第三代EA888发动机喷油控制系统检测研究.pdf

电控汽油发动机按照燃油喷射位置不同可以分为缸外喷射、缸内喷射和混合喷射三种,混合喷射系统又称为双喷射系统,是汽油发动机电控系统中控制难度最大、技术含量最高、燃烧控制最优的系统.本文以迈腾 T发动机为例,主要研究第三代E A 发动机混合喷射系统的结构组成、工作原理,重点分析了该机型缸外低压喷油嘴和缸内高压喷油嘴及控制电路的检测分析,以及拆装检修前的燃油系统泄压操作等.关键词:E A ;混合喷射;喷油嘴;控制电路中图分类号:V 文献标识码:A文章编号:X()D e t e c t i o na n dR e s e a r c ho nI n j e c t i o nC o n t r o lS y s t e mo f t h eT h i r dG e n e r a t i o nE A E n g i n eJ i aC h e n f e i,WuZ h i q i a n g(H a n z h o n gV o c a t i o n a l a n dT e c h n i c a lC o l l e g e,S h a a n x iH a n z h o n g )A b s t r a c t:A c c o r d i n gt od i f f e r e n t f u e l i n j e c t i o np o s i t i o n s,e l e c t r o n i c c o n t r o l l e dg a s o l i n ee n g i n e s c a nb ed i v i d e di n t o t h r e e t y p e s:o u t c y l i n d e r i n j e c t i o n,i nc y l i n d e r i n j e c t i o na n dm i x e d i n j e c t i o n T h em i x e d i n j e c t i o ns y s t e m,a l s ok n o w na sd u a l i n j e c t i o ns y s t e m,i st h es y s t e m w i t ht h em o s td i f f i c u l tc o n t r o l,t h eh i g h e s tt e c h n i c a lc o n t e n ta n dt h eb e s t c o m b u s t i o nc o n t r o l i nt h ee l e c t r o n i cc o n t r o l s y s t e mo fg a s o l i n ee n g i n e s T a k i n gt h eM a g o t a n Te n g i n ea s a ne x a m p l e,t h i sp a p e rm a i n l ys t u d i e s t h e s t r u c t u r e a n dw o r k i n gp r i n c i p l eo f t h em i x e d i n j e c t i o ns y s t e mo f t h e t h i r dg e n e r a t i o nE A e n g i n e,f o c u s i n go nt h ed e t e c t i o na n da n a l y s i so f t h el o wp r e s s u r ef u e l i n j e c t i o nn o z z l eo u t s i d e t h ec y l i n d e ra n dt h eh i g hp r e s s u r e f u e l i n j e c t i o nn o z z l e i n s i d et h ec y l i n d e ra n dt h ec o n t r o l c i r c u i t,a sw e l l a s t h ep r e s s u r er e l i e fo p e r a t i o no f t h e f u e l s y s t e mb e f o r ed i s a s s e m b l ya n dr e p a i r K e yw o r d s:E A ;H y b r i d i n j e c t i o n;F u e l i n j e c t i o nn o z z l e;C o n t r o l c i r c u i t基金项目:该论文属于“汉中职业技术学院 汽车构造与拆装发动机篇 精品在线开放课程”建设成果作者简介:贾辰飞(),男,汉族,硕士,讲师职称.