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【曼技术发动机使用维护知识专栏】----电控共轨燃油系统篇(一)

发布时间:2016-07-06

中国重汽曼技术MC系列发动机采用新一代BOSCH高压共轨技术,其系统压力为1600bar,它可以根据发动机需求改变输出压力,并具有预喷射和后喷射功能。BOSCH新一代高压共轨技术具有动力强劲,电控单元精确控制,喷油精确控制,较好的烟度控制能力及低排放能力,排放物明显降低,完善的自诊断系统,完善的失效保护模式,安全的控制策略。

发动机在工作时,车辆通过油门踏板传感器得到驾驶人员的驾驶需求,并将油门踏板传感器的电信号传送给ECU。ECU根据车辆工况,计算出基本喷油量,并由进气温度、进气压力、冷却温度等的修正信号对油量经行修正;通过执行机构的快速响应对喷油量经行精确控制,使发动机输出相应扭矩,实现驾驶员的需求。

 

一、燃油系统的组成

曼技术MC系列发动机的高压共轨燃油系统主要由燃油箱、燃油模块、高压油泵、高低压燃油管、共轨管、回油管、ECU和传感器等组成。

1、高压油泵

高压油泵的主要任务是在车辆所有工作范围和整个使用寿命期间,在共轨管中持续产生符合系统压力要求的高压燃油。

    曼技术MC系列发动机采用3-缸径向柱塞高压油泵,集成ZP18.5或ZP18齿轮输油泵。燃油滤清器位于齿轮泵压力端,并由油量控制单元控制轨压。油量计量阀无电流常开。整个高压油泵采用燃油润滑;最大系统工作轨压:1600bar,泵额定转速:3200r/min或3800r/min,驱动方式为花键驱动;采用双轴封,不允许承受轴向载荷。

特别提示:密封圈分为内部密封圈和外部密封圈,内部密封圈主要是为了防止机油进入泵腔,外部密封圈防止柴油泄露;内部密封圈和外部密封圈有通气孔,必须保持通气孔的畅通。高压阀弹簧和油道连接处有钢珠,漏装可能会导致高压阀漏油。

    油量控制单元安装在高压油泵的进油位置,用于调整燃油供给量和燃油压力值。而其调整要求受ECU 控制。油量控制单元在控制线圈没有通电时,燃油控制单元是导通的,可以提供最大流量的燃油。ECU 通过脉冲信号改变高压油泵的进油截面积而增大或减小油量。

1-凸轮轴 2-偏心轮凸轮 3-柱塞4-吸入阀 5-停油电磁阀 6-出油阀 7-密封元件8 -高压接头 9-压力控制阀 10-球阀/ 压力控制 11-回油口 12-进油口13-带节流孔的进油压力控制阀14–通向高压腔的低压油路

高压油泵的工作原理:由油泵泵出的低压燃油,经精滤器滤去杂质,除尽水分后,由进油口12进入高压泵,当输入高压泵的燃油压力达到了进油压力控制阀13的开启压力时,燃油会从其节流孔流入低压油路,并从各缸的吸入阀4进入各缸柱塞顶上的高压油腔内。柱塞3在柱塞弹簧的作用下,始终紧贴在凸轮轴2的工作表面上,随着凸轮的旋转,柱塞在偏心凸轮上做往复运动。挡柱塞随凸轮的旋转,有上止点向下止点移动时,高压腔内的容积不断增加,压力不断降低,燃油会不断的被吸入。当柱塞到达下止点后,吸油行程结束。

 吸油行程结束以后,柱塞3随凸轮轴2开始向上移动,吸入阀4被关闭,切断了低压有路14和高压腔的油路通道,使高压油腔形成了一个密封的空间,这时柱塞3在凸轮轴2的作用下克服柱塞弹簧的浴预紧力,随凸轮向上移动,开始对高压腔内的燃油试压,随着偏心轮的旋转,柱塞继续上移,高压腔内的压力不断增加。

 出油阀阀6与通向共轨管的高压油路相同,出油阀6的背压很高,相当于轨道压力,因此,一直处于关闭状态。随着柱塞3上升,高压油腔内的压力大于共轨管内的燃油压力后,出油阀被6打开,从高压接头8向共轨管供油。

2、电控喷油器

电控喷油器是柴油电控系统重要的执行器,发动机电控单元(ECU)根据发动机转速和油门开度信号以及温度、压力等相关信号,计算发动机实际运转工况下的最佳喷油量,并与存储在ECU中的目标值或MAP图相互比较,最后确定实际的喷油量,发出驱动信号,通过对喷油器电磁阀的通、断电时刻及通、断电持续时间直接控制喷油量,使发动机在最佳的状态下运转。

工作原理:

1)电磁阀断电:球阀关闭控制腔压力+针阀弹簧压力> 针阀腔压力;针阀关闭,不喷射。

2)电磁阀通电:球阀开启,泻油孔泻油控制腔压力+针阀弹簧压力< 针阀腔压力;针阀抬起,喷射针阀抬起速度取决于泻油孔与进油孔的流量差;针阀关闭速度取决于进油孔流量。

3、共轨管

共轨管的任务是储存高压燃油,高压泵的供油和喷油所产生的压力波动由共轨管的容积经行缓冲,在输出较大燃油量时,所有气缸共用的共轨压力也应近似保持为恒定值,从而确保喷油器打开时喷油压力不变。

特别提示:限压阀累计打开次数不能超过50次,打开时间不能超过5小时。一旦超过将使限压阀弹簧的弹性系数发生改变,可能会导致发动机在正常工作时出现坡行回家等故障。

限压阀是实现跛行功能的一个重要部件,它是一个机械阀,主要由阀体、弹簧、密封活塞、O型圈等组成。

特别提示:坡行回家:ECU监测到某系统参数不正常时,如油量计量阀线路出现开路,出于保护整个系统的目的,ECU会使整个系统运行在扭矩输出比较低的工况(通过限制轨压),这样既能保护系统和驾驶者,又能让车辆仍然能行驶到就近的维修站进行检查和维修。

4、电子控制单元ECU

ECU的作用是接受来自各种传感器、开关的信息,经过快速处理、运算、分析和判断后,适时地输出控制指令,控制执行器动作,借以控制发动机。

5、传感器

特别提示:由于发动机的结构形式的不同,传感器的安装位置可能也不相同。例如:凸轮轴传感器安装在MC05MC07的前端齿轮室盖板上,却安装在再MC11MC13的气缸盖上。