過(guò)低，球閥將會(huì)關(guān)閉，允許高壓油泵增大油軌中的燃油壓力，有此可知，ecu痛過(guò)壓力控制閥對(duì)系統(tǒng)壓力實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。圖2.2.1 高壓蓄壓器（油軌）1.油軌 2.高壓泵端進(jìn)油口 3.油軌壓力傳感器 4.限壓閥 5.出油口 6.流量限制閥 7噴油器端連接油管 油軌壓力傳感器安裝在蓄壓器(油軌)上(圖2.2.1中的3)，油軌壓力傳感器的作用是檢測(cè)油軌內(nèi)燃油壓力，該傳感器將燃油壓力信號(hào)反饋給ecu，ecu通過(guò)該電信號(hào)對(duì)共軌燃油系統(tǒng)的燃油壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。限壓閥與溢流閥的作用相同。在壓力限定值被超出時(shí)，限壓閥通過(guò)打開(kāi)溢流口來(lái)限制油軌中的壓力。限壓閥允許油軌中的最大壓力為150mpao在油

40、軌的連接端，閥體上有一通道，通過(guò)柱塞的錐形頭部與閥體的密封座保持關(guān)閉。在正常工作壓力下，一般為135mpao彈簧使柱塞緊緊壓在密封座上，使蓄壓器保持關(guān)閉。當(dāng)壓力超過(guò)系統(tǒng)最大壓力時(shí)，彈簧被壓縮，柱塞被頂起，高壓燃油溢出、流向油箱，即當(dāng)閥打開(kāi)時(shí)，燃油從油軌中溢出，油軌壓力下降。流量限制閥的作用是，當(dāng)油軌輸出的油量超過(guò)規(guī)定值時(shí)，流量限制閥關(guān)閉通往噴油器的油路。正常工作時(shí)柱塞停留在靜止位置，靠在流量限制閥油軌端的接頭上。當(dāng)噴油器打開(kāi)、開(kāi)始噴油時(shí)，噴油器端的壓力下降，導(dǎo)致柱塞向噴油器方向移動(dòng)。流量限制閥通過(guò)柱塞移動(dòng)而產(chǎn)生的排油量用來(lái)補(bǔ)充噴油器從油軌中獲得的油量。而當(dāng)噴油停止時(shí)，柱塞停止移動(dòng)，壓力彈簧將柱

41、塞推回到靜止位置，燃油從節(jié)流孔內(nèi)流出。壓力彈簧和節(jié)流孔經(jīng)過(guò)計(jì)算，無(wú)論燃油大量泄漏還是少量泄露，柱塞都會(huì)回到油軌側(cè)的限位件，阻止燃油進(jìn)入噴油器。32.2.2 噴油器工作原理博世公司高壓共軌系統(tǒng)電磁噴油器的工作原理是，當(dāng)噴油器電磁閥未被觸發(fā)時(shí)，噴油器關(guān)閉，泄油孔也關(guān)閉，小彈簧將電樞的球閥壓向回油節(jié)流孔上，在閥控制腔內(nèi)形成共軌高壓。同樣，在噴嘴腔內(nèi)也形成共軌高壓，共軌壓力對(duì)控制柱塞端面的壓力和噴嘴彈簧的壓力與高壓燃油作用在針閥錐面上的開(kāi)啟力相平衡，使針閥保持關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)電磁閥被觸發(fā)時(shí)，電樞將泄油口打開(kāi)，燃油從閥控制室流到上方的空腔中，并從空腔通過(guò)回油通道返回油箱，使閥控制室中的 壓力降低，減小了作用

42、在控制柱塞上的力，這時(shí)噴嘴針閥被打開(kāi)，噴油器開(kāi)始噴油。 電磁閥一旦斷電不被觸發(fā)，小彈簧力會(huì)使電磁閥電樞下壓，閥球就將泄油孔關(guān)閉。泄油孔關(guān)閉后，燃油從進(jìn)油孔進(jìn)入閥控制室建立起油壓，這個(gè)壓力為油軌壓力，這個(gè)軌道高壓作用在控制柱塞端面上，軌道壓力加上彈簧力大于噴嘴腔中的壓力，使噴嘴針閥關(guān)閉。2.2.3 電控高壓共軌系統(tǒng)的控制功能（1）控制噴油量 發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ecu根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門(mén)開(kāi)度信號(hào)以及溫度、壓力等輔助信號(hào)，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況下的最佳噴油量，ecu通過(guò)控制電磁閥通電、斷電時(shí)刻及通、斷電持續(xù)時(shí)間直接控制噴油量。使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）控制噴油壓力 蓄壓器壓力傳感器用來(lái)測(cè)量油軌內(nèi)的