中国汽车工程学会高级工程师,高级二手车鉴定评估师,汽车营销技能大赛全国优秀指导教师.现就职于汉中职业技术学院,长期从事汽车检测与售后服务的教学、科研和竞赛等工作.E A 发动机是德国大众集团研发的一款高性能直喷式涡轮增压汽油发动机,其前身为 年量产上市的E A LT F S I发 动 机,经 过 十 余 年 的 迭 代 和 升 级,E A 发动机现已发展到第三代,迈腾车装备的主要为 T和 T两种.本文主要研究 T这一机型,该机型机械性能得到了进一步优化,并且采用了集成式排气歧管、可变气门正时和AV S气门升程可调、双喷射系统等技术,在提升燃油经济性的同时,带来了相对更佳的动力输出,排放达到了E U 标准.迈腾 T发动机燃油供给系统的组成迈腾 T发动机燃油供给系统由低压燃油系统和高压燃油系统两部分构成,如图所示.主要部件包括油箱、低压燃油泵、燃油滤清器、低压燃油油轨、低压喷油嘴、燃油压力调节阀、燃油压力传感器、高压油泵、高压燃油油轨、高压油轨及燃油管路等组成.主要部件及其作用低压燃油泵G:低压燃油泵是燃油供给系统的基本动力源,其作用是向燃油系统提供具有一定压力和流量的汽油,主要由直流电动机、泵体和外壳三部分组成.低压燃油油轨G :低压燃油油轨是低压燃油的储存器,其作用是将低压燃油分配到低压喷油嘴,同时也是A燃油滤清器;B燃油箱;C高压油泵;D低压燃油油轨;E高压燃油油轨;G 低压燃油泵;G 低压燃油压力传感器;G 高压燃油压力传感器;N 燃油压力调节阀;N N 低压喷油嘴;N N 高压喷油嘴图迈腾 T发动机燃油供给系统低压燃油压力传感器、低压喷油嘴等部件的安装基体.年第 期喷油嘴:喷油嘴的实质是一个电磁阀,其作用是根据发动机E C UJ 发出的喷油脉冲信号,将计量精确的燃油适时、适量地喷入进气歧管内.该机型拥有个低压喷油嘴和个高压喷油嘴.燃油压力调节阀N :燃油压力调节阀集成安装在高压油泵上,其作用是根据发动机转速、负荷的不同,将高压油压调整在 MP a范围内,以保证发动机在各种工况下都能高效运转.燃油压力传感器:低压燃油压力传感器检测低压油管中的燃油压力,向发动机E C UJ 提供一个低压燃油压力信号,用于提供“闭环”燃油压力控制.高压燃油压力传感器安装在高压燃油油轨上,用来检测高压燃油压力.其核心是一个镀有应变电阻的钢模,当压力作用到钢模的一侧时,由于钢模弯曲,引起应变电阻阻值变化,压力升高时电阻减小,信号电压升高.高压油泵C:高压油泵采用的是单活塞高压泵,其作用是根据发动机的工况,将低压燃油泵提供的燃油压力升高至规定范围内,最高可达 MP a.混合燃油喷射系统的工作原理迈腾B L装配了 T第三代E A 发动机供油方式为混合喷射,即将燃油喷射系统T S I(T u r b o c h a r g e rF u e l S t r a t i f i e d I n j e c t i o n)缸内直喷和S R E进气歧管喷射组合而成的混合喷射,如图所示.系统工作时,燃油箱内的燃油通过低压燃油泵以 MP a左右的压力泵至低压油轨,分配管将燃油分配给四个低压喷油嘴,根据发动机E C UJ 信号适时喷入进气歧管.其余燃油输送至高压油泵内,高压油泵对燃油再次加压至 MP a左右(取决于负荷和转速),送入高压燃油油轨,分配管再将燃油分配给四个高压喷油嘴,再根据发动机E C UJ 信号适时喷入气缸内.图迈腾 T发动机混合喷射系统结构混合喷射每缸各有缸内、缸外两个喷油嘴,可以根据发动机的温度、负荷和发动机转速等信号,在S R E单喷射、高压单喷射、高压双喷射、高压三重喷射等几种喷射模式下智能切换.S R E进气歧管燃油喷射,可以让燃油油滴有充分的雾化时间并与空气混合,进而可以减少燃烧颗粒、二氧化碳的排放,降低油耗.T S I高压缸内直接喷射系统可以“精确控制”瞬时供油量,将两者结合起来,能够进一步提高发动机的动力性和经济性,同时优化尾气排放.通过实车采集缸内、缸外喷油嘴的喷油脉宽信号,结合发动机数据流相关信号,初步验证缸内、缸外喷油嘴工作逻辑原理如下:()怠速工况.发动机起动后怠速运转,此时发动机水温低于,仍然处于冷态,示波器显示仅缸内高压喷油嘴有双重喷射脉宽信号,既缸内高压喷油嘴工作,缸外低压喷油嘴不工作.()中小负荷工况.发动机经过一段时间运转,水温高于,节气门开度,示波器显示仅缸外低压喷油嘴有脉宽信号,既缸外低压喷油嘴为S R E单喷射工作,缸内高压喷油嘴不工作.()全负荷工况.发动机水温高于,节气门开度,示波器显示仅缸内高压喷油嘴有双重喷射脉宽信号,既缸内高压喷油嘴工作,缸外低压喷油嘴不工作.因此,当发动机处于中小负荷工况时,缸外低压喷油嘴通过S R E单喷射模式工作.高负荷工况时,缸内高压喷油嘴通过高压双重喷射模式工作,这样不仅提高了发动机的工作效率,还避免了缸内直喷在低负荷工况下因氧气过量导致的排放问题.