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【曼技術發動機使用維護知識專欄】----電控共軌燃油系統篇(一)

發布時間:2016-07-06

中國重汽曼技術MC系列發動機采用新一代BOSCH高壓共軌技術,其系統壓力為1600bar,它可以根據發動機需求改變輸出壓力,并具有預噴射和后噴射功能。BOSCH新一代高壓共軌技術具有動力強勁,電控單元精確控制,噴油精確控制,較好的煙度控制能力及低排放能力,排放物明顯降低,完善的自診斷系統,完善的失效保護模式,安全的控制策略。

發動機在工作時,車輛通過油門踏板傳感器得到駕駛人員的駕駛需求,并將油門踏板傳感器的電信號傳送給ECU。ECU根據車輛工況,計算出基本噴油量,并由進氣溫度、進氣壓力、冷卻溫度等的修正信號對油量經行修正;通過執行機構的快速響應對噴油量經行精確控制,使發動機輸出相應扭矩,實現駕駛員的需求。

 

一、燃油系統的組成

曼技術MC系列發動機的高壓共軌燃油系統主要由燃油箱、燃油模塊、高壓油泵、高低壓燃油管、共軌管、回油管、ECU和傳感器等組成。

1、高壓油泵

高壓油泵的主要任務是在車輛所有工作范圍和整個使用壽命期間,在共軌管中持續產生符合系統壓力要求的高壓燃油。

    曼技術MC系列發動機采用3-缸徑向柱塞高壓油泵,集成ZP18.5或ZP18齒輪輸油泵。燃油濾清器位于齒輪泵壓力端,并由油量控制單元控制軌壓。油量計量閥無電流常開。整個高壓油泵采用燃油潤滑;最大系統工作軌壓:1600bar,泵額定轉速:3200r/min或3800r/min,驅動方式為花鍵驅動;采用雙軸封,不允許承受軸向載荷。

特別提示:密封圈分為內部密封圈和外部密封圈,內部密封圈主要是為了防止機油進入泵腔,外部密封圈防止柴油泄露;內部密封圈和外部密封圈有通氣孔,必須保持通氣孔的暢通。高壓閥彈簧和油道連接處有鋼珠,漏裝可能會導致高壓閥漏油。

    油量控制單元安裝在高壓油泵的進油位置,用于調整燃油供給量和燃油壓力值。而其調整要求受ECU 控制。油量控制單元在控制線圈沒有通電時,燃油控制單元是導通的,可以提供最大流量的燃油。ECU 通過脈沖信號改變高壓油泵的進油截面積而增大或減小油量。

1-凸輪軸 2-偏心輪凸輪 3-柱塞4-吸入閥 5-停油電磁閥 6-出油閥 7-密封元件8 -高壓接頭 9-壓力控制閥 10-球閥/ 壓力控制 11-回油口 12-進油口13-帶節流孔的進油壓力控制閥14–通向高壓腔的低壓油路

高壓油泵的工作原理:由油泵泵出的低壓燃油,經精濾器濾去雜質,除盡水分后,由進油口12進入高壓泵,當輸入高壓泵的燃油壓力達到了進油壓力控制閥13的開啟壓力時,燃油會從其節流孔流入低壓油路,并從各缸的吸入閥4進入各缸柱塞頂上的高壓油腔內。柱塞3在柱塞彈簧的作用下,始終緊貼在凸輪軸2的工作表面上,隨著凸輪的旋轉,柱塞在偏心凸輪上做往復運動。擋柱塞隨凸輪的旋轉,有上止點向下止點移動時,高壓腔內的容積不斷增加,壓力不斷降低,燃油會不斷的被吸入。當柱塞到達下止點后,吸油行程結束。

 吸油行程結束以后,柱塞3隨凸輪軸2開始向上移動,吸入閥4被關閉,切斷了低壓有路14和高壓腔的油路通道,使高壓油腔形成了一個密封的空間,這時柱塞3在凸輪軸2的作用下克服柱塞彈簧的浴預緊力,隨凸輪向上移動,開始對高壓腔內的燃油試壓,隨著偏心輪的旋轉,柱塞繼續上移,高壓腔內的壓力不斷增加。

 出油閥閥6與通向共軌管的高壓油路相同,出油閥6的背壓很高,相當于軌道壓力,因此,一直處于關閉狀態。隨著柱塞3上升,高壓油腔內的壓力大于共軌管內的燃油壓力后,出油閥被6打開,從高壓接頭8向共軌管供油。

2、電控噴油器

電控噴油器是柴油電控系統重要的執行器,發動機電控單元(ECU)根據發動機轉速和油門開度信號以及溫度、壓力等相關信號,計算發動機實際運轉工況下的最佳噴油量,并與存儲在ECU中的目標值或MAP圖相互比較,最后確定實際的噴油量,發出驅動信號,通過對噴油器電磁閥的通、斷電時刻及通、斷電持續時間直接控制噴油量,使發動機在最佳的狀態下運轉。

工作原理:

1)電磁閥斷電:球閥關閉控制腔壓力+針閥彈簧壓力> 針閥腔壓力;針閥關閉,不噴射。

2)電磁閥通電:球閥開啟,瀉油孔瀉油控制腔壓力+針閥彈簧壓力< 針閥腔壓力;針閥抬起,噴射針閥抬起速度取決于瀉油孔與進油孔的流量差;針閥關閉速度取決于進油孔流量。

3、共軌管

共軌管的任務是儲存高壓燃油,高壓泵的供油和噴油所產生的壓力波動由共軌管的容積經行緩沖,在輸出較大燃油量時,所有氣缸共用的共軌壓力也應近似保持為恒定值,從而確保噴油器打開時噴油壓力不變。

特別提示:限壓閥累計打開次數不能超過50次,打開時間不能超過5小時。一旦超過將使限壓閥彈簧的彈性系數發生改變,可能會導致發動機在正常工作時出現坡行回家等故障。

限壓閥是實現跛行功能的一個重要部件,它是一個機械閥,主要由閥體、彈簧、密封活塞、O型圈等組成。

特別提示:坡行回家:ECU監測到某系統參數不正常時,如油量計量閥線路出現開路,出于保護整個系統的目的,ECU會使整個系統運行在扭矩輸出比較低的工況(通過限制軌壓),這樣既能保護系統和駕駛者,又能讓車輛仍然能行駛到就近的維修站進行檢查和維修。

4、電子控制單元ECU

ECU的作用是接受來自各種傳感器、開關的信息,經過快速處理、運算、分析和判斷后,適時地輸出控制指令,控制執行器動作,借以控制發動機。

5、傳感器

特別提示:由于發動機的結構形式的不同,傳感器的安裝位置可能也不相同。例如:凸輪軸傳感器安裝在MC05、MC07的前端齒輪室蓋板上,卻安裝在再MC11、MC13的氣缸蓋上。

 

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