43、燃油壓力，從而調(diào)整高壓油泵的供油量，控制油軌中的燃油壓力。油軌(蓄壓器)中的壓力大小決定了噴油器噴油壓力的大小。ecu還根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、噴油量大小與預(yù)置的最佳值相比較進(jìn)行反饋控制。（3）控制噴油速率ecu根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況設(shè)置并控制預(yù)噴、主噴和后噴。（4）控制噴油時(shí)間 ecu根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算出最佳噴射時(shí)間，并控制電磁噴油器的開(kāi)啟時(shí)刻、關(guān)閉時(shí)刻，準(zhǔn)確控制噴油時(shí)間。（5）控制噴射方式高壓共軌系統(tǒng)多采用多次噴射。多次噴射是將每一個(gè)工作循環(huán)中的噴油過(guò)程分成幾段進(jìn)行，每段噴油都是相互獨(dú)立的，目的是控制燃燒速率。在共軌系統(tǒng)中采用的多次噴射包括先導(dǎo)噴射、預(yù)噴射、主噴射、后噴射和次后

44、噴射等。在多次噴射過(guò)程中，電 磁閥執(zhí)行著開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)噴油規(guī)律的優(yōu)化。在主噴 之前的預(yù)噴射可以降低燃燒噪聲，為減少可吸人顆粒物排放量，使預(yù)噴射要靠近主噴射，從而可以有效降低可吸人顆粒物排放量。而后噴射過(guò)程，少量燃油隨廢氣排放、再燃燒會(huì)使有害顆粒物進(jìn)一步燃燒掉，更為有效地減小可吸人顆粒物的排放。圖2.2.3為噴油嘴針閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系，表2.2為多次噴射作用效果。4圖2.2.3針閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系表2.2 多次噴射作用效果噴射方式作用效果先導(dǎo)噴射進(jìn)行預(yù)混和燃燒，可降低可吸入顆粒物預(yù)噴射縮短主噴射的著火延遲，降低nox和燃燒噪聲后噴射促進(jìn)擴(kuò)散燃燒，降低顆粒物后噴射排氣溫度升高，通

45、過(guò)供給還原劑，進(jìn)行后處理，降低nox和顆粒物3.柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷維修與維護(hù)3.1功能分析故障診斷對(duì)功能進(jìn)行分析可以有助于更好的判斷故障引起的原因，進(jìn)而可判斷故障屬性，即機(jī)械故障或電控故障。a低壓供油部分主要由輸油燃油濾清器、輸油管道和功能閥件等組成。其功能是輸油泵將油箱內(nèi)的燃油以一定的壓力輸送到高壓油泵端,提供一定量的燃油給高壓供油泵對(duì)其進(jìn)行壓縮,該部分出現(xiàn)的故障屬于機(jī)械故障，如燃油泄漏等等，用常規(guī)方法判斷和維修即可。高壓系統(tǒng)主要由高壓油泵、高壓共軌、流量限制器、電控噴油器和噴油嘴等組成，其功能是通過(guò)低壓供油部分將低壓燃油提供給高壓油泵，經(jīng)過(guò)高壓油泵加壓后的燃油被送至高壓共軌中儲(chǔ)存，儲(chǔ)

46、存后的高壓燃油再經(jīng)過(guò)電控噴油器和噴油嘴向發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸提供霧化良好的燃油供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，流量限制器用來(lái)防止噴油器可能出現(xiàn)的持續(xù)噴油現(xiàn)象，此部分的故障屬于混合型，即存在機(jī)械和電控兩方面的故障，需要仔細(xì)判斷和辨別。5b電控裝置主要包括各種傳感器和ecu。傳感器有共軌壓力傳感器、燃油溫度傳感器、冷卻水溫度傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、加速踏板傳感器、凸輪軸位置傳感器、空氣質(zhì)量流量器、增壓壓力傳感器和進(jìn)氣溫度傳感器等等，其功能是采集各部分運(yùn)行狀況并將電信號(hào)發(fā)送給ecu，ecu收集傳感器提供的信號(hào)，并根據(jù)一定的數(shù)學(xué)計(jì)算(調(diào)節(jié)算法)處理信息，然后向執(zhí)行器發(fā)出指令。該部分的故障屬性為電子控制，其檢測(cè)手段為專用儀器或自檢

