柴油机蓄压式共轨喷油.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,柴油机蓄压式共轨喷油系统,ECD-CR,山东交通学院 吴际璋,只有温故，才能知新。结构内容大变革：,1,、去消了各种型式的燃烧室；,2,、简化了活塞顶部形状；,3,、去消了各种型式的高压泵；,4,、去消了各种型式的调速器；,5,、统一采用共轨喷射原理结构。,柴油机蓄压式共轨喷油系统,轨者，道也。多个喷油器并联在一个蓄油管道上喷油，为“共轨喷油”。英文称：,Common Rail,（,共用轨道），简称：,CR,。,它用于柴油机电子控制系统,ECD,，,称为“柴油机蓄压式共轨喷油系统”（,Diesel Accumulator Fuel-Injection System Common Rail,）。,简称：,ECD-CR,系统。,一、共轨控制喷油系统的性能参数表：,ECD,控制系统的结构型式有多种，如：直列式泵、分配式泵等，都是在传统的基础上修补改进。而共轨喷油系统,ECD-CR,完全摆脱了传统结构，较彻底的溶入先进的电控系列，成为柴油机发展的新模式。,二、柴油机可燃混合气形成的特点：,1,、空间小、时间短,在压缩终了时喷油，可燃混合气在狭小的燃烧室内形成，其过程是：,喷油,-,汽化,-,混合,-,燃烧,-,边喷,-,边燃。喷油的持续时间为汽油机的,1/201/10,，只占曲轴转角的,15,30,。,而汽油机混合气形成,是从进气持续到压缩,终了，占曲轴转角的,360,左右。,2,、混合气不均匀、空燃比变化范围极大,由于以上原因的影响，混合气成分在燃烧室内分布很不均匀，在油雾喷射区的油粒多偏浓，其他区油粒少偏稀。柴油机的标准空燃比为,14.5,:1,，为了完全燃烧，减少碳烟的产生，空气要过量,10%40%,，空燃比可达,1620,（,NOx,高峰）,。各工况下一般不进行“进气节流控制”，只改变喷油量的多少（质调节），空燃比将在极大的范围内变化，造成大负荷工况冒黑烟，怠速工况过稀而熄火，需加装结构复杂的调速器。,3,、边喷、边燃、成分不断变化,不仅有空间方面的变化，也有时间方面的变化。在空间方面，浓区缺氧产生碳烟；稀区产生,Nox,。,在时间方面，燃烧的前期氧多、油少，不易着火，延长了“备燃期”，造成压力升率（,P/,）加大，振嗓感加大（,Diesel,敲击）。燃烧的后期氧少、废气多，燃烧条件恶化，排气冒黑烟。,柴油机动力性、经济性、净化性和振噪感的好坏，决定于：喷油压力、喷油时刻、喷油质量、喷油规律、空气量的多少、涡流的好坏等多方面因素。其中的“喷油时刻和喷油规律”与“燃烧过程”精确的匹配问题，柴油机净化以,NOx,和碳烟为主,。,只有,ECD-CR,系统才能解决，“共轨控制”系统就应而生。,三、,ECD-CR,系统机理特点：,1,、提高喷油压力是排气净化的最佳手段,直接喷射的柴油机，燃烧室紧凑，热损失少，省油率可达,10%-15%,。只有提高喷油压力（最高达,140Mpa,），,才能使燃油分布均匀，加速油气混合的速度，改善燃烧条件，微粒碳烟的生成量才能减少。,2,、用电脑精确控制喷油规律，是提高动力性、经济性、净化性和减小振噪感的最佳手段,所谓“喷油规律”，它包括了：喷油时刻的早晚、喷油量的多少及喷油率的好坏。,喷油率是一个喷油周期，始点到终点间油量的变化情况。最好是按“先少、后多”分段喷油的规律变化。即：先预喷,-,再主喷,-,又补喷（补喷是为了净化，减少,Nox,生成量），分三个过程进行。这样，才能和柴油机的燃烧规律一致（即：备燃期、速燃期、缓燃期、后燃期），相辅相成的配合，获得最佳燃烧状态。,3,、压力的产生与喷油过程分离，可以准确的控制循环供油量（,g,）,_,传统的柱塞泵压力的产生和喷油分不开，相互影响，其供油始点与喷油始点相差,8,，是“管胀油缩”造成的，仃喷后又“管缩油胀”，造成滴油。为此需有“出油阀”，减压防漏。,传统喷油泵的速度特性是：循环供油量（,g,）,随转速的加大而加大，这是因柱塞副的漏泄和回油孔的节流作用的加大，出现的恶果。因而，需加装出油阀和调速器，复杂了结构内容，加大了故障率。,而共轨系统的喷油压力是用专门的高压泵供油，并恒压存储于蓄压器中，时刻准备喷油，各缸的喷油器用电脑控制其电磁阀准确开闭喷油，能做到,g,和,v,的合理匹配。