現代轎車柴油機電控高壓噴油系統(三)

文/江蘇 范明強

(4)噴嘴模塊

由于壓電執行器集成在噴油器體中直接控制噴嘴針閥,取消了電磁閥控制式噴油器中間液壓傳動的控制活塞，從而使得液壓傳遞路線從152mm縮短至42mm，縮短了三分之二以上，最大的噴嘴針閥運動速度可達1.3m/s,要比電磁閥控制式噴油器大約高一倍。

將許多功能高度集成在噴油器體中最小的空間內,必須開發新的噴嘴模塊,將噴嘴和控制閥模塊的各種不同的功能結合在一起,如圖3-20所示。當壓電執行器接收到控制信號時，它就會伸長而產生位移，通過液壓接桿將伺服閥打開,并將旁通油道關閉，從而使控制室中的壓力降低,噴嘴針閥開啟。直到控制信號終了，壓電執行器恢復到原始長度，伺服閥關閉，并將旁通油道打開，控制室中的壓力隨之增大，噴嘴針閥也隨之關閉。

4.博世共軌噴油系統的發展

1997年，博世公司推出第一代共軌噴油系統，其主要特點是：

① 最高噴油壓力為135MPa；

② 采用電磁閥控制式噴油器；

③ 采用CP1型壓力可調式高壓泵。

2000年，博世公司又推出了第二代共軌噴油系統，其主要特點是：

① 噴油壓力提高到160MPa；

② 仍采用電磁閥控制式噴油器；

③ 采用CP3型油量可調式高壓泵，提高了系統總效率。

2003年，博世公司進一步推出了第三代共軌噴油系統，其主要特點是：

① 噴油壓力保持160MPa；

② 采用最先進的壓電直接控制式噴油器，不僅縮小了外形尺寸，而且提高了噴油嘴針閥響應速度，具有更大的控制柔性，噴油量控制精度進一步提高；

③ 采用CP3型油量可調式高壓泵。

由于噴油壓力的高低是影響燃燒質量的一個重要因素，因此博世公司將此作為最重要的開發重點，首先充分挖掘整個系統的潛力,2005年又推出了噴油壓力高達180MPa的第三代高壓共軌噴油系統，繼而于2007年進一步推出了噴油壓力高達200MPa的第三代高壓共軌噴油系統。

最新的博世共軌噴油系統的優勢在于：在功率提高5%～7%和燃油耗降低3%的同時，原始排放(顆粒和NOX)降低了大約15%～20%，能夠滿足未來更為嚴格的節能減排法規的要求，在降低噪聲方面同樣也顯示出明顯的優勢，因此這種具有眾多優越性的第三代共軌噴油系統必將獲得迅速的推廣和普及。

為了未來的發展，柴油機將繼續面臨挑戰。除了發動機方面的改進措施和廢氣后處理的技術創新之外，燃油噴射系統始終是達到柴油機發展目標的最關鍵的技術。柴油噴射技術領域內進一步開發的優先目標是優化機內燃燒過程，其中最重要的是要進一步提高噴油壓力，這是現代柴油機降低原始排放最重要的技術措施，而低的原始排放能降低廢氣后處理的費用。與此同時，通過改善機內燃燒過程，在降低燃油耗的同時，能獲得更高的功率收益、低的噪聲和良好的行駛舒適性。為此，2008年博世公司又推出了嶄新的第四代液力增壓柴油噴油器(HADI)共軌系統(圖3-21)。它是在噴油器內借助于一個液力增壓活塞，將來自共軌的135MPa的系統壓力直接增壓到250MPa的噴油壓力。這就帶來了這樣的好處：在高壓管路中只要維持較低的135MPa燃油壓力，因而能大大提高系統的總效率。

至今，博世公司已擁有能滿足各種車型達到現在和未來不同廢氣排放標準要求的全系列共軌噴射系統。整車廢氣排放的達標還必須配備相應的廢氣后處理裝置，特別是顆粒捕集器和降NOX催化轉化器，但是配備與廢氣排放標準相適應的共軌噴射系統則是最重要的必備的基本條件。

5.博世共軌噴油系統的實際操作

(1)安全規則

共軌噴油系統工作的基本條件是非常高的燃油壓力。為了使維修人員對此能有一個深刻的印象，可以這樣來比喻：145M Pa的燃油壓力大約就相當于一輛中級轎車的重量壓在人的一個指甲面積(1cm2)上的壓力，可想而知，如此高的壓力將會對人身安全產生怎樣的后果。因此，維修人員在對柴油機高壓共軌噴射系統進行實際操作時，必須一絲不茍地嚴格遵守幾條安全規則，以免受到泄漏燃油高壓的人身傷害。

(2)等待時間

原則上，在柴油機運轉的情況下，不應對高壓共軌噴射系統進行任何操作。在為修理而需打開高壓油路之前，必須在柴油機停機以后等候一定的時間，待系統高壓消失后才能進行維修作業。對帶有壓力可調式高壓泵的第一代共軌噴油系統而言，推薦至少等候30s，而新的帶有油量可調式高壓泵的第二代蓄壓式共軌噴油系統甚至直到柴油機停機以后5min還能維持高壓，決不能操之過急。由于密封不好或過早打開高壓接頭而泄漏出的燃油都可能對擊中的身體部位造成嚴重的傷害。

(3)安全距離

在對運轉的柴油機進行檢驗(器件調整試驗,檢測運行實際數據)之前,原則上應在柴油機停機的時候就對相應部位的所有高壓密封進行仔細的安全檢查。即使沒有找出高壓系統不密封的部位，在對運轉的柴油機進行檢驗(器件調整試驗,檢測運行實際數據)的時候，維修人員也應避開緊挨著的危險區域。

