《汽車發(fā)動機構(gòu)造與檢修（第2版）》課件 項目十 柴油發(fā)動機

汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修（第2版）汽車發(fā)動機構(gòu)造與檢修（第2版）項目一汽車發(fā)動機基本知識項目二發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)構(gòu)造與

檢修項目三發(fā)動機配氣機構(gòu)構(gòu)造與檢修項目四汽油發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)構(gòu)造與檢修項目五發(fā)動機潤滑系統(tǒng)構(gòu)造與檢修項目六發(fā)動機冷卻系統(tǒng)構(gòu)造與檢修項目七發(fā)動機排放控制系統(tǒng)構(gòu)造與檢修項目八發(fā)動機拆裝與維護項目九發(fā)動機綜合故障診斷與排除項目十柴油發(fā)動機項目十柴油發(fā)動機任務(wù)１

柴油發(fā)動機的燃燒過程任務(wù)２高壓共軌式電控柴油發(fā)動機任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程學(xué)習(xí)目標(biāo)?知識目標(biāo)1．能正確描述柴油發(fā)動機的工作原理；2．能正確描述柴油發(fā)動機燃燒過程。?技能目標(biāo)能正確識別柴油發(fā)動機結(jié)構(gòu)組成。?素質(zhì)目標(biāo)1.通過查詢、檢索、總結(jié),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新精神；2.通過制訂計劃和展示匯報,培養(yǎng)學(xué)生較好的邏輯思維和表達能力。建議課時2～4課時。一、理論知識準(zhǔn)備柴油發(fā)動機由德國工程師魯?shù)婪虻屹悹栐?892年發(fā)明。由于柴油的燃點比較低，所以柴油發(fā)動機可以采用壓燃的方式點燃混合氣，但是柴油黏度高，揮發(fā)性差，不易形成均勻的可燃混合氣，因此柴油發(fā)動機采用高壓噴油泵向汽缸內(nèi)噴射霧狀燃油，解決了柴油霧化問題。由于柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)矩大，經(jīng)濟性好，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機械、工程機械、機車船舶、發(fā)電機組等領(lǐng)域。1．柴油機燃油供給系統(tǒng)的功用柴油機燃油供給系統(tǒng)的功用是根據(jù)柴油機的工作要求，定時、定量、定壓地將霧化質(zhì)量良好的柴油以一定的要求噴入汽缸內(nèi)，并使這些燃油與空氣迅速的混合和燃燒。所謂定時就是按照供油相位要求；定量則是保證一定的油量，滿足動力性輸出的要求；定壓則要求噴入汽缸的燃油具備一定的動能與空氣進行混合。燃油供給系統(tǒng)的工作情況對柴油機的功率和油耗有重要的影響。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程2．柴油的特性（1）蒸發(fā)性差、流動性差、自燃溫度低。必須采用高壓噴射霧化的方法與空氣混合。因此，柴油機必須具有很大的壓縮比、很高的噴油壓力、很小的噴油器噴孔。（2）熱值高，發(fā)動機功率大，經(jīng)濟性好。（3）燃燒極限范圍寬。屬稀燃發(fā)動機，排放中CO、HC較少，輸出功率取決于油量的調(diào)節(jié)。3．柴油機混合氣的形成1）柴油機混合氣的形成特點柴油機所用的燃料（柴油）黏度較大，不宜揮發(fā)，必須借助噴油設(shè)備（噴油泵和噴油器等）將柴油在接近壓縮行程終了的時刻，通過高壓以細(xì)小的油滴形式噴入汽缸，與高溫高壓的熱空氣混合，經(jīng)過一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備，然后著火燃燒。柴油機混合氣的形成具有以下特點：任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程（1）缸內(nèi)進行，即在壓縮行程接近終了時柴油由噴射系統(tǒng)直接贖入燃燒室內(nèi)，時間短，難以形成均的混燒室內(nèi)的工質(zhì)成分隨時間和地點而變化（2）柴油本身黏度大，蒸發(fā)性不好。（3）混合氣在高溫、高壓下多點自燃著火燃燒且混合過程、著火過程和燃燒過程共存。柴油機可燃混合氣的形成時間極為短促，這就給柴油機中柴油與空氣的良好混合和完全燃燒帶來很大困難。而且噴油與燃燒重疊，出現(xiàn)邊燃燒、邊噴油、邊混合的情況。因此混合氣形成過程很復(fù)雜。柴油機由于難以實現(xiàn)噴入汽缸的柴油與空氣的完全均勻混合，因此要求空氣對燃料的比例一般比汽油機大。過量空氣系數(shù)通常在標(biāo)準(zhǔn)工況下都大于1，一般在1.15～2.20。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程2）柴油機可燃混合氣的形成方式柴油機混合氣形成方式從原理上來分，有空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合兩種。（1）空間霧化混合。將燃油噴向燃燒室空間，形成霧狀，霧狀油滴從高溫空氣中吸熱蒸發(fā)并擴散，與空氣形成混合氣。為了使混合均勻，要求噴出的燃油與燃燒室形狀配合，并利用燃燒室中空氣的運動與其混合。（2）油膜蒸發(fā)混合。將大部分燃油噴到燃燒室壁面上，形成一層油膜，油膜受熱汽化蒸發(fā)，在燃燒室中強烈的渦流作用下，燃油蒸氣與空氣形成均勻的可燃混合氣。