現(xiàn)代轎車柴油機(jī)電控高壓噴油系統(tǒng)(四)

文/江蘇 范明強

首先檢查低壓油路，所有的油管及其連接部位是否密封和完好無損。密封不良不僅會使燃油從縫隙中泄漏出來，而且還有可能由此吸入空氣，從而明顯地?fù)p壞共軌噴油系統(tǒng)的性能。燃油濾清器上的燃油預(yù)熱閥損壞或預(yù)熱閥上的密封圈損壞都可能導(dǎo)致空氣進(jìn)入燃油系統(tǒng)中。燃油輸入高壓泵時是否有氣泡很容易檢查出來，只要在高壓泵進(jìn)油口處裝一段透明油管，在柴油機(jī)啟動時就能觀察到有否空氣進(jìn)入高壓泵。

此外，輸油壓力和回油管中的壓力可以采用普通燃油壓力表來檢查(圖3-26)。假如這些壓力不在制造廠商規(guī)定的范圍之內(nèi)，發(fā)動機(jī)就可能停機(jī)或根本啟動不起來。輸油壓力在燃油濾清器和高壓泵之間的管路中測量(接入一段Y形管)，一般應(yīng)在0.2～0.25MPa范圍內(nèi)。假如有偏差的話，應(yīng)仔細(xì)觀察燃油箱內(nèi)的電動輸油泵，并檢查主管低壓油路中燃油壓力的旁通閥。在某些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式中，這種旁通閥安裝在燃油濾清器體上，在裝配工作中它很容易與普通的空心螺栓管接頭相混淆。假如真的搞錯的話，輸油壓力將建立不起來。

另一個影響輸油壓力的因素是燃油濾清器。假如燃油濾清器缺乏維護(hù)保養(yǎng)或添加的燃油量不足，同樣也會對輸油壓力產(chǎn)生不利的影響。其中很重要的一點是，在日常維護(hù)保養(yǎng)工作中通常要排除燃油濾清器中的水分，因為共軌噴油系統(tǒng)高壓管路中的水分會導(dǎo)致精密零件無法修復(fù)的損壞。

此外，電動輸油泵的輸油量是反映其泵油能力的信息。為了檢查其輸油量可將一根軟管接至回油總管上旁通閥的出口，并導(dǎo)入一個容量至少2L的容器中，然后接通點火開關(guān)，電動輸油泵必須在30s內(nèi)大約輸送1L燃油(這是典型數(shù)據(jù)，實際操作檢查時應(yīng)按制造廠商規(guī)定的數(shù)據(jù))。

回油壓力在回油總管和燃油箱之間測量，一般應(yīng)在0.06～0.09MPa范圍內(nèi)。假如情況并非如此，則應(yīng)檢查回油管路的密封性和燃油箱內(nèi)回油管末端節(jié)流閥的完好性。

在修理車間里能夠?qū)Ω邏河吐愤M(jìn)行檢查的項目并不太多，但是在進(jìn)行所有檢查之前，必須確保在低壓油路中已沒有任何故障，因為這些故障會影響到高壓油路。

應(yīng)對高壓泵上安全閥的靈活性進(jìn)行檢查，為此拆下進(jìn)油管，并用一根清潔的細(xì)頂桿伸入黃銅管接頭中，此時應(yīng)感覺到安全閥彈簧輕輕的彈力。壓力調(diào)節(jié)閥的功能無法在普通修理車間中進(jìn)行檢查，只能用示波儀來記錄壓力調(diào)節(jié)閥的控制信號，看到12V范圍內(nèi)的信號波幅。

共軌壓力由壓力傳感器來采集，并只能通過故障診斷儀來讀出其實際值。壓力傳感器和共軌在普通修理車間中不允許互相分離。假如壓力傳感器損壞的話，應(yīng)和共軌一起作為一個完整的部件更換。對于高壓泵和壓力調(diào)節(jié)閥也應(yīng)同樣處理。高壓泵不能在通常的修理車間中進(jìn)行修理，只有具有相應(yīng)設(shè)備的博世柴油機(jī)維修技術(shù)中心才有可能對共軌高壓泵進(jìn)行現(xiàn)場檢查和修理。