47、測(cè)系統(tǒng)。6c執(zhí)行器部分包括噴油器、調(diào)壓閥，其中還包括預(yù)熱控制器、電一氣轉(zhuǎn)換器、節(jié)氣門(mén)調(diào)節(jié)等等。噴油器接受來(lái)自ecu的指令完成對(duì)燃油的供應(yīng)和切斷。預(yù)熱控制器完成對(duì)冷車(chē)啟動(dòng)的預(yù)熱。電氣轉(zhuǎn)換器控制增壓壓力、渦流和egr等調(diào)節(jié)器的閥門(mén)，控制信號(hào)也同樣來(lái)自ecu。節(jié)氣門(mén)調(diào)節(jié)主要是針對(duì)帶egr的增壓柴油機(jī)使用的，在進(jìn)氣管中再循環(huán)廢氣入口處前設(shè)置一個(gè)節(jié)氣門(mén)此節(jié)氣門(mén)利用節(jié)氣流作用適當(dāng)降低入口處的壓力。從而提高egr的工作效率，其調(diào)節(jié)功能與汽油機(jī)的不同。它僅在低轉(zhuǎn)速范圍起作用。此部分的故障屬混合型。3.2特性分析故障診斷高壓共軌燃油系統(tǒng)的特性分析有利于加深對(duì)高壓共軌燃油系統(tǒng)的理解，同時(shí)可輔助對(duì)故障作出正確判斷。

48、特性分析表現(xiàn)在四個(gè)方面：a噴油壓力的自由調(diào)節(jié)特性。共軌壓力傳感器可測(cè)量共軌內(nèi)的燃油壓力，從而可控制供油泵的供油量和共軌壓力，另外可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量大小等信息進(jìn)行反饋控制。如使用中出現(xiàn)壓力不足可判斷壓力調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障。b噴油量自由調(diào)節(jié)特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及油門(mén)開(kāi)度信息為噴油量控制提供基礎(chǔ)條件，由cpu （central processing unit）計(jì)算出最佳噴油量，通過(guò)控制噴油器電磁閥的通電、斷電時(shí)刻直接控制噴油參數(shù)。如出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，則可考慮該油門(mén)開(kāi)度信號(hào)以及噴油器出現(xiàn)故障。c噴油率自由調(diào)節(jié)特性。不同的噴油率滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況需要，ecu設(shè)置并控制噴油率(預(yù)噴射、后噴射、多段噴射

49、)。如出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)各工況工作故障可考慮ecu出現(xiàn)了故障。d噴油時(shí)間自由調(diào)節(jié)特性。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等參數(shù)，計(jì)算最佳噴射時(shí)間，并控制噴油器在最佳時(shí)刻開(kāi)啟和關(guān)閉，從而控制噴油時(shí)間的準(zhǔn)確。如出現(xiàn)車(chē)輛加速不暢，可考慮噴油器的故障。73.3常見(jiàn)故障分析與排除（1）柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的常見(jiàn)故障有兩個(gè)方面：電子控制系統(tǒng)和機(jī)械部件。對(duì)機(jī)械部分故障判斷與傳統(tǒng)機(jī)械故障判斷相差不大。對(duì)電子控制系統(tǒng)故障的判斷通過(guò)車(chē)輛的自診斷系統(tǒng)進(jìn)行判定。掌握自診斷系統(tǒng)的使用無(wú)論對(duì)車(chē)輛操作者還是維修者都有較大幫助。以康明斯isbe高壓共軌系統(tǒng)即博世高壓共軌系統(tǒng)為例進(jìn)行自診斷系統(tǒng)診斷示范。（2）康明斯isbe高壓共軌系統(tǒng)即博世高壓共軌