這一混合方式中起主要作用的因素是燃燒室壁面溫度、空氣相對運動速度和油膜厚度。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程4．柴油機燃燒室柴油機燃燒室主要分為直噴式燃燒室和分隔式燃燒室兩大類。1）直噴式燃燒室直噴式燃燒室由汽缸蓋底面和活塞頂部凹坑形成，燃料直接噴入與空氣混合燃燒。如圖10-1所示，直噴式燃燒室呈淺盆形，噴油器的噴嘴直接伸入燃燒室。這種燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，因?qū)⑷加椭苯訃娙肴紵?，故發(fā)動機起動性能好，做功效率高。圖10-1直噴式燃燒室任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程2）分隔式燃燒室分隔式燃燒室的容積則一分為二，一部分位于汽缸蓋中，另一部分則在汽缸內(nèi)，如圖10-2所示。在汽缸內(nèi)的那部分稱主燃燒室，位于汽缸蓋中的那部分稱副燃燒室。主、副燃燒室之間用通道連通。分隔式燃燒室又有渦流室燃燒室和預(yù)燃室燃燒室之分。分隔式燃燒室屬空間霧化混合方式，燃料先在副燃燒室預(yù)燃，再經(jīng)通道噴入主燃燒室進一步燃燒。圖10-2分隔式燃燒室任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程渦流室燃燒室，如圖10-2a）所示，其主、副燃燒室之間的連接通道與副燃燒室切向連接，在壓縮行程中，空氣從主燃燒室經(jīng)連接通道進入副燃燒室，在其中形成強烈的有組織的壓縮渦流，因此稱副燃燒室為渦流室。燃油順氣流方向噴射。預(yù)燃室燃燒室，如圖10-2b）所示，其主、副燃燒室之間的連接通道不與副燃燒室切向連接，且截面積較小。在壓縮行程中，空氣在副燃燒室內(nèi)形成強烈的無組織的紊流。燃油迎著氣流方向噴射，并在副燃燒室頂部預(yù)先發(fā)火燃燒，故稱副燃燒室為預(yù)燃室。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程5．柴油機的燃燒過程柴油機的柴油與空氣在缸內(nèi)混合，因此，需要有較大的供油提前角（一般為22°～26°），柴油機汽缸壓力與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖10-3所示。圖10-3汽缸壓力與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系O-高壓泵開始供油時刻；A-噴油器開始噴油時刻；B-自燃點任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程（1）供油提前角。泵油始點O至活塞上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。若供油提前角過大，則著火準(zhǔn)備期過長，會引起爆燃；著火時間提前，會引起活塞敲缸，使得發(fā)動機工作粗暴，噪聲增加。若供油提前角過小，則著火發(fā)生在活塞下行時，發(fā)動機動力下降。（2）噴油提前角。噴油始點A至活塞上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（3）噴油延遲期。泵油始點O到噴油始點A的間隔時間。高壓油管越長，噴油延遲期越長；高壓油腔的膨脹量越大，噴油延遲期越長。因此，應(yīng)盡量縮短噴油延遲期。（4）燃燒延遲期（A-B）。是因為噴油后，混合氣形成需要一定的時間才能著火，由此形成了燃燒延遲期。燃燒延遲期越長，累積的燃油越多，著火時的壓力增加越快，使柴油機工作粗暴，發(fā)動機的噪聲越大。燃燒延遲期取決于燃油的十六烷值、混合氣形成的過程（噴油壓力、噴油器形式、壓縮比和燃油噴射的方式等）、發(fā)動機的溫度等因素。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程6．影響柴油機燃燒過程的因素1）柴油的性質(zhì)（1）柴油的自燃性。十六烷值是評定柴油自燃性好壞的指標(biāo)，對燃燒過程也有一定影響。十六烷值越高，著火性越好。著火性好的柴油，使著火延遲期縮短，柴油機工作柔和。但是十六烷值過高，燃料分子量加大，使燃油蒸發(fā)性變差、黏度增加，導(dǎo)致燃燒不完全，排氣冒黑煙，燃油經(jīng)濟性下降。因此，國產(chǎn)柴油的十六烷值規(guī)定為40～50，不必要過分增大。（2）柴油的蒸發(fā)性。柴油的蒸發(fā)性用餾程表示。餾程指柴油蒸餾過程中餾出一定百分?jǐn)?shù)所處的溫度，通常以餾出50%的溫度來評定。餾程低，說明這種燃油餾分多，蒸發(fā)性好，有利于混合氣形成，改善了燃燒過程。但是，餾程過低，燃油蒸發(fā)過快，則在著火延遲期內(nèi)形成的混合氣量過多，柴油機工作粗暴。車用柴油機的柴油餾程為200～300℃。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程2）影響燃燒過程的運轉(zhuǎn)因素（1）負(fù)荷。柴油機的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法是“質(zhì)調(diào)節(jié)”，即空氣量基本上不隨負(fù)荷變化，而只調(diào)節(jié)循環(huán)供油量。負(fù)荷增大，循環(huán)供油量也增大，過量空氣系數(shù)減小，單位容積內(nèi)混合氣燃燒放出的熱量增加，使缸內(nèi)溫度上升，縮短著火延遲期，從而降低了柴油機的工作粗暴。在中、小負(fù)荷工況下，燃燒熱效率的變化一般不大，但隨負(fù)荷增大，循環(huán)供油量加大，過量空氣系數(shù)減小，燃燒過程延長，都可能使燃燒效率下降。