此外，值得引起重視的是，攜帶心臟起博器的人在柴油機運轉的時候靠近發動機電控單元和電纜束的距離不得少于30cm，因為以高達100Hz頻率控制噴油器所需的大電流產生的強磁場足以損害維持其生命的心臟起博器。

(4)清潔要求

蓄壓式共軌噴油系統的部件是由高精密零件組成的,在柴油機運轉時它們承受著極高的負荷,因此這種采用精密技術的生產制造必須在絕對潔凈的室內條件中進行，因為甚至只有0.2mm的極小塵埃顆粒也會引起部件故障而導致柴油機損壞。

因此，維修人員在操作已打開的高壓共軌噴射系統時，應特別注意物件的清潔度。當然，車間里不太可能有潔凈的室內條件，但是只要少許細心點，并注意工作場所的各項清潔規則，那么在車間里就能避免這種損壞。

在打開燃油系統之前還應注意以下規則：

① 在燃油系統關閉狀態下進行安全檢查，是否有損壞和不密封的部位；

② 在打開燃油系統之前，發動機和發動機艙應徹底打掃干凈，用高壓噴槍清洗時必須將電子器件和接插部位蓋住，不能直接沖洗，然后在燃油系統關閉狀態下，用壓縮空氣吹干發動機和發動機艙；

③ 在打開燃油系統后，應立即將易被污垢微粒污染的部位用新的干凈的密封罩封住，特別是高壓油管拆掉后，應立即用防護蓋封住高壓油管、噴油器和共軌上的接口以防污染(圖3-22)；

④ 工作場所應打掃整潔,盡可能無塵,并避開諸如通風和取暖設備運行時所產生的揚塵氣流；

⑤ 在柴油機操作場所附近嚴禁磨削和焊接工作、修理制動器、啟動發動機以及運轉制動試驗臺和測功試驗臺；

⑥ 工作服和雙手必須清潔，必要時應更換工作服，并嚴禁戴手套操作；

⑦ 所有工作中都只能使用無絨毛的擦布；

⑧ 工作開始之前，應清洗工具和凈化工作介質，禁止使用破損和鍍鉻層龜裂的工具；

⑨ 拆下的部件應在專用的工作室內進行操作。

在操作已打開的燃油系統期間,還應遵守以下規則:

① 清洗拆下的燃油系統部件只能使用新的清洗液和檢驗液；

② 在燃油系統已打開的情況下,嚴禁使用壓縮空氣,剝落的破碎漆皮和隔音材料之類的松散污垢顆粒應遠離通風裝置，以免在工作場所的空氣中飛揚；

③ 在拆裝高壓部件時禁止使用布、紙板和木材之類的材料，因為它們可能掉下顆粒和纖維；

④ 部件拆下后其接口應立即用清潔合適的防護蓋封住，并分品種保存在無塵和防污染的地方；

⑤ 新零件應在裝配前不久才從原包裝中取出，并應清洗干凈后才能使用；

⑥ 拆下的零件必須細心地保存在清潔的密閉容器內。

(5)專用工具

從事共軌噴油系統維修工作的車間,除了一些通用工具和一個合適的電控單元診斷儀之外, 還應配備齊全所必需的專用工具。首先，為了拆卸噴油器和清掃汽缸蓋中的噴油器座孔就需要專用工具。根據實際經驗，隨著使用時間的推移，噴油器會相當牢固地鑲嵌在汽缸蓋中。假如違反操作規程用過大的螺釘扳手、管子鉗或類似的粗笨工具冒險拆卸噴油器，將會導致噴油器損壞。棘手的問題首先是，由于噴油器在柴油機上的安裝位置，很難合適地接近它。為此，博世公司開發和組裝了一套品種齊全的專用工具(圖3-23)，借此能夠無損地松開并拆卸噴油器。其中包括以下專用工具：

① 無損松開噴油器的旋轉夾具；

② 帶有各種拋光掛鉤的重錘沖擊拉拔器，可用于拆卸噴油器和其他難以接近的發動機結構；

③ 用于去除噴油器座上積炭的清掃工具；

④ 在更換高壓進油接頭時用于夾緊噴油器的支撐板；

⑤ 一個通用檢測線圈，以便能夠用來檢測噴油器信號和為試驗目的而短時間切斷某一缸。

(6)共軌噴油系統的檢查

當共軌噴油系統柴油轎車用戶投訴的時候，原則上第一步應首先充分利用故障診斷儀(圖3-24)。將合適的故障診斷儀與發動機電控系統中的故障診斷接口相連，即可調出發動機電控單元故障存儲器中的故障碼、診斷電控系統中的執行器和傳感器、比較它們的實測值與額定值以及其他能進行的檢查項目都能指明發生故障的電路及其電子元器件，確診后必須按照制造廠商的規定排除故障，而決不能擅自拆開發生故障的器件修理后再裝用上去，或者換用不符合規格的器件，以免造成更大的損失，這絕對是得不償失的。特別值得提醒的是，拆裝發動機電控系統中任何電子器件時，都必須斷電后才能進行操作，否則很容易引起次生故障，甚至損壞其它正常的電子器件。

當然，查找共軌噴油系統故障時，故障診斷儀也并非是萬能的靈丹妙藥，對系統工作機理和結構及其功能的了解，以及在此基礎上良好的分析推理能力也是不必可少的，這樣才能使故障查找工作不斷地進行下去。如果通過故障診斷儀并沒有確診當前的故障，那么實際故障很可能發生在高低壓油路及其相關部件方面，一般可以按照圖3-25所示的共軌噴油系統故障診斷流程逐步檢查，直至確診故障部位，并按照制造廠商的規定予以排除。(未完待續)