喷油压力恒定与发动机转速无关，因而去消了成本高、结构复杂、故障率较高的出油阀和调速器。,4,、共轨控制的喷油特性：,（,1,）预喷射,在上止点前一定角度喷出少量燃油，进行“预燃”，可缩短“备燃期”，压力升高率,P/,可减小，振噪感减小，工作柔和。,（,2,）主喷射,是在上止点后喷油，功率的增大和扭矩的提高，是来自主喷射，在恒压情况下贯穿整个喷油过程。,（,3,）补喷射,在柴油机燃烧过程的缓燃期的后期，燃烧温度己达高峰，如适量喷油，可改善燃烧条件和净化性，减少了,Nox,的生成量。,5,、共轨控制实际喷油量的获得：,电脑,ECU,根据各种传感器的反馈信号，用开环控制和闭环控制相结合的方式，对喷油量进行精确的随机计算控制。,实际喷油量的获得：,6,、共轨喷油系统传感器信号和执行元件的内容：有十四个传感器信号，通过电脑,ECU,处理后，指令十一个执行控制系统，进行随机控制（无,Ox,、碳罐、,knk,）。,四、,BOSCH,式共轨喷油系统的结构组成：,是由：低压油路、高压油路、各种传感器、电脑,ECU,、各种执行元件等，由五个部分组成。,（一）低压油路,油箱、输油泵、滤油器、输油管。,1,、油箱,由抗磨蚀的尼龙材料制成，带阀的油箱盖，在任何条件下保持箱内压力略高于大气压力,30kpa,，以便正常输油。,2,、输油泵,为永磁直流电机驱动，偏心转子变容滚子式输油泵，将燃油输入高压泵中，输油压力,250kpa,，,有定时电路控制，,SW-ON,，自动供油,9s,，不起动即自动断开。它和液位指示器并装于油箱中。,永磁直流电机输油泵：,3,、滤油器,为纸质袋式滤芯，滤去杂质和水份，防止相关机件磨蚀和卡死。柴油含水份量较高，因温度的变化，会产生冷凝水，常因结冰而堵塞油道，水份还能生成硫化物腐蚀喷油器机件。为此，在外壳下方设有集水腔和放水开关，应定期放出集水。有的还装有水含量自动报警灯开关，及时灯亮提醒司机。,（二）高压油路,高压泵、高压蓄压器（轨道）、轨道压力传感器、压力限制阀、流量限制阀、喷油器。,1,、高压泵：为三腔径向柱塞油泵，快速的向蓄压器稳定供油，保持轨道油压为,30,140Mpa,。它用齿轮、链条或齿形皮带驱动，转速为发动机的,1/2,，最高达,3000r/min,，供油间隔为,120,，形成压力堆积，供油压力较稳定。,（,1,）工作过程,SW-ON,后，电动输油泵工作，其输油压力超过安全阀开启压力,50kpa,时，低压油即进入高压泵腔。,柴油机起动运转，高压泵的驱动轴带动偏心轮旋转，柱塞径向往复运动，产生吸油和压油过程。燃油经进油阀吸入泵腔（该阀为片状弹簧），又从出油阀压出，将燃油压入轨道腔，建立所需的压力，多余的燃油经油压控制阀和回油管，流回油箱。,油泵偏心轮每旋转一周，供油三次，压力均匀稳定输出，供油量和供油压力与其转速成正比。少量柴油经过安全阀的节流孔进入泵的内腔，进行自身的润滑和冷却。,（,2,）泵组仃油阀,高压泵是大流量输出泵，在怠速和小负荷工况时，高压油会过量，过量油将不断流回油箱，加大了柴油机的功率损失。为此，高压泵有一泵组装有停油电磁阀，,ECU,根据工况信号（转速和加速踏板信号），使仃油电磁阀通电，其推杆即推闭进油阀，仃止泵油而卸载空转，只有其他两个泵组工作。当进入大负荷工况时，又自动断电，恢复泵油。,（,3,）油压控制阀（,PWM,阀）,_,高压泵输出管道上并装有电磁式油压控制阀，,用来控制负荷轨道油压值（,30,140,Mpa,），为了减小功率损失，使喷油压力随发动机负荷成正比变化，最高为,140Mpa,。,球阀的推杆右侧有吸力盘，作用于球阀上有两个力：一为，弹簧力；二为，线圈的磁吸力，它与高压腔的油压力相互争斗平衡。关系式为：弹簧力,+,磁吸力,轨道油压力,球阀关闭，不回油；反之则开启，回油。其工作过程如下：,A.,如果轨道油压超过工况规定值：（最高为,140Mpa,），,ECU,根据轨道压力传感器的反馈信号，使油压控制阀断电退磁而开启，泄掉部分燃油而降压。,B.,如果轨道压力低于工况规定值：油压控制阀即通电生磁而关闭，因而升压。,C.,油压控制电磁阀是用占空比方式控制其开闭，不断调节，保持恒定的轨道压力,（,30,140,Mpa,）,，防止油压的波动，以便精确的控制喷油量。,D.,压力波动来自两个方面：一为，柱塞式输油泵的脉动供油；二为，喷油器喷油时泄油产生的压力脉动。,2,、高压蓄压器（轨道）：,为一个高强度铝合金管，用来存储高压油，抑制压力脉动，保持压力恒定，使喷油计量精确。