（2）轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速升高時，由于散熱損失和活塞環(huán)的漏氣損失減小，使壓縮終點的溫度和壓力增高；轉(zhuǎn)速升高也會使噴油壓力提高，改善燃油的霧化，這些都使得以秒為單位的著火落后期縮短，而以曲軸轉(zhuǎn)角為單位的著火延遲期則有可能縮短，也可能延長。一般來說，轉(zhuǎn)速過高或過低時，都會使燃燒熱效率降低。轉(zhuǎn)速過高時，燃燒所占的曲軸轉(zhuǎn)角加大，充氣效率下降，熱效率下降；轉(zhuǎn)速過低時，空氣渦流減弱，噴油壓力下降，使混合氣質(zhì)量變差，熱效率也會下降。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程（3）供油提前角。供油提前角過大，噴油時汽缸內(nèi)溫度、壓力較低，著火落后期較長，壓力升高率和最大爆發(fā)壓力增大，導(dǎo)致柴油機工作粗暴，NOx的排放量增加。過早燃燒還會增加壓縮負(fù)功，降低柴油機的經(jīng)濟性和動力性。供油提前角過小，則燃油不能在上止點附近及時燃燒，對柴油機的經(jīng)濟性和動力性也不利，微粒的排放也會增加。過遲燃燒還會使燃燒溫度升高，散熱損失增加。對于每一種工況，均有一個最佳的供油提前角，此時在負(fù)荷及轉(zhuǎn)速不變的前提下，功率最高，有效燃油消耗率最低。但為了兼顧降低NOx的排放量和燃燒噪聲的需要，一般調(diào)節(jié)供油提前角略小于最佳的供油提前角。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程3）結(jié)構(gòu)方面的因素（1）壓縮比。壓縮比較大時，壓縮終點的溫度和壓力都比較高，使著火延遲期縮短，發(fā)動機工作比較柔和。同時，壓縮比的增大，還能提高發(fā)動機工作的經(jīng)濟性和改善起動性能。如果壓縮比過高，燃燒最高壓力會過分增大，曲柄連桿機構(gòu)會承受過高的負(fù)荷，影響發(fā)動機的使用壽命。（2）活塞材料的影響。鑄鐵活塞與鋁合金活塞相比其溫度較高，可以縮短著火延遲期，因此在其他條件相同時，采用鑄鐵活塞的柴油機工作比較柔和。（3）噴油規(guī)律的影響。噴油規(guī)律是指單位時間（或轉(zhuǎn)角）的噴油量即噴油速度隨時間（或轉(zhuǎn)角）而變化的關(guān)系。從減輕燃燒粗暴性考慮，比較理想的噴油規(guī)律是“先緩后急”，即在著火延遲期內(nèi)噴入汽缸的油量不宜過多，以控制速燃期的最高燃燒壓力和平均最大壓力升高率，而著火燃燒后，應(yīng)以較高的噴油速率將燃油噴入汽缸，停油應(yīng)干脆迅速，噴油延續(xù)角不宜過大，目的是使燃燒過程盡量在上止點附近進行，以獲得良好的性能。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程3）結(jié)構(gòu)方面的因素（1）壓縮比。壓縮比較大時，壓縮終點的溫度和壓力都比較高，使著火延遲期縮短，發(fā)動機工作比較柔和。同時，壓縮比的增大，還能提高發(fā)動機工作的經(jīng)濟性和改善起動性能。如果壓縮比過高，燃燒最高壓力會過分增大，曲柄連桿機構(gòu)會承受過高的負(fù)荷，影響發(fā)動機的使用壽命。（2）活塞材料的影響。鑄鐵活塞與鋁合金活塞相比其溫度較高，可以縮短著火延遲期，因此在其他條件相同時，采用鑄鐵活塞的柴油機工作比較柔和。（3）噴油規(guī)律的影響。噴油規(guī)律是指單位時間（或轉(zhuǎn)角）的噴油量即噴油速度隨時間（或轉(zhuǎn)角）而變化的關(guān)系。從減輕燃燒粗暴性考慮，比較理想的噴油規(guī)律是“先緩后急”，即在著火延遲期內(nèi)噴入汽缸的油量不宜過多，以控制速燃期的最高燃燒壓力和平均最大壓力升高率，而著火燃燒后，應(yīng)以較高的噴油速率將燃油噴入汽缸，停油應(yīng)干脆迅速，噴油延續(xù)角不宜過大，目的是使燃燒過程盡量在上止點附近進行，以獲得良好的性能。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程二、任務(wù)實施———柴油發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)認(rèn)知1．準(zhǔn)備工作（1）將柴油發(fā)動機擺放在實訓(xùn)區(qū)域，確保人員和設(shè)備的安全。（2）檢查實訓(xùn)室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備工作是否正常。（3）準(zhǔn)備柴油發(fā)動機臺架1臺。2．操作步驟（1）將學(xué)生分成3個實訓(xùn)小組，每組確定一名組長。（2）在實訓(xùn)指導(dǎo)老師的同意下，按照工作單的引導(dǎo)，完成柴油發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。（3）觀察實訓(xùn)柴油發(fā)動機，本次實訓(xùn)所用的柴油發(fā)動機型號是_____________。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程（4）觀察柴油發(fā)動機，認(rèn)識柴油發(fā)動機外圍部件，說出其名稱并記錄。本次實訓(xùn)所用柴油發(fā)動機外圍主要的附件有______________________。（5）進行柴油發(fā)動機拆裝，認(rèn)識柴油發(fā)動機各部件。