高壓共軌柴油機燃油系統各部組成及其維修

摘要：燃油噴射系統是柴油機的心臟。自20世紀90年代中期以來，柴油機高壓共軌燃油噴射系統的開發和應用，使柴油機的動力性能和排放性能得到了進一步的提高，工作噪聲進一步降低，大大提高了柴油機的使用性能。通過對柴油機高壓共軌燃油噴射系統結構持點及工作原理的了解，對各部組成以及維修進行詳細分析和介紹。

關鍵詞：高壓共軌柴油機；燃油系統；工作原理；各部組成；維修

中圖分類號：TK423文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.030

1結構特點及工作原理

高壓共軌系統由電子控制模塊（ECM）、高壓油泵、燃油油軌和噴油器等組成（如圖1）。打開電鑰匙開關后，電動輸油泵只運轉30 s，用于向燃油系統預注燃油。安裝在高壓油泵上的電子燃油控制執行器閥控制進入高壓油泵的低壓燃油量，從而控制了高壓油泵輸入油軌的燃油量。而油軌上的燃油壓力控制閥控制著油軌燃油壓力，使之保持不變。高壓油泵向油軌提供高壓燃油與發動機轉速無關。電子控制模塊通過操縱噴油器電磁閥的開閉，控制發動機的供油量和噴油正時。在燃油系統的低壓側有燃油冷卻式ECM冷卻板和電動輸油泵，燃油從OEM燃油供應管接頭進入ECM冷卻板，燃油從ECM出來之后，進入電動輸油泵。

圖1高壓共軌柴油機燃油系統結構組成示意圖

作者簡介：李然捷（1963-），男，山東昌邑人，高級工程師，研究方向：機械五金產品檢驗、測試，機械、五金產品質量種裁、鑒定，E-mail：lrj001813@126.com。

2ECM冷卻板、單向閥和電動輸油泵

工作時，ECM冷卻板有燃油流過，以便帶走熱量，冷卻ECM。ECM冷卻板單向閥的作用是促使燃油向齒輪泵方向流動。如果沒有ECM冷卻板單向閥，則當電動輸油泵運轉時，燃油將一直會在ECM冷卻板內部循環。單向閥在安裝時可能被損壞。若損壞了，當發動機啟動困難或輸出功率降低（發動機加速無力）時，需要檢查該單向閥是否損壞或堵塞了。該單向閥一旦損壞，在齒輪泵進油口處測量的燃油進口阻力會很高。

電動輸油泵由ECM控制工作，當鑰匙開關轉到ON位置時，電動輸油泵只工作30 s，以保證低壓油路中注滿燃油。電動輸油泵不會再啟動，除非發動機停機后，再次啟動發動機，電動輸油泵才能再次起動運轉30 s。

電動輸油泵出現故障會導致發動機工作粗暴、功率降低。燃油經過濾清器后的最大壓降應為34 kPa（258 mmHg）左右，當濾清器清潔后，壓降會降低。啟動發動機，檢查電動輸油泵工作，應能聽到運轉的聲音。當鑰匙開關接通時，輸油泵僅工作30 s，然后停止工作。如果輸油泵不工作，在鑰匙開關接通后，檢查輸油泵線束上有無9～12 V電壓。

3燃油預濾器和燃油濾清器

3.1燃油預濾器

燃油預濾器和手油泵應由原始設備制造商（OEM）負責安裝，OEM燃油預濾器用于啟動發動機時向燃油系統注油，其運轉工作僅30 s，并由ECM控制工作。預濾器過濾精度為10 μm。在燃油預濾器上帶有油水分離器，要求駕駛員每天必須排水，尤其是在冬季時，應在收車后及時排除從燃油中分離沉積出來的水，防止隔夜后燃油預濾器結冰，造成啟動困難。在進行保養或更換濾芯后，可用手油泵向預濾器中注油。

3.2燃油濾清器

燃油濾清器過濾精度為3 μm，在更換燃油濾清器時，不允許預先注滿燃油。在鑰匙開關轉到ON時，由電動輸油泵工作30 s，完成向燃油系統預注燃油。若進行錯誤操作，向該燃油濾清器注油，會引起發動機燃油系統故障，在維修保養時應予以注意。

4高壓油泵

高壓油泵的工作原理是：凸輪軸的凸輪圓形凸起在低端時，挺桿組件完全被壓縮，這時油泵柱塞可以自由移動。當凸輪繼續旋轉上升時，滾輪挺桿和油泵柱塞完全接觸，在泵油腔內的燃油被加壓。壓力油打開出口單向閥，與此同時入口單向閥關閉，燃油被泵出高壓燃油泵頭。

