汽車電控燃油系統(tǒng)綜述及檢修工藝研究

潘 軍

（成都市公共交通集團(tuán)公司，四川 成都 611730）

0 前言

目前各國政府相繼頒發(fā)機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)，對內(nèi)燃機(jī)，尤其是汽車用的內(nèi)燃機(jī)，提出更高的要求。由于柴油機(jī)具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點，柴油機(jī)成為解決汽車及工程機(jī)械能源問題和污染問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。因此柴油機(jī)的使用范圍越來越廣，數(shù)量越來越多。同時對柴油機(jī)的動力性能、經(jīng)濟(jì)性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來越高。依靠傳統(tǒng)柴油機(jī)的機(jī)械控制噴油系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足上述要求，也難以實現(xiàn)噴油量、噴油壓力和噴射點完全達(dá)到最佳工況運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。為了控制柴油機(jī)的排放，在已經(jīng)強(qiáng)制實施的國Ⅲ排放法規(guī)下，實現(xiàn)汽車柴油機(jī)電控的方案是明確的最優(yōu)解決措施和發(fā)展方向，即要求柴油機(jī)用電噴系統(tǒng)全面取代現(xiàn)有的機(jī)械式噴油系統(tǒng)。柴油機(jī)電噴技術(shù)屬于汽車核心零部件技術(shù)，直接決定了車用柴油機(jī)的排放和綜合性能水平。在實現(xiàn)國家“節(jié)能減排”的長期目標(biāo)中，柴油機(jī)電噴技術(shù)已成為擺在國內(nèi)各大汽車發(fā)動機(jī)企業(yè)面前必須要攻克的首要問題。

1 汽車電控燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

1.1 空氣供給系統(tǒng)

空氣經(jīng)過空氣過濾器后，用空氣流量計測量，通過節(jié)氣門體進(jìn)入進(jìn)氣總管，再分配到各進(jìn)氣岐管。在進(jìn)氣岐管內(nèi)，從噴油器噴出的油和空氣混合被吸入氣缸內(nèi)燃燒。

1.2 燃油供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)工作原理為油泵抽吸油箱內(nèi)的燃油，經(jīng)汽油過濾器過濾后，由壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓，然后經(jīng)輸油管配送給各個噴油器和冷起動噴油器，噴油器則根據(jù)ECU發(fā)出的指令，將適量的燃油噴入各進(jìn)氣岐管或進(jìn)氣總管。

1.2.1 幾個主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）汽油壓力調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)油壓與進(jìn)氣岐管壓力之差保持常數(shù)，一般為250kPa。這樣，從噴油器噴出的汽油量便唯一地取決于噴油器的開啟時間。彈簧的平衡壓力設(shè)定為250kPa，當(dāng)進(jìn)氣岐管真空為零時，汽油壓力保持在250kPa；當(dāng)進(jìn)氣岐管真空度變化時，會影響到膜片的上下移動，以調(diào)節(jié)汽油壓力。

（2）電動汽油泵從汽油箱中吸入汽油，將油壓提高到規(guī)定值，然后通過供給系統(tǒng)判斷到噴油器。電動汽油泵一般裝在汽油箱內(nèi)，汽油穿過油泵馬達(dá)內(nèi)部。安全閥在開啟壓力大約在343kPa至441kPa。電動燃油泵的控制方式為采用油泵開關(guān)控制、ECU控制的汽油泵控制、具有轉(zhuǎn)速控制的汽油泵控制。

（3）電磁噴油器是發(fā)動機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)的一個關(guān)鍵的執(zhí)行器，它接受ECU送來的噴油脈信號，精確地計算汽油噴射量。其工作過程為ECU的噴油控制信號將噴油器與電源回路接通時，電磁線圈通電并在周圍產(chǎn)生磁場，吸引柱塞（銜鐵）移動，而柱塞與針閥一體，因此克服彈簧張力而打開，燃油即開始噴射。當(dāng)ECU將電路切斷時，吸力消失，彈簧使針閥關(guān)閉，停止噴油。

1.2.2 油量控制系統(tǒng)