（6）分組討論柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)的區(qū)別，記錄討論結(jié)構(gòu)并向指導(dǎo)老師匯報。區(qū)別：____________________________________________________________。（7）完成實訓(xùn)任務(wù)后，對工作過程進行自我評價，提交實訓(xùn)工作單，接受指導(dǎo)老師的技能考核。（8）整理清潔工作場所，把發(fā)動機臺架放回原處。任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程三、評價與反饋1．自我評價（1）通過本學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，你是否已經(jīng)知道以下問題：①柴油發(fā)動機按燃燒室結(jié)構(gòu)特征如何分類?②柴油發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)主要有哪些?（2）實訓(xùn)過程完成情況如何?（3）通過本學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為自己的知識和技能還有哪些欠缺?簽名：______________年____月____日任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程四、技能考核標(biāo)準(zhǔn)（表10-2）任務(wù)1柴油發(fā)動機的燃燒過程任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機學(xué)習(xí)目標(biāo)?知識目標(biāo)1．能正確描述高壓共軌式電控柴油發(fā)動機的組成及工作原理；2．能正確描述高壓共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。?技能目標(biāo)1．能規(guī)范對高壓油泵進行拆裝；2．能規(guī)范對噴油器進行檢修。?素質(zhì)目標(biāo)1.通過査詢、檢索、總結(jié),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新精神;2.通過制訂計劃和展示匯報,培養(yǎng)學(xué)生較好的邏輯思維和表達能力。建議課時4～6課時。一、理論知識準(zhǔn)備1．高壓共軌式電控柴油發(fā)動機概述高壓共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內(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)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。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）壓力和電磁閥開啟時間的長短。德國戴姆勒奔馳公司利用博士公司的技術(shù)首先在世界范圍內(nèi)推出了采用新型高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的4氣門直噴式柴油機，并用于A、C級轎車上。日本日野公司利用電裝公司的技術(shù)在新型K13C型柴油發(fā)動機和J系列柴油發(fā)動機上均采用了高壓共軌系統(tǒng)，日本三菱公司也利用電裝公司的技術(shù)在重型柴油發(fā)動機上應(yīng)用了高壓共軌系統(tǒng)。1994年，博世公司生產(chǎn)了第一代高壓共軌式電控燃油系統(tǒng)，如圖10-4所示。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機圖10-4高壓共軌式電控燃油系統(tǒng)1-空氣流量計；2-ECU；3-燃油泵；4-共軌；5-噴油器；6-轉(zhuǎn)速傳感器；7-冷卻液溫度傳感器；8-燃油濾清器；9-加速踏板位置傳感器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機2．高壓共軌式電控柴油發(fā)動機的優(yōu)點（1）自由調(diào)節(jié)噴油壓力（共軌壓力）。利用共軌壓力傳感器測量共軌內(nèi)的燃油壓力，從而調(diào)整供油泵的供油量、控制共軌壓力（共軌壓力就是噴油壓力）。此外，還可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、噴油量的大小與設(shè)定了的最佳值（指令值）始終一致地進行反饋控制。（2）自由調(diào)節(jié)噴油量。以發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及加速踏板位置信息等為基礎(chǔ)，由計算機計算出最佳噴油量，通過控制噴油器電磁閥的通電、斷電時刻直接控制噴油參數(shù)。（3）自由調(diào)節(jié)噴油率形狀。根據(jù)發(fā)動機用途的需要，設(shè)置并控制噴油率形狀（預(yù)噴射、主噴射、后噴射）。