50、系統(tǒng)故障自診斷系統(tǒng)康明斯isbe高壓共軌系統(tǒng)即博世高壓共軌系統(tǒng)自診斷系統(tǒng)的故障顯示有其獨(dú)特的方式，共由三個(gè)指示燈完成，即黃色報(bào)警指示燈“warning”、紅色停車(chē)指示燈“stop”和保養(yǎng)指示燈“maintenance”。車(chē)輛行駛過(guò)程中若“warning”指示燈亮，則表明系統(tǒng)有故障代碼存在，需要將車(chē)輛盡快行駛到維修地點(diǎn)進(jìn)行維修；若“stop”指示燈亮，則應(yīng)盡快安全地使車(chē)輛停駛并進(jìn)行維修，以保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)；若“maintenance”指示燈亮，則是提醒駕駛?cè)诵枰M(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)保養(yǎng)了。當(dāng)車(chē)輛燃油系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)有故障時(shí)，故障以故障碼代碼的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，故障代碼可通過(guò)調(diào)用操作獲得。83.4故障代碼獲

51、取的操作過(guò)程3.4.1故障指示燈自檢操作故障指示燈自檢如圖341。首先，點(diǎn)火鑰匙開(kāi)關(guān)處于“on”的接通位置，診斷開(kāi)關(guān)“off”處于斷開(kāi)位置，如各種指示燈(報(bào)警指示燈、停車(chē)指示燈、等待啟動(dòng)指示燈和保養(yǎng)指示燈)依次點(diǎn)亮約2 s，然后熄滅，表明電子控制系統(tǒng)正常，無(wú)故障；其次，如果報(bào)警指示燈“warning”不熄滅，表明系統(tǒng)存在故障；第二，如果指示燈“stop”點(diǎn)亮，則應(yīng)盡快進(jìn)行維修，以保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。圖3.4.1 故障指示燈3.4.2故障代碼的讀取故障代碼的讀取是通過(guò)故障指示燈的閃爍次數(shù)獲得的。具體方法步驟如下：a點(diǎn)火鑰匙開(kāi)關(guān)處于“off”位置，診斷開(kāi)關(guān)處于“on”位置，然后點(diǎn)火鑰匙轉(zhuǎn)至“on”位置，不

52、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如果電子控制系統(tǒng)有現(xiàn)行故障代碼存儲(chǔ)，則“stop”燈和“warning”燈依次點(diǎn)亮，然后開(kāi)始閃爍出已記錄的現(xiàn)行故障代碼；如果熄滅并保持熄滅狀態(tài)，說(shuō)明電子控制系統(tǒng)中沒(méi)有故障代碼存儲(chǔ)。以上操作見(jiàn)圖3.4.2a。圖342a 障代碼檢查操作b故障代碼閃爍的順序見(jiàn)圖3.4.2b。首先，“warning”燈閃爍。然后停留1 s或2s，接著“stop”燈閃爍故障代碼，各號(hào)碼間會(huì)有l(wèi) s或2s的停頓，“stop”燈閃爍完畢后，“warning”燈再次閃亮。三位數(shù)或四位數(shù)的代碼將會(huì)以相同的順序重復(fù)閃爍。例如故障代碼233的閃爍順序?yàn)椋菏紫取皐arning”燈閃爍約2 s后，“stop”燈連續(xù)閃爍2次

53、，每次間隔約o5 s，表示為“2”；過(guò)15 s后“stop”燈又連續(xù)閃爍3次，每次間隔約05 s，表示為“3”：再過(guò)15 s后“stop”燈又連續(xù)閃爍3次，每次間隔約05 s，又表示為“3”；再過(guò)2 s后“warning”燈亮，則表示該故障代碼顯示完畢。下一個(gè)故障代碼獲得是將巡航控制“setresume”開(kāi)關(guān)放在增加位置(“+”)，則開(kāi)始閃爍下一個(gè)故障代碼；將“setresume”開(kāi)關(guān)放在減小位置(“-”)，可回到上一個(gè)故障代碼的顯示。如果只有一個(gè)現(xiàn)行故障代碼，則無(wú)論“setresume”開(kāi)關(guān)放在何處總是顯示同一個(gè)故障代碼，故障代碼的含義可查維修手冊(cè)得到。圖3.4.2b 代碼閃爍順序3.4.3