喷油嘴及控制电路检测分析 缸外低压喷油嘴及控制电路分析迈腾 T发动机的缸外低压喷油嘴是通过点火开关和主继电器给喷油嘴供电,发动机E C UJ 控制喷油嘴搭铁,其控制电路如图所示.点火开关闭合时,E C U控制内部的晶体管V T 导通,主继电器工作,E C U根据发动机转速、负荷等信号控制大功率晶体管V T 导通与截止.当大功率晶体管V T 导通时,喷油嘴电磁线圈通电,喷油嘴喷油;当大功率晶体管V T 截止时,喷油嘴电磁线圈断电,喷油嘴停止喷油.喷油嘴喷油量的多少取决于喷油嘴线圈导通的持续时间,喷油时刻取决于E C U控制喷油嘴线圈导通与截止的时刻.图低压喷油嘴控制电路图迈腾 T发动机低压喷油嘴电路图内燃机与配件w w w n r j p j c n迈腾 T发动机有四个缸外低压喷油嘴,分别为N 、N 、N 、N ,其电路图如图所示.每个喷油嘴有两个导线,共八根导线.经八芯插头连接后,四个喷油嘴的正极通过D 连接在一起,由主继电器供电;四个喷油嘴的搭铁连接至发动机E C UJ ,即由发动机E C U控制四个缸外低压喷油嘴的工作.缸外低压喷油嘴及控制电路检测()启动发动机,热车后怠速运转,使发动机水温高于,节气门开度保持在 左右.用手接触喷油嘴,应该有脉冲震动的感觉.用旋具或听诊器接触喷油嘴,测听喷油嘴工作有“哒哒”声.声音清脆均匀,则喷油嘴工作正常;若某缸喷油嘴工作声音很小,可能是针阀卡滞;若没有工作声音,喷油嘴不工作.()将点火开关置于O F F位置,脱开四个缸外低压喷油嘴线束插头,使用万用表分别测量四个缸外低压喷油嘴两个针脚之间的电阻,即为缸外低压喷油嘴的内阻,标准值为 .如异常则应更换缸外低压喷油嘴.()打开点火开关置于ON位置,用万用表检测缸外低压喷油嘴线束插头针脚(供电端)电压应为 V左右,即缸外低压喷油嘴供电电路正常.检测缸外低压喷油嘴线束插头针脚(控制端)电压应为 V,即缸外低压喷油嘴控制电路正常.若异常应检查对应线路或更换发动机E C UJ .()按照正确方法连接汽车诊断仪及示波测试线,启动发动机,记录各缸喷油脉宽信号波形,改变节气门开度,观察喷油脉宽变化情况,并比对维修手册相应数据.缸内高压喷油嘴及控制电路分析缸内高压喷油嘴结构及工作原理与低压喷油嘴类似,但由于其工作条件、环节更加苛刻,故其结构与制造工艺更加精密.缸内高压喷油嘴末端有四氟乙烯密封圈,在喷油嘴拆下后必须更换.迈腾 T发动机有四个缸内高压喷油嘴,分别为N 、N 、N 、N ,其电路图如图所示.每个缸内高压喷油嘴有两根导线,共八根导线,经八芯插头连接至发动机E C UJ .发动机E C UJ 即为每个缸内高压喷油嘴提供电压,又控制搭铁.同时,发动机E C UJ 监视喷油嘴电路的状态,当发动机控制模块检测到缸内高压喷油嘴电路故障时,相应的喷油嘴立即被停用.图迈腾 T发动机高压喷油嘴电路图 缸内高压喷油嘴及控制电路检测()启动发动机,热车后怠速运转,使发动机水温高于,节气门开度保持在 左右.用手接触喷油嘴,应该有脉冲震动的感觉.用旋具或听诊器接触喷油嘴,测听喷油嘴工作有“哒哒”声.声音清脆均匀,则喷油嘴工作正常;若某缸喷油嘴工作声音很小,可能是针阀卡滞;若没有工作声音,则说明该喷油嘴不工作.()将点火开关置于O F F位置,脱开四个缸内高压喷油嘴线束插头,使用万用表分别测量四个缸内高压喷油嘴两个针脚之间的电阻,即为缸内高压喷油嘴的内阻,标准值为.如异常则应更换相应喷油嘴.()打开点火开关置于ON位置,用万用表检测缸内高压喷油嘴线束插头针脚和搭铁之间的电压是否为/蓄电池电压 V,即缸内高压 喷 油 嘴 静 态 控制 电 压,若 异 常 应 检 查 对 应 线 路 或 更 换 发 动 机E C UJ .()按照正确方法连接汽车诊断仪及示波测试线,启动发动机,记录各缸喷油脉宽信号波形,改变节气门开度,观察喷油脉宽变化情况,并比对维修手册相应数据.喷油嘴检修泄压由于高压燃油供给系统的最高油压可达 MP a,如果直接拆卸喷油嘴等部件,高压燃油会喷射到发动机舱,造成环境和机舱内部件污染,甚至会引发机舱起火燃烧.如果喷溅到人体,高压燃油会对人体皮肤和眼睛等造成严重伤害.因此,如果需要对喷油嘴等燃油供给系统部件进行拆卸检修,必须先按照规范对燃油系统进行泄压操作.燃油供给系统泄压操作通常的操作步骤如下:()将故障诊断仪连接至车辆.()指令燃油泵继电器断开,从而切断低压燃油泵.也可以采用直接拔掉燃油泵继电器或燃油泵熔丝等方法,切断燃油供给.()起动发动机,让发动机怠速运行直至熄火.()使用故障诊断仪,读取燃油压力数据确认燃油压力很小或没有,如果仍有燃油压力继续泄压操作.参考文献:王帅,刘成迈腾B L车高压喷油器的控制原理及故障例J汽车维护与修理,:熊景鸣,席昌钱迈腾车 T发动机双喷射系统分析J汽车维护与修理,A:汪贵行大众E A 型发动机加速无力故障原因解析J汽车维护与保养,:朱红波迈腾B 高压喷油器常见故障诊断J内燃机与配件,:上汽大众第三代E A 培训资料