（4）自由調(diào)節(jié)噴油時間。根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等參數(shù)，計算出最佳噴油時間，并控制電控噴油器在適當(dāng)?shù)臅r刻開啟或關(guān)閉，從而準(zhǔn)確控制噴油時間。在高壓共軌電控系統(tǒng)中，由各種傳感器（發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、加速踏板位置傳感器、溫度傳感器等）實時檢測出發(fā)動機的實際運行狀態(tài)，由微型計算機根據(jù)預(yù)先設(shè)計的計算程序進行計算后，定出適合于該運行狀態(tài)的噴油量、噴油時間、噴油率等參數(shù)，使發(fā)動機始終都能在最佳狀態(tài)下工作。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機3．高壓共軌式電控柴油發(fā)動機的組成與工作原理下面以大眾2.0LTDI發(fā)動機為例來說明高壓共軌式電控柴油發(fā)動機的組成及工作原理，如圖10-5所示。高壓共軌式電控柴油發(fā)動機由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行器三部分組成。傳感器感知和檢測發(fā)動機與車輛的運行狀態(tài)，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號輸送給ECU；ECU接收來自傳感器的各種信號，存儲計算后獲得最佳控制指令；執(zhí)行器接收ECU傳來的指令，并完成需要的調(diào)控任務(wù)。根據(jù)發(fā)動機管理系統(tǒng)中不同的控制內(nèi)容，電控系統(tǒng)包括高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)、增壓壓力控制系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)、預(yù)熱控制系統(tǒng)、柴油機后處理裝置等。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機圖10-5大眾2.0LTDI發(fā)動機管理系統(tǒng)組成1-發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器G28；2-霍爾傳感器G40；3-加速踏板位置傳感器1G79、加速踏板位置傳感器2G815；4-空氣流量計G70；5-冷卻液溫度傳感器G62；6-散熱器出口冷卻液溫度傳感器G83；7-燃油溫度傳感器G81；8-進氣溫度傳感器G42；9-制動燈開關(guān)F、GRA制動踏板開關(guān)；10-離合器位置傳感器G476；11-增壓空氣壓力傳感器G3；12-噴油閥N240、N241、N242、N243；13-電磁閥模塊：廢氣再循環(huán)閥N18、廢氣再循環(huán)冷卻器轉(zhuǎn)換閥N345、增壓壓力控制電磁閥N75；14-進氣歧管風(fēng)門電動機V157；15-燃油泵繼電器J17；16-燃油泵G6；17-冷卻風(fēng)扇控制單元J293；18-冷卻風(fēng)扇V17、V18（右側(cè)）；19-預(yù)熱塞控制單元J370；20-預(yù)熱塞1Q10、預(yù)熱塞2Q11/預(yù)熱塞3Q12/預(yù)熱塞4Q13任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機1）高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行元件三部分組成，如圖10-6所示。傳感器采集轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、位置等信號，并將實時監(jiān)測到的傳感器數(shù)據(jù)輸入到控制單元中；ECU作為電控系統(tǒng)的指揮中心，對來自傳感器的信息進行比較與運算，確定最佳運行參數(shù)；執(zhí)行元件按照最佳運行參數(shù)對噴油壓力、噴油量、噴油時間、噴油規(guī)律等進行控制，驅(qū)動噴油系統(tǒng)，使得柴油機工作狀態(tài)達到最佳。高壓共軌噴射系統(tǒng)用于混合氣的準(zhǔn)備，該共軌噴射系統(tǒng)是柴油機上的一種高壓蓄壓器燃油噴射系統(tǒng)。該噴油系統(tǒng)中，壓力的產(chǎn)生與燃油的噴射是分開的，由一個獨立的高壓泵產(chǎn)生所需的燃油高壓。此燃油高壓存儲于高壓蓄壓器（共軌式）中，并通過噴油管路傳送到噴油器上。高壓共軌噴射系統(tǒng)由發(fā)動機ECU控制。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機圖10-6高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機如圖10-7所示，燃油系統(tǒng)加壓泵G6持續(xù)向進油管供油，經(jīng)過帶預(yù)熱閥的燃油濾清器，可以防止濾清器由于石蠟晶體在低溫下結(jié)晶而堵塞；輔助燃油泵經(jīng)供油管向高壓油泵供油，經(jīng)過集成燃油溫度傳感器G81的過濾網(wǎng)，可以防止雜質(zhì)微粒進入高壓泵中，并且測量出當(dāng)前燃油溫度；帶有燃油計量閥的高壓油泵建立起噴油所需的高壓（高壓可達180MPa），并可以通過燃油計量閥N290按系統(tǒng)要求調(diào)解壓縮的燃油量；燃油壓力調(diào)節(jié)閥N276在高壓范圍內(nèi)調(diào)解燃油壓力（23～180MPa），并通過燃油壓力傳感器G247向ECU反饋燃油壓力信息，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，最終在軌道式高壓蓄壓器內(nèi)存儲所有缸噴油用的高壓燃油；燃油壓力保持閥形成回油背壓，保持噴油器回油壓力為1MPa，該壓力用于保證噴油器的正常工作。