(4)檢查噴油器

檢查噴油器的功能有很多試驗方法都能夠在修理車間里進(jìn)行。最簡便的檢查方法是利用故障診斷儀的噴油量對比和怠速轉(zhuǎn)速對比功能來進(jìn)行，根據(jù)其檢查結(jié)果就能判斷噴油器功能是否正常。

進(jìn)一步的檢查就要測試噴油器的控制信號。因為噴油器的控制信號在70～80V電壓范圍變化內(nèi)，因此無法用修理車間通用的電壓表來檢測，必須通過記錄噴油器控制電流特性來評價噴油器的控制信號。為此，采用博世工具清單中的試驗轉(zhuǎn)接器是最合適的，轉(zhuǎn)接器中帶有一個模擬噴油器的測試線圈。用電流鉗套住被測噴油器的電線(圖3-28)，并用示波器(測量范圍＞25A，帶寬＞100Hz)在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時錄取噴油器控制電流特性信號。一般，噴油器控制電流特性的信號是峰值-保持波形(圖3-29)，即一開始噴油器電磁閥線圈中的電流在很短的時間內(nèi)達(dá)到較大的峰值電流，以產(chǎn)生很大的電磁力使電磁閥銜鐵盡量快速提升，然后電流又很快地回落到較小的保持電流，維持電磁閥銜鐵處于開啟狀態(tài)，以節(jié)省電功率，直到噴油結(jié)束時電流切斷。從開始通電到電流切斷的持續(xù)時間稱之為噴油脈沖寬度，它的寬度決定了一次噴射的噴油量多少，而預(yù)噴射、主噴射和后噴射油量之和才是發(fā)動機(jī)一個工作循環(huán)的總噴油量。圖3-29所示出的實例中，有兩次預(yù)噴射，一次主噴射和一次后噴射。

通常，峰值電流大約為20A，保持電流大約為12A，但是因噴油器制造廠商或者型號不同，噴油器控制電流特性信號波形以及峰值電流值和保持電流值也有所不同，應(yīng)按照噴油器型號而定。

還有一種檢查噴油器的簡便方法是測量噴油器電磁閥線圈的電阻(圖3-30),其值一般大約應(yīng)為0.33Ω，因噴油器型號不同而異。還可以用對比回油量的方法(圖3-31)來判斷各個噴油器的功能是否正常。假如某個噴油器的回油量比其它噴油器大，那么就要懷疑該噴油器的針閥和閥控制柱塞是否磨損或電磁閥不密封。相反，如果回油量太小，則表明噴油嘴滴漏和/或閥控制室進(jìn)出油節(jié)流量孔堵塞。

為了進(jìn)行回油量對比試驗，首先應(yīng)將發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)到正常的運行溫度，然后將發(fā)動機(jī)徹底清掃干凈后，再拆下所有噴油器上的回油管,并用夾子夾緊通往燃油箱的回油管,以保持回油管中的壓力。然后，將一套合適的油量對比測量裝置如圖3-31所示接到噴油器回油口上，并啟動發(fā)動機(jī)。用這種方法能夠很精確地測定實際回油量。如果不具備如圖3-31所示的油量對比測量裝置，也可以設(shè)法將各個噴油器的回油分別引入普通的帶刻度的玻璃試管或量杯中進(jìn)行比較。若以上條件均不具備，也可采用較簡陋的方法來應(yīng)對，即將噴油器上的回油管拆下后，將吸油的無絨毛抹布放在噴油器周圍，發(fā)動機(jī)怠速運轉(zhuǎn)一短時間，這樣也能夠粗略地目測確定是否有某個噴油器情況異常。檢查結(jié)束并關(guān)閉系統(tǒng)后，應(yīng)徹底沖洗發(fā)動機(jī)。

假如轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)(例如為了人工轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī))時要拔下噴油器的電插頭,應(yīng)立即斷開發(fā)動機(jī)電控單元。在這種情況下，為了進(jìn)行檢查試驗，可以用電氣部分完好的舊的噴油器接到各缸噴油器電插頭上。當(dāng)然，還是采用博世試驗轉(zhuǎn)接器是最合適和常用的，它用一個測試線圈為發(fā)動機(jī)電控單元模擬一個接上去的噴油器進(jìn)行試驗。