轨道上装有：压力限制阀、流量限制阀、轨道压力传感器等辅助元件。,（,1,）压力限制阀,P/V,装于通油箱的回油端，是溢流阀原理，它用弹簧控制锥形阀门，当轨道压力超过规定值时（最高为,140Mpa,），即打开回油。,（,2,）流量限制阀,连接喷油器的管道，也是一个用弹簧控制的柱塞阀，用来防止在非正常情况下，喷油器端大量漏泄时，及时关断轨道出油口。其工作过程如下：,A.,喷油器端工作正常时,喷油后管口压力瞬时下降，柱塞下移，但不关断，腔内燃油排出，使喷油器端获得补偿油压，压力值恢复。,B.,喷油器仃喷时,柱塞又上移回位，燃油从节流孔流出补偿。,C.,喷油器端大量漏油时,压力差使柱塞下移，关闭管口通道，起保护作用。,（,3,）轨道压力传感器,为半导体压敏应变电阻形的桥式电路，感受到油压变量值后，放大处理输出,O.5v4.5v,的随动电压。它随机检测轨道中的瞬时油压力，将变量压力信号反馈绐,ECU,。,ECU,据此信号，发令使油压控制阀投入调压工作。,3,、喷油器,利用电脑,ECU,控制喷油时刻和喷油量的多少。它由：喷油嘴、电磁阀、液压增益伺服系统组成，是“间接继动伺服控制”的工作原理。,喷油器是瞬时高电压、大电流“峰值保持型”，开启速度快、计量准确。线圈电阻值仅,0.4,0.6,，可降低自感峰值。,峰值保持型喷油器：,（,1,）共轨控制的喷油器工作原理,传统的喷油器是靠油压控制喷油，由调压弹簧关断喷油嘴。高压共轨喷油嘴的关断，不能单纯依靠调压弹簧，还须依靠油压共同关断喷油嘴，电磁阀的磁吸力不可能直接吸动控制柱塞开启喷油，必须利用液压继动伺服控制。此即谓“间接继动伺服控制原理”。,喷油器控制柱塞上的关断作用力有两个：一为，弹簧力,F,1,；,二为，控制油腔道压力,F,2,。,而喷油开启力为承压锥面上的油压力,P,，,其喷油和关断是这三个力的争斗和平衡。其工作过程关系式如下：,（,2,）喷油器的工作过程：,A,、,喷油器关闭,控制电磁阀,OFF,，,向上,8,的磁吸力消失，阀的铁芯受弹簧力的作用下移，推动球阀关闭泄油孔，控制油腔为轨道压力，,F,1,+F,2,P,，,控制柱塞下移，锥阀关闭，仃止喷油。,B,、,喷油器开启,控制电磁阀,ON,，,产生的磁吸力大于铁芯的弹簧力，铁芯上移，泄油孔的球阀打开，燃油从控制油腔流入上方空腔，并从上方空腔流回油箱，,由于量孔的存在，瞬时产生压力差。,此时，,F,1,+F,2,60,）、,转速信号,SP,（,1500r/min,）、,加速踏板位置信号（,20%,）、空气流量信号,AFS,（,稀态）等参数，确认是中等负荷工况，使真空电磁阀,VSV,以占空比的方式，断续导通真空管道，执行器膜片适量的吸开,EGR,阀，适量的废气即被吸入气缸。,五、,BOSCH,式共轨喷油系统的故障诊断方法：（一）检测内容：,1,、读取故障代码,人工法或仪器法；,2,、检查喷油正时,数据流显示；,3,、检查供油压力,数据流显示；,4,、检查气缸压力,人工检查；,5,、检查配气正时,人工检查；,6,、检查各缸工作情况,用仪器单缸断油转速跌落法或示波器法。,（二）读取故障代码：,1,、用专门仪器检取故障代码法：从略,2,、人工检取故障代码法：（,1,）发动机处于不运传状态；（,2,）将点火开关导通，,SW/ON,；（,3,）加速踏板总成上的怠速开关,IDL-ON,，即进入自诊模式；（,4,）发动机故障灯闪二进制,OBD-,故障代码。,例如：,P0 1 1 3,进气温度传感器,ATS,电压高。,故障代码的显示,实例：柴油机部分故障代码。,P0107,增压传感器电压低；,P0112,进气温度传感器电压低；,P0117,冷却液温度传感器电压低；,P0118,冷却液温度传感器电压高；,P0122,加速踏板位置传感器,A,电压低；,P0123,加速踏板位置传感器,A,电,P0335,转速传感器信号不良；,P0340,凸轮轴位置传感器信号不良。,3,、清除故障代码的方法：（,1,）用专门仪器消除故障代码；（,2,）拔下熔断盒中的,ECM,熔断丝,10s,以上；（,3,）拆下蓄电池负极线,10s,以上。,（三）利用示波器的转速,SP,信号检测缺缸：,（四）更换电控元件（如：喷油器等），检码器须登录该元件的型号编码（自我设定），以便电脑识别、认定。此谓：防假保护措施。,END,！,