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機圖10-7發(fā)動機高壓共軌噴射系統(tǒng)示意圖1-燃油系統(tǒng)加壓泵G6；2-燃油濾清器（帶預(yù)熱閥）；3-輔助燃油泵V393；4-過濾網(wǎng)；5-燃油溫度傳感器；6-高壓油泵；7-燃油計量閥N290；8-燃油壓力調(diào)節(jié)閥N276；9-高壓蓄壓器（軌道式）；10-燃油壓力傳感器G247；11-壓力保持閥；12-噴油器N30、N31、N32、N33任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機2）增壓壓力控制系統(tǒng)增壓壓力控制系統(tǒng)用以控制增壓器壓縮的空氣質(zhì)量。系統(tǒng)由控制單元、增壓壓力限制電磁閥N75、真空單元、增壓器、增壓空氣壓力傳感器G31和進氣溫度傳感器G42等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10-8所示。圖10-8高壓共軌噴射系統(tǒng)示意圖1-真空管；2-發(fā)動機控制單元；3-進氣；4-增壓空氣濾清器；5-增壓壓力限制電磁閥N75；6-渦輪增壓器；7-真空單元；8-排氣渦輪帶導(dǎo)流片調(diào)節(jié)裝置任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機發(fā)動機控制單元首先根據(jù)發(fā)動機工況計算出所需要的增壓壓力，作為控制目標(biāo)。增壓壓力傳感器G31檢測當(dāng)前的增壓空氣壓力，若當(dāng)前增壓空氣壓力高于目標(biāo)增壓壓力，增壓壓力限制電磁閥N75控制真空管路接通，由真空單元調(diào)節(jié)增壓器導(dǎo)流片角度減小，從而降低渦輪轉(zhuǎn)速，降低增壓空氣壓力；若當(dāng)前增壓空氣壓力低于目標(biāo)增壓壓力，增壓壓力限制電磁閥N75控制真空管路斷開，真空單元調(diào)節(jié)增壓器導(dǎo)流片角度增大，從而增加渦輪轉(zhuǎn)速，增加增壓空氣壓力。增壓壓力控制系統(tǒng)有增壓空氣壓力傳感器G31、增壓壓力限制電磁閥N75、集成在真空單元上的位置傳感器G581構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。發(fā)動機控制單元利用進氣溫度傳感器G42的信號來調(diào)節(jié)目標(biāo)增壓空氣壓力。由于溫度會影響增壓空氣的密度，因此該信號被發(fā)動機控制單元用作修正參數(shù)。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機3）廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)采用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)是減少氮氧化合物排放的一大措施。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)將部分廢氣送回到燃燒室中。油氣混合物中的氧氣含量降低，減緩了燃燒。這就降低了燃燒峰值溫度，從而減少了氮氧化合物的排放。工作原理與汽油機廢棄再循環(huán)系統(tǒng)相同，如圖10-9所示。

圖10-9廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)G28-發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器；G62-冷卻液溫度傳感器；G70-空氣流量計；J248-柴油直接噴射系統(tǒng)控制單元；N18-廢氣再循環(huán)閥；N345-廢氣再循環(huán)冷卻切換閥；V157-進氣歧管風(fēng)門電動機；A-廢氣再循環(huán)閥；B-真空元件；C-廢氣再循環(huán)冷卻器；D-真空泵；E-催化轉(zhuǎn)化器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機4）柴油機預(yù)熱控制系統(tǒng)TDI發(fā)動機有一個柴油快速起動預(yù)熱裝置。它能迅速起動發(fā)動機，和汽油發(fā)動機一樣，幾乎在所有的氣候條件下都無需長時間預(yù)熱。預(yù)熱控制系統(tǒng)組成如圖10-10所示。該預(yù)熱塞系統(tǒng)的優(yōu)點如下：（1）能夠在低至－24℃的溫度下起動。（2）加熱時間極短。預(yù)熱塞2s內(nèi)可達到1000℃的高溫。（3）預(yù)熱溫度和起動后預(yù)熱溫度可控。（4）能進行自診斷。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機圖10-10柴油機預(yù)熱控制系統(tǒng)任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機5）后處理裝置柴油機的后處理裝置包括NOx還原裝置、CO及HC氧化裝置以及微粒捕集裝置等。其中，作為NOx的還原催化技術(shù)，采用的還原劑主要有添加輕柴油、提高排氣中HC、添加酒精、添加NH（氨）化合物等。其中比較典型的還原催化技術(shù)是酒精還原法和氨還原法。（1）酒精選擇還原法。當(dāng)氧化鋁催化劑采用酒精還原法時，即使在氧和水蒸氣共存的排氣中，也表現(xiàn)出顯著降低NOx的效果。這是因為酒精具有親水性，與水蒸氣的性質(zhì)相似，而且酒精和氧化鋁具有良好的促進NOx還原反應(yīng)的性質(zhì)。（2）氨氣選擇還原法（NH3-SCR法）。氨氣還原法是在排氣中導(dǎo)入氨氣，并使之在200～400℃下與金屬氧化物為主要成分的固體催化劑相接處，由此還原NOx。其還原反應(yīng)需要與氧氣共存，反應(yīng)為4NO＋4NH＋O2→4N2＋6H2O