電控共軌噴油器是極其精密的部件，有故障的共軌噴油器無法在通常沒有專門儀器設(shè)備和技術(shù)的修理車間里進(jìn)行修復(fù)，確有故障的噴油器原則上應(yīng)該更新，拆開過的噴油器應(yīng)報廢，絕不能繼續(xù)使用，否則會產(chǎn)生危險的后果，甚至損壞發(fā)動機(jī)。

共軌噴油系統(tǒng)更換噴油器應(yīng)十分謹(jǐn)慎，打開高壓油路之前應(yīng)重視采取所有的安全和清潔措施(見3.5.1節(jié))。如果要拆卸的噴油器卡住，就輕率地用不合適的工具猛力拉拔，足以損壞噴油器，因此拆卸噴油器只能使用規(guī)定的工具，例如專用的拉拔器(圖3-32)。在安裝新的噴油器之前，應(yīng)更換所有的O形圈和耐熱密封墊圈，并用相應(yīng)的專用工具仔細(xì)地清潔汽缸蓋上的噴油器座，并將臟物全部吸干凈。

更換噴油器時要特別注意噴油器的特性標(biāo)記。為了能更好地補償噴油器的制造誤差，博世的好多種共軌噴油器標(biāo)有編碼。各自的噴油器編碼，例如A，B或C，打印在噴油器電磁閥線圈上(圖3-33)。更換噴油器后，必須用故障診斷儀將這種編碼輸入電控單元。

表13 博世共軌噴油系統(tǒng)故障檢查表

繼續(xù)使用的噴油器在重新安裝之前應(yīng)進(jìn)行清洗，但是絕不能使用鋼絲刷和砂紙。噴嘴不必進(jìn)行清洗。噴油器清洗后，應(yīng)在噴油器體上涂抹薄薄的一層合成潤滑油脂(可查閱制造商提供的使用說明書)。已用過的噴油器壓板緊固螺栓因已被拉伸過，決不能重復(fù)使用，應(yīng)按制造商的規(guī)定更新，并用規(guī)定的扭矩擰緊。

(6)高壓油管的安裝

因共軌中的燃油壓力非常高，高壓油管兩端的錐形接頭的密封極其重要，因此必須確保所有高壓油管兩端的錐形接頭及其噴油器進(jìn)油接頭的錐形座面完好無損，并且非常清潔；在安裝高壓油管時，首先應(yīng)松開共軌的固定螺栓，以便能保證高壓油管無裝配應(yīng)力。如果高壓油管錐形接頭的配合出現(xiàn)受力點，必須加以調(diào)整補，使其與噴油器進(jìn)油接頭的錐形座面良好貼合。在擰緊鎖緊螺帽之前，應(yīng)再次檢查密封錐面的貼合狀況，再用手輕輕地旋上鎖緊螺帽，然后緊固共軌，最后用20N·m扭矩擰緊高壓油管鎖緊螺帽，確保無絲毫滲漏。

(7)泄漏檢查

在高壓油路上的所有工作完成以后,必須進(jìn)行噴油系統(tǒng)的密封性檢查。首先截斷發(fā)動機(jī)艙內(nèi)所有的回油部位，然后必須將發(fā)動機(jī)罩蓋關(guān)上，再啟動發(fā)動機(jī)，并運轉(zhuǎn)大約10s后停機(jī)，緊接著打開發(fā)動機(jī)罩蓋，檢查相關(guān)部位的密封性。

對于第二代共軌噴油系統(tǒng)而言，可以用故障診斷儀來進(jìn)行高壓試驗，用類似上述方法檢查整個系統(tǒng)外部和內(nèi)部的密封性。在發(fā)動機(jī)試運轉(zhuǎn)期間，在大約3500r/min轉(zhuǎn)速下，借助于故障診斷儀的這種功能校準(zhǔn)最大共軌壓力，所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速必須人工予以保持。

四、 德爾福共軌噴油系統(tǒng)