為維修方便，避免更換整個高壓油泵總成，將高壓油泵外部結構分成四大模塊組件，即泵頭、EFC（電子燃油控制執行器閥）、泵體和齒輪泵（二級泵），方便維修時部分更換。

5電子燃油控制（EFC）執行器

電子燃油控制（EFC）執行器是一個由PWM脈沖寬度調制信號驅動的開關閥，也就是電磁閥，用于計量進入到高壓油泵柱塞油室的燃油量。因此，又叫做常開式滑動套筒比例電磁閥。當沒有電流通過執行器時，它被一個彈簧固定在開啟位置，允許低壓燃油通過它進入高壓油泵柱塞油室，這時可以向高壓油泵提供最大流量的燃油。當ECM輸出脈沖信號改變高壓油泵進油截面積，迫使EFC閥關小時，可以減少進入高壓油泵的燃油量。

EFC閥由ECM控制開度大小，ECM還控制油軌中的燃油壓力，油軌上的壓力傳感器感應實際的燃油壓力，并將壓力大小輸入ECM， ECM再控制EFC閥的工作。

檢修時，當打開點火鑰匙開關后再關閉時，應能聽到電子燃油控制執行器電磁閥發出的“咔噠”聲，用手放在上面應能感到有振動。

用INSITE服務軟件可以讀取電子燃油控制執行器供油設定值及電子燃油控制執行器占空比和共軌壓力控制器供油設定值。測定數值應分別是：占空比，即信號頻率，單位是Hz；電磁閥線圈電阻值，約3 Ω左右；ECM輸出最大電流，應小于2 A。

當EFC閥失效（如卡滯）不能打開時，會使高壓燃油不能進入高壓油軌。其故障原因通常為燃油中有雜質，這時應清洗EFC閥。若電子燃油控制執行器與ECM連接線路斷路，也會導致ECM對電子燃油控制執行器電磁閥無法控制，發動機會熄火或無法啟動。

6齒輪泵

燃油齒輪泵用于從燃油箱向高壓油泵輸送燃油，在圖1所示的柴油機燃油系統結構示意圖中可以確切知道齒輪泵（相當于二級泵）的安裝位置和它的工作情況。齒輪泵軸和高壓油泵驅動軸相連接，并以相同的轉速旋轉，它們的轉速為發動機轉速的一半。

齒輪泵驅動軸有雙重密封油封，用于分隔泵中的燃油和高壓油泵殼體中的機油。在兩個油封之間有一個泄油口，用于保障有效的密封。

齒輪泵內的壓力調節器設定壓力值為12 bar（174 psi），用壓力調節器限制在正常工作時低壓燃油泵內的燃油壓力，齒輪泵正常輸出壓力為90 psi。

7油軌

高壓共軌燃油系統中的油軌是一個很重要的部件，是鋼質鍛造件，它的工作是用于儲存由高壓油泵泵入的高壓燃油，并由其上安裝著的限壓閥保持油軌中的壓力穩定，防止噴油器供油產生壓力波動。當油軌中的然油壓力達到1850 bar時，限壓閥打開，調節軌壓到850～1000 bar范圍內。燃油油軌見圖2。在油軌上安裝有壓力傳感器和限壓閥，這兩個部件嚴禁拆卸，若油軌發生故障，應當更換總成。燃油油軌也不允許對其進行排氣操作。對油軌的安裝、使用要嚴格按規定進行。當需要對噴油器進行斷缸測試時，需要用專用工具堵住燃油管路進油口，如圖2，在進油口上安裝的專用工具，是進行斷缸測試時用的。在油軌上，某些零部件的安裝位置可能不同，如限壓閥的安裝位置，但其工作原理和所起的作用完全一致。

圖2燃油油軌

8噴油器

ECM控制噴油器電磁閥線圈可進行多次噴射，即預噴、主噴和后噴，多次燃油噴射可以抑制缸內有害物的生成，可節能減排。

這種帶連接管的噴油器，一般用在重型柴油機直列柱塞泵共軌系統上。在這種噴油器體上有進油孔和回油孔，進油口上連接著進油連接管，回油孔流出的燃油通過汽缸蓋的回油道返回燃油箱。其工作原理是電磁閥通過打開球閥，使控制腔泄壓打開針閥進行噴射。

噴油器是共軌系統精密度很高的部件，電磁閥線圈控制噴油量和噴油正時。為了保證嚴格的密封銅質墊圈和O形圈絕不能漏裝。在更換噴油器時應同時更換高壓燃油連接管，并按照嚴格的緊固力矩和步驟安裝噴油器。否則，會損壞噴油器或導致漏油、發動機油軌燃油壓力低和發動機動力不足等故障。

該噴油器電磁閥有很高的響應速度，電磁閥開啟、延遲時間均不大于0.2 ms，可以精確滿足噴油量和噴油正時要求。

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