NO＋NO2＋2NH3→2N2＋3H2O任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機4．高壓共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成1）高壓泵的結(jié)構(gòu)與工作原理高壓泵的結(jié)構(gòu)如圖10-11所示，由驅(qū)動軸、柱塞、進油閥、出油閥、電磁斷油閥、壓力調(diào)節(jié)閥和機體等組成。驅(qū)動軸由發(fā)動機驅(qū)動，其偏心凸輪有三個凸輪，分別驅(qū)動三組柱塞，驅(qū)動軸每轉(zhuǎn)一圈，三柱塞分別上下運動一次。圖10-11高壓泵的結(jié)構(gòu)1-驅(qū)動軸；2-偏心凸輪；3-高壓泵柱塞；4-高壓油腔；5-進油閥；6-電磁斷油閥；7-出油閥；8-密封套；9-高壓油管；10-壓力調(diào)節(jié)器；11-溢油閥座；12-回油管；13-吸油管；14-止回閥任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機當(dāng)柱塞下行時，燃油從吸油管經(jīng)止回閥、進油閥被吸入，如圖10-12所示。當(dāng)柱塞克服彈簧上行時，油壓將進油閥關(guān)閉，由于柱塞與套的高精度，因此，能產(chǎn)生很高的壓力，頂開出油閥，從高壓油管壓出。柱塞的復(fù)位是靠受壓彈簧壓動與之鑲嵌的彈簧座而實現(xiàn)的。圖10-12供油泵工作原理圖1-驅(qū)動軸；2-偏心凸輪；3-高壓泵柱塞；4-高壓油腔；5-進油閥任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（1）壓力調(diào)節(jié)閥。由電磁閥、閥針、密封球和平衡彈簧等組成。共軌上安裝有油壓傳感器，檢測共軌中的壓力，如圖10-13所示。當(dāng)油壓過高時，ECU控制壓力調(diào)節(jié)閥打開溢油閥泄壓。從小孔施加在密封球上的力與作用在相對面積很大的閥針上的力相平衡，當(dāng)ECU給電磁閥通電后，破壞了這種平衡，磁力將針閥向上抬起，密封孔打開泄壓。圖10-13壓力調(diào)節(jié)閥1-密封球；2-閥針；3-電磁線圈；4-平衡彈簧；5-護套任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（2）電磁斷油閥。供油泵產(chǎn)生的高壓燃油經(jīng)共軌分配到各個汽缸的噴油器中；燃油壓力由設(shè)置在共軌內(nèi)的傳感器檢出，反饋到控制系統(tǒng)，并使實際壓力值和事先設(shè)定的、與發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機負(fù)荷相適應(yīng)的壓力值始終一致。柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔。柱塞上行，但控制閥中尚未通電，控制閥仍處于開啟狀態(tài)，吸進了的燃油并未升壓，經(jīng)控制閥油流回低壓腔。ECU計算出滿足必要的供油量的定時，適時地向控制閥供電，并使之開啟，切斷回油流路，柱塞腔內(nèi)燃油增壓。因此，高壓燃油經(jīng)出油閥（止回閥）壓入共軌內(nèi)，控制閥開啟后的柱塞行程與供油量對應(yīng)。如果使控制閥的開啟時間（柱塞的預(yù)行程）改變，則供油量隨之改變，從而可以控制共軌壓力。凸輪越過最大升程后，則柱塞進入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低；這時出油閥關(guān)閉，壓油停止，控制閥處于停止通電狀態(tài)，控制閥開啟，低壓燃油將被吸入柱塞腔內(nèi)。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機2）噴油器的結(jié)構(gòu)與工作原理噴油器的結(jié)構(gòu)如圖10-14所示，噴油器主要由噴油嘴、頂針、電磁閥、控制活塞和球閥等組成。電控噴油器中由電磁閥直接控制噴油始點、噴油間隔和噴油終點，從而直接控制噴油量、噴油時間和噴油率。電控噴油器實際上完成了傳統(tǒng)噴油裝置中的噴油器、調(diào)速器和提前器的功能。與直噴式柴油機中的機械式噴油器體相似，噴油器可用壓板等安裝在汽缸蓋內(nèi)。高壓油從進油管進入，通過油道通到噴油嘴A腔。此時，高壓油也通過節(jié)流孔進入噴油器的B腔。由于B腔和A腔壓力相同，故噴油嘴關(guān)閉，如圖10-14a）所示。當(dāng)電磁閥通電后，活塞被電磁力吸起，止回閥在油壓作用下打開，B腔泄壓后油壓下降，A、B腔的壓力差將針閥抬起，噴油嘴噴油，如圖10-14b）所示。圖10-14噴油器的結(jié)構(gòu)1-回油管；2-控制接線柱；3-電磁線圈；4-進油口；5-止回閥；6、7-節(jié)流孔；8-B腔；9-接桿；10-油道；11-針閥；12-A腔任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機3）共軌組件如圖10-15所示，共軌組件的作用是接受從供油泵供來的高壓燃油，并按照ECU的指令向各個汽缸分配燃油。共軌組件中還有壓力限制器、流動緩沖器和壓力傳感器等，隨時監(jiān)測有無過剩燃油流出、噴射，監(jiān)測壓力是否正常并進行控制。圖10-15共軌組件任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機4）高壓共軌系統(tǒng)的各種傳感器（1）發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器。