為了滿足汽車工業(yè)降低燃燒噪聲和有害物排放、低燃油耗和高功率輸出的要求，德爾福(Delphi)柴油系統(tǒng)公司(即以前的英國Lucas公司)也開發(fā)了一種共軌噴油系統(tǒng)(圖4-1)。其基本工作原理與第三章所介紹的博世共軌噴射系統(tǒng)相似，也是借助于一個低壓輸油泵供油，高壓燃油泵產(chǎn)生高壓，并將高壓燃油存儲在共軌中，再由電控單元控制的噴油器將高壓燃油噴入汽缸。但是，在設(shè)計細(xì)節(jié)上與博世共軌噴射系統(tǒng)有很多不同之處，其中一個明顯的特點是德爾福系統(tǒng)采用了一個球形共軌，當(dāng)然它也能滿足與管狀共軌完全相同的功能要求。

德爾福公司也可提供兩種柴油機(jī)高壓共軌噴射系統(tǒng)產(chǎn)品系列，一種是采用電磁閥控制的Multec系列(DFI1系列)，另一種是采用壓電直接控制式噴油器(DFI3噴油器)的共軌系統(tǒng)。這兩種系列產(chǎn)品及其共軌壓力和噴射模式的發(fā)展歷程如圖4-2所示。

德爾福公司選擇了模塊式設(shè)計方案，兩種系列的高壓共軌噴油系統(tǒng)的所有重要零件都能彼此相互通用，并且設(shè)計得能很方便地互換，因此能夠在柴油機(jī)系列內(nèi)從電磁閥控制技術(shù)轉(zhuǎn)換到壓電直接控制技術(shù)，而無須基礎(chǔ)發(fā)動機(jī)變更設(shè)計，高壓泵和共軌也能繼續(xù)使用。由于兩種噴油器型式具有相同的外形尺寸，因此也無須作更改就能用于原來的汽缸蓋，這為柴油機(jī)的產(chǎn)品升級帶來了很大的方便。

1.電磁閥控制式噴油系統(tǒng)

德爾福共軌噴油系統(tǒng)(圖4-3)同樣也是被分成低壓和高壓兩個回路(圖4-4)。燃油由低壓輸油泵從燃油箱中吸出，經(jīng)過燃油濾清器輸往高壓燃油泵，再從那里泵入共軌，并進(jìn)入噴油器，但是在低壓回油油路設(shè)計上卻具有特點。

(1)低壓輸油泵

德爾福共軌噴油系統(tǒng)的低壓輸油泵被集成在高壓燃油泵殼體中，它是一種滑片式輸油泵(圖4-5)。

濾清器將燃油從燃油箱中吸出，并可將燃油最高增壓到0.6MPa，通過燃油計量閥(IMV)輸入高壓燃油泵。因為輸油壓力隨著油泵轉(zhuǎn)速的提高而升高，因此低壓輸油壓力調(diào)節(jié)器將其限制在最高進(jìn)油壓力，將多余的燃油通過內(nèi)部通道重新返回到低壓輸油泵的進(jìn)口。

(2)高壓燃油泵

德爾福共軌噴油系統(tǒng)的高壓燃油泵(圖4-6和圖4-7)是一種徑向柱塞泵，從EPIC分配泵和博世VP44分配泵已被人們所熟悉。徑向布置的泵油柱塞通過滾輪座由凸輪環(huán)從外向內(nèi)止點壓縮，與徑向柱塞分配泵的區(qū)別就在于其凸輪環(huán)是環(huán)繞泵油組件旋轉(zhuǎn)的。

在泵油柱塞處于外止點時，燃油被低壓輸油泵通過進(jìn)油閥進(jìn)入高壓泵油腔(圖4-8左圖)。當(dāng)滾輪座行走到凸輪環(huán)的凸起上時，泵油柱塞就馬上被向內(nèi)側(cè)壓縮，燃油壓力瞬間升高，一旦燃油壓力超過輸油壓力，進(jìn)油閥就關(guān)閉。當(dāng)高壓泵油腔內(nèi)的燃油壓力超過共軌壓力時，出油閥被打開，高壓燃油就被壓入共軌(參見圖4-4)。集成在高壓燃油泵泵體上的壓力調(diào)節(jié)閥能使共軌壓力不會超過制造商所規(guī)定的最高壓力。德爾福共軌噴油系統(tǒng)的最高噴射壓力可達(dá)到160MPa。