電控燃油噴射系統(tǒng)中，噴油量控制是最基本的也是最重要的控制內(nèi)容。電子控制燃油噴射式發(fā)動機(jī)噴油控制采用實時控制，其控制精度高、運(yùn)算速度快，因此一般都采用匯編語言編程。為了便于程序編制與調(diào)試，一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，將程序分成若干個子程序進(jìn)行編制與調(diào)試。噴油控制軟件的流程主要由主程序、自檢程序、故障報警子程序、起動子程序和怠速子程序等組成。電控汽油噴射系統(tǒng)最突出的優(yōu)點是能實現(xiàn)空燃比的高精度控制，其噴射的方式有連續(xù)噴射、間歇噴射方式、L型電控燃油噴射系統(tǒng)等。

2 電控燃油系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)車用柴油機(jī)針對國III排放標(biāo)準(zhǔn)實施的燃油系統(tǒng)技術(shù)路線主要有四種：電控泵噴嘴(EUI)、高壓共軌(CommonRail)、電控單體泵(EUP)和電控直列泵(EIL)+EGR。在這四種技術(shù)路線中，德爾福在中國市場針對中輕型車推廣共軌技術(shù)，針對重型車提供泵噴嘴和單體泵技術(shù)；博世在中國市場主推高壓共軌系統(tǒng)；電裝目前正電裝目前正在研發(fā)第3代，第4帶共軌系統(tǒng)和為中國市場的共軌系統(tǒng)作適應(yīng)性二次開發(fā)；而自主國產(chǎn)的亞新科南岳、成都威特等則提出了電控單體泵的低成本解決方案。

2.1 電控泵噴嘴技術(shù)

早在1905年柴油機(jī)的創(chuàng)始人RudolfDiesel先生就提出了泵噴油器概念，設(shè)想將噴油泵和噴嘴合成一體，省去高壓油管并獲得高噴射壓力。在泵噴嘴系統(tǒng)中，電控的油泵和噴油嘴之間沒有管路連接，做成一體直接安裝在氣缸蓋上，這樣不占用更多的空間。每一個油泵都由頂置凸輪軸同時驅(qū)動氣門和泵噴嘴，頂置凸輪軸必須具有極高的硬度和剛度以承受噴油器產(chǎn)生的高壓。同時，凸輪軸的驅(qū)動系統(tǒng)也需要專門設(shè)計。電控泵噴嘴系統(tǒng)的優(yōu)勢在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，噴油嘴孔徑非常小，所以燃油噴射壓力非常高，形成優(yōu)良的混合氣，確保燃油霧化良好，燃燒效率很高，同時還可以精確控制噴油始點和噴油量，從而提高柴油機(jī)的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放和改善NVH特性。目前，采用該項技術(shù)的車用柴油機(jī)可滿足歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，峰值壓力可達(dá)到2000bar。泵噴嘴直噴系統(tǒng)缺點在于燃油噴射壓力不能保持恒定。

2.2 高壓共軌技術(shù)

CRDI是英文CommonRailDirectInjection的縮寫，意為高壓共軌柴油直噴系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由高壓油泵、噴油管、高壓蓄壓器(共軌)、噴油器、電控單元、傳感器及執(zhí)行器組成。在高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過控制高壓油泵電磁閥開啟持續(xù)時間從而對公共供油管內(nèi)的燃油壓力實現(xiàn)精確控制；通過控制噴油器電磁閥開啟時刻、持續(xù)時間從而控制噴射提前角、燃油射量。共軌系統(tǒng)缺點在于關(guān)鍵燃油噴射技術(shù)為國外少數(shù)幾家公司所壟斷；油品適應(yīng)性差；共軌系統(tǒng)現(xiàn)今并未得到市場的可靠性認(rèn)可；用戶維修保養(yǎng)成本高，共軌發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的故障必須依靠專業(yè)故障診斷儀器進(jìn)行檢測和維修，對于長途運(yùn)輸不利。

2.3 電控單體泵技術(shù)