54、故障代碼的清除故障排除后，清除ecu中的故障代碼就較為簡(jiǎn)單了。即將熔斷器盒的ecu熔斷絲拔下或拆下蓄電池負(fù)極搭鐵線10 s以上后可清除，需要注意的是在拆除蓄電池負(fù)極搭鐵線時(shí)，時(shí)鐘、音響等電器設(shè)備所存儲(chǔ)的信息會(huì)丟失。93.5日常操作和維護(hù)應(yīng)注意的問(wèn)題3.5.1柴油機(jī)不同工況的維護(hù)應(yīng)注意問(wèn)題電控柴油機(jī)系統(tǒng)日常操作和維護(hù)無(wú)論是對(duì)駕駛?cè)诉€是維修者都極為重要，做好此項(xiàng)工作對(duì)車(chē)輛的使用起到事半功倍的效果。a起動(dòng)過(guò)程。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)前應(yīng)檢查水位、油位、蓄電池電壓等，起動(dòng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)(小于15 s)且連續(xù)起動(dòng)不超過(guò)3次，啟動(dòng)時(shí)不用踩油門(mén)，啟動(dòng)油量控制已經(jīng)在ecu中設(shè)置，增大油門(mén)開(kāi)度不起作用。同樣道理，車(chē)輛行駛中不

55、要猛踩油門(mén)。b排空氣。排除燃油中的空氣是柴油機(jī)運(yùn)行特有的需要，進(jìn)行該項(xiàng)操作在停機(jī)狀態(tài)下，用手動(dòng)油泵排出燃油中的空氣。具體方法與傳統(tǒng)方法有所不同，區(qū)別在于如需要松開(kāi)高壓油管時(shí)必須將車(chē)靜置15 分鐘以上，等油軌內(nèi)的壓力下降以后才能松開(kāi)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。另外，在排空過(guò)程中若有燃油濺到排氣管、起動(dòng)機(jī)、線束或接插件上，需將燃油擦拭干凈。c涉水行駛。由于燃油系統(tǒng)采用電腦控制，所有輸入輸出的信號(hào)都是電信號(hào)，所以一定要防止燃油系統(tǒng)進(jìn)水。當(dāng)遇到必須涉水行駛的情況時(shí)，要避免電控系統(tǒng)因進(jìn)水而受到損壞。一般情況下使控制器離水面的高度應(yīng)超過(guò)200 mm，涉水行駛時(shí)速度應(yīng)小于10 k

56、mh。103.5.2柴油機(jī)各系統(tǒng)日常維護(hù)應(yīng)注意的問(wèn)題a電控單元的維護(hù)。電控元件和線束一定要保持干燥、無(wú)水、無(wú)油和無(wú)塵。共軌日常維護(hù)應(yīng)注意在撥插線束及其傳感器或執(zhí)行器連接的插件之前首先應(yīng)關(guān)掉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、電源總開(kāi)關(guān)，然后才可以進(jìn)行電器部分的日常維護(hù)操作。破損線路應(yīng)及時(shí)包扎處理，老化線路應(yīng)及時(shí)更換。要注意控制線纜屏蔽層的保護(hù)防止信號(hào)干擾而出現(xiàn)虛假故障。蓄電池的正常工作電壓應(yīng)保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，嚴(yán)禁用水直接沖洗電控部分的零部件，當(dāng)電器部分進(jìn)水后，應(yīng)首先切斷電源總開(kāi)關(guān)，然后立即通知維修人員處理，不要自行運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。b燃油系統(tǒng)的維護(hù)。應(yīng)結(jié)合設(shè)備使用環(huán)境做好燃油系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)。首先要加注符合標(biāo)準(zhǔn)的燃油，由于國(guó)內(nèi)油品整體水平不高，雜質(zhì)和水分較多，應(yīng)定期放出油水分離器中的水分，以保持燃油的清潔。野外作業(yè)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)添加燃油時(shí)，要預(yù)防燃油的二次污染問(wèn)題，保養(yǎng)燃油系統(tǒng)管路時(shí)，拆卸的油管和零部件要妥善保管，避免臟污。不允許發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)拆卸高壓油管，因?yàn)榇藭r(shí)高壓油管中的油壓很高，以免高壓油噴出傷人，一定要停機(jī)靜置15 分鐘以上才能拆卸油管，以確保安全。在保養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)使用柴油機(jī)生產(chǎn)廠家認(rèn)可的專用柴油濾清器芯。否則容易造成柴油泵及油軌損壞。柴油濾芯更換周期：每運(yùn)行15萬(wàn)km或累計(jì)運(yùn)行300 h更換一次濾芯。更換濾芯的方法可用專用工具將濾芯從柴濾座上擰下，用力