(3)進(jìn)油計量閥

共軌壓力是借助于進(jìn)油計量閥(IMV)(圖4-9)調(diào)節(jié)進(jìn)油量來控制的。進(jìn)油計量閥(IMV)被直接安裝在高壓燃油泵的液壓頭上，用于計量進(jìn)入高壓燃油泵的油量。進(jìn)油量少就能降低共軌中的燃壓力，而進(jìn)油量大則能提高共軌壓力。這樣就帶來了一個好處，可根據(jù)發(fā)動機(jī)的運行狀況來調(diào)節(jié)高壓燃油泵的進(jìn)油量，僅僅壓縮所需要的燃油量，因而能夠提高噴油系統(tǒng)的總效率，因為這樣就沒有多余的燃油被壓縮后又降低壓力返回到低壓油路中去。這些措施也降低了回油管路中的燃油溫度，從而可以省掉既占空間位置又費成本的燃油冷卻器。

進(jìn)油計量閥(IMV)由噴油系統(tǒng)的電控單元用可變的電流來進(jìn)行控制。電流大時進(jìn)油計量閥關(guān)小，進(jìn)入高壓燃油泵的燃油量就減少，而電流小時進(jìn)油計量閥開大，因而就有較大的燃油量進(jìn)入高壓燃油泵，無電流時則進(jìn)油計量閥全開。

與博世共軌噴油系統(tǒng)不同，德爾福共軌噴油系統(tǒng)是靠降低共軌壓力使發(fā)動機(jī)停機(jī)的。為此，相當(dāng)于控制噴油器中的電磁閥，發(fā)動機(jī)電控單元給進(jìn)油計量閥(IMV)發(fā)出大電流信號，從而切斷高壓燃油泵的進(jìn)油。

(4)回油

高壓燃油泵殼體中的回油量是通過一個文杜里管返回到濾清器中去的(見圖4-4)，這樣熱的燃油就能在其中與冷的燃油混合，從而防止濾清器中的柴油在低溫時凝固成塊。

與博世共軌噴油系統(tǒng)回油管路中有壓力存在不同，德爾福共軌噴油系統(tǒng)的回油管路中卻存在著真空度。各缸噴油器的回油管是連接到高壓燃油泵殼體回油口處的文杜里管上的(見圖4-4)。文杜里管的任務(wù)是產(chǎn)生真空度(50kPa)，這有助于噴油器中過剩的燃油排出。因此，在實際使用中，噴油器回油管要絕對密封是十分重要的，否則會使回油管路不能正常工作，同時若空氣從這里進(jìn)入燃油系統(tǒng)，會通過燃油濾清器進(jìn)入低壓輸油泵。一旦低壓輸油泵吸入空氣泡，發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)就會不平穩(wěn)甚至停機(jī)。

(5)電磁閥控制式噴油器

德爾福共軌噴油系統(tǒng)因噴油壓力很高，因此噴油器(圖4-10)不是直接由電磁閥來進(jìn)行控制的，而是間接通過噴油嘴針閥上方控制室的加載或卸載來實現(xiàn)的。

噴油器由3段組成，并由緊固螺母將它們彼此連接起來，而整個電磁閥位于它們上方，其銜鐵被彈簧壓緊在閥座上。在包含控制電磁閥銜鐵的那一段(圖4-11)中有回油孔、高壓控制室出油孔和將共軌壓力通往其它段中去的通道。中間塊緊跟其后，它包含有控制室和使噴油嘴針閥動作所必需的3個量孔，其中有噴油嘴針閥進(jìn)油孔、控制室進(jìn)油孔和控制室出油孔。最后緊接著的是帶有針閥及其彈簧的噴油嘴。

噴油器處于靜止?fàn)顟B(tài)時，電磁閥將控制室通往回油的出油孔關(guān)閉，整個噴油器中全是共軌壓力。因噴油嘴針閥上端的壓力作用面積大于針閥座上方的壓力作用面積，再加上針閥彈簧的壓力，針閥的關(guān)閉力大于開啟力，因此噴油嘴針閥被壓緊在其座面上，使噴油器不噴油(圖4-12 a)。(未完待續(xù))