單體泵指一個氣缸一個油泵，這里的油泵指的是高壓油泵，或稱為噴油泵。在國內(nèi)外都已成熟應(yīng)用的電控單體泵技術(shù)，主要包括一個帶有出油控制閥的高壓油泵、機(jī)械噴油器，以及連接所需的燃油管路、濾清系統(tǒng)。其基本結(jié)構(gòu)為：將油泵柱塞驅(qū)動與發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)所需凸輪軸整合為一體，從而實現(xiàn)油泵到噴油器的燃油管路最短化。發(fā)動機(jī)工作時則通過發(fā)動機(jī)周圍安裝眾多的傳感器以偵測發(fā)動機(jī)狀態(tài)，對噴入氣缸的噴油量、噴油正時進(jìn)行精確、柔性的控制。電控單體泵技術(shù)的主要技術(shù)特征是其油泵與配氣機(jī)構(gòu)共用一根凸輪軸，使結(jié)構(gòu)得到最大程度的簡化，并縮短了油泵出油口到噴油器的管路距離。但由于油泵壓力和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，低轉(zhuǎn)速區(qū)域壓力較低，因而不利于柴油機(jī)低速時燃燒性能的提高。電控單體泵系統(tǒng)已在歐美成功使用了十多年，被公認(rèn)為性能優(yōu)越、穩(wěn)定可靠、適用壽命長的電控燃油噴射系統(tǒng)之一。

3 電控燃油系統(tǒng)的檢修工藝流程及方法

3.1 系統(tǒng)故障檢修的程序

發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，一般可按下述步驟進(jìn)行檢修：

（1）進(jìn)行發(fā)動機(jī)的一般檢查和調(diào)整，以消除機(jī)械因素的影響。

（2）檢查發(fā)動機(jī)及電控系統(tǒng)有無泄漏及電路連接不良情況：檢查所有軟管及管道有無漏氣；檢查空氣濾清器是否堵塞；檢查所有進(jìn)氣系統(tǒng)的襯墊有無泄露；檢查節(jié)氣門的工作情況；檢查各連接器插頭和線束連接是否良好；檢查電源供電是否正常；檢查點火系統(tǒng)。

（3）進(jìn)行自診斷檢查。

（4）檢查怠速和點火正時。檢查時應(yīng)確保所有輔助電器均在斷開位置，前輪應(yīng)處在直行位置，同時應(yīng)使發(fā)動機(jī)預(yù)熱至正常工作溫度。然后在按以下步驟進(jìn)行檢查和調(diào)整：

①使發(fā)動機(jī)熄火，拔下怠速控制電磁閥線束插頭。

②起動發(fā)動機(jī)，空載2~3次，然后使其保持怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。

③使發(fā)動機(jī)熄火，插好怠速控制電磁閥線結(jié)束插頭；

④重新起動發(fā)動機(jī)，并檢查怠速時的點火正時，其值一般為上止點前 20o±1 o,

⑤進(jìn)行道路行駛實驗，若發(fā)現(xiàn)有問題，應(yīng)重新調(diào)整點火正時。

⑥檢查怠速時的混合氣。

（5）進(jìn)行道路運(yùn)行試驗，再次檢查車輛運(yùn)行性能。

3.2 電控燃油噴射系統(tǒng)的自診斷

自診斷法就是利用微電腦的自診斷功能，人工或借助于汽車電腦解碼器將存儲在微電腦內(nèi)部的故障信息提取出來，進(jìn)行故障診斷的方法。汽車電腦解碼器分專用型和通用型兩類。專用型汽車電腦解碼器是各汽車生產(chǎn)廠家為自己的車型所設(shè)計造成的。通用型汽車電腦解碼器（如國產(chǎn)的電眼睛等）實際上是個小型的微電腦，可以插接各種車型自診斷系統(tǒng)的檢測磁卡，可以提取各種車型的故障碼。

3.3 檢修的注意事項

3.3.1 點火開關(guān)接通時不可斷開任何12V電氣工作裝置

在使用維修時應(yīng)注意，不論發(fā)動機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)，在點火開關(guān)接通時決不可斷開任何12V電氣工作裝置，因為斷開這種裝置時由于任何一線圈的自感作用都會產(chǎn)生很高的瞬時電壓，有可能超過7000V，使計算機(jī)及傳感器嚴(yán)重受損或人為造成發(fā)動機(jī)故障。

3.3.2 拆裝電子控制系統(tǒng)的注意要點

（1）拆裝電控線路線接頭之前首先切斷電源；

（2）拆裝蓄電池時不要正負(fù)極接反；

（3）所有電子元件（尤其是電腦）不要受撞擊；

（4）嚴(yán)防水、油浸入零件或接頭；

（5）安裝時應(yīng)按規(guī)范裝回原位；

（6）在拆裝置蓄電池之前應(yīng)先診斷出故障信息。

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