如圖10-16所示，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器安裝在飛輪殼上，以脈沖形式檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速；供油泵傳感器布置在供油泵上；具有傳感器功能；對汽缸進行判別。圖10-16發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（2）加速踏板位置傳感器。如圖10-17所示，加速踏板位置傳感器安裝在加速踏板上，可以檢測出腳踩加速踏板的力（加速踏板轉(zhuǎn)過的角度）。其輸出電路有兩套，以確?？煽啃?。圖10-17加速踏板位置傳感器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（3）增壓壓力傳感器。如圖10-18所示，增壓壓力傳感器安裝在進氣管上，為了對燃油噴射進行最佳化控制，隨時都在監(jiān)視著增壓器提供的進氣壓力的變化。圖10-18增壓壓力傳感器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（4）冷卻液溫度傳感器。如圖10-19所示，冷卻液溫度傳感器安裝在汽缸體左前方的上部。為了確保燃油噴射最佳化，隨時都在監(jiān)視著冷卻液溫度的變化。圖10-19冷卻液溫度傳感器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（5）燃油溫度傳感器。燃油溫度傳感器安裝在汽缸上，靠近燃油濾清器的位置，為了確保燃油噴射最佳化，隨時都在監(jiān)視著燃油溫度的變化，發(fā)動機中實際使用的燃油溫度傳感器的形狀和特性曲線如圖10-20所示。圖10-20燃油溫度傳感器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（6）大氣溫度傳感器。大氣溫度傳感器安裝在進氣管的前部，為了確保燃油噴射最佳化，隨時都在監(jiān)視著大氣溫度的變化。（7）速度傳感器。速度傳感器安裝在變速器上，監(jiān)視車速的變化，發(fā)動機中實際使用的車速傳感器如圖10-21所示。圖10-21速度傳感器任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（8）加速踏板開關(guān)。如圖10-22所示，加速踏板開安裝在加速踏板上，隨時都在監(jiān)視著加速踏板的怠速位置。（9）大氣壓力傳感器。大氣壓力傳感器布置在ECU內(nèi)部，為了確保燃油噴射最佳化，隨時都在監(jiān)視著大氣壓力的變化。（10）診斷開關(guān)。診斷開關(guān)（插座顏色：白色）布置在檢查盒內(nèi)，在進行故障診斷時使用。圖10-22加速踏板開關(guān)任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機二、任務(wù)實施（一）共軌高壓油泵的拆裝下面以博世CP2.2型高壓油泵為例說明共軌高壓油泵的拆裝方法。博世CP2.2型高壓油泵為雙柱塞直列泵，最高壓力160MPa，采油潤滑油潤滑。該泵上有兩個電磁閥來控制吸入端燃油輸送，齒輪泵安裝在凸輪軸延伸部分上，外形如圖10-23所示。圖10-23博世CP2.2型高壓油泵任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機1．準(zhǔn)備工作（1）帶有博世CP2.2型高壓油泵柴油機一臺、新的高壓油泵1個。（2）盤車工具1個、M14螺栓1個、新O形密封圈2個、手動泵1個、常用工具1套。2．技術(shù)要求與注意事項（1）不要握住高低壓連接口低強度部件，而只能握住高壓油泵的泵體。（2）安裝過程中，非必要時，不能去除高壓油泵上的各種防護套（罩）。在高壓油泵已經(jīng)安裝到柴油機上，且需要連接低壓油管時才允許去掉油泵上的相關(guān)防護套。（3）高壓油泵安裝到柴油機上時，按擰緊力矩同時或多次均勻擰緊3個緊固螺栓。（4）高壓油泵不允許“干轉(zhuǎn)”，轉(zhuǎn)動前必須注入60mL的燃油且排除泵內(nèi)空氣。

（5）完成機械安裝后才可以進行電氣接口的安裝。（6）拆除高壓油泵上的相關(guān)油管時，必須立即用原有的防護套罩住已拆接口。（7）拆卸高壓油管時，注意用專用工具保持油泵高壓油出口接頭，防止該接頭在拆卸油管時可能松動。（8）完成實訓(xùn)任務(wù)后，對工作過程進行自我評價，提交實訓(xùn)工作單，接受指導(dǎo)老師的技能考核。（9）整理并清潔工作場所，清點和收拾借出的工具、設(shè)備和資料，交回實訓(xùn)室任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機3．操作步驟（1）高壓油泵的拆卸。①將正時齒輪蓋板上的曲軸箱通風(fēng)蓋拆下，再將高壓油泵上的所有線束和管接頭拆下。②使用盤車工具轉(zhuǎn)動發(fā)動機，使油泵軸驅(qū)動鍵朝上，以防止其掉入正時齒輪室。③松開高壓油泵齒輪鎖緊螺母后反向安裝，取一個M14的螺栓擰入螺母的螺孔內(nèi)、旋入將齒輪油泵軸頂出，用工具將齒輪固定，避免錯齒。④拆下油泵的4個安裝螺栓，取下高壓油泵。（2）高壓油泵的安裝。①清除錐面上的油污，更換兩個O形密封圈，O形密封圈上涂機油。②將新高壓油泵半圓鍵對準(zhǔn)齒輪鍵槽裝入，小心半圓鍵脫落。③上緊高壓油泵齒輪鎖緊螺母，擰緊力矩為（195±20）N·m。④上緊高壓油泵安裝螺母，擰緊力矩為（60＋12）N·m。⑤安裝油泵所有線束和管接頭。任務(wù)2高壓共軌式電控柴油發(fā)動機（3）對高壓油泵系統(tǒng)初始充油與排空。①在對高壓油泵初次充油時，由