汽車電控燃油系統綜述及檢修工藝研究

潘 軍

（成都市公共交通集團公司，四川 成都 611730）

0 前言

目前各國政府相繼頒發機動車排放標準，對內燃機，尤其是汽車用的內燃機，提出更高的要求。由于柴油機具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點，柴油機成為解決汽車及工程機械能源問題和污染問題最現實和最可靠的手段。因此柴油機的使用范圍越來越廣，數量越來越多。同時對柴油機的動力性能、經濟性能、控制廢氣排放和噪聲污染的要求也越來越高。依靠傳統柴油機的機械控制噴油系統已經無法滿足上述要求，也難以實現噴油量、噴油壓力和噴射點完全達到最佳工況運轉的要求。為了控制柴油機的排放，在已經強制實施的國Ⅲ排放法規下，實現汽車柴油機電控的方案是明確的最優解決措施和發展方向，即要求柴油機用電噴系統全面取代現有的機械式噴油系統。柴油機電噴技術屬于汽車核心零部件技術，直接決定了車用柴油機的排放和綜合性能水平。在實現國家“節能減排”的長期目標中，柴油機電噴技術已成為擺在國內各大汽車發動機企業面前必須要攻克的首要問題。

1 汽車電控燃油系統結構特點

1.1 空氣供給系統

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

1.2 燃油供給系統

燃油供給系統工作原理為油泵抽吸油箱內的燃油，經汽油過濾器過濾后，由壓力調節器調壓，然后經輸油管配送給各個噴油器和冷起動噴油器，噴油器則根據ECU發出的指令，將適量的燃油噴入各進氣岐管或進氣總管。

1.2.1 幾個主要部件的結構及工作原理

（1）汽油壓力調節器使系統油壓與進氣岐管壓力之差保持常數，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。彈簧的平衡壓力設定為250kPa，當進氣岐管真空為零時，汽油壓力保持在250kPa；當進氣岐管真空度變化時，會影響到膜片的上下移動，以調節汽油壓力。

（2）電動汽油泵從汽油箱中吸入汽油，將油壓提高到規定值，然后通過供給系統判斷到噴油器。電動汽油泵一般裝在汽油箱內，汽油穿過油泵馬達內部。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控制、ECU控制的汽油泵控制、具有轉速控制的汽油泵控制。

（3）電磁噴油器是發動機電控汽油噴射系統的一個關鍵的執行器，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ECU將電路切斷時，吸力消失，彈簧使針閥關閉，停止噴油。

1.2.2 油量控制系統

電控燃油噴射系統中，噴油量控制是最基本的也是最重要的控制內容。電子控制燃油噴射式發動機噴油控制采用實時控制，其控制精度高、運算速度快，因此一般都采用匯編語言編程。為了便于程序編制與調試，一般采用模塊化結構，將程序分成若干個子程序進行編制與調試。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。電控汽油噴射系統最突出的優點是能實現空燃比的高精度控制，其噴射的方式有連續噴射、間歇噴射方式、L型電控燃油噴射系統等。

2 電控燃油系統的現狀及發展趨勢

目前，國內車用柴油機針對國III排放標準實施的燃油系統技術路線主要有四種：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。在這四種技術路線中，德爾福在中國市場針對中輕型車推廣共軌技術，針對重型車提供泵噴嘴和單體泵技術；博世在中國市場主推高壓共軌系統；電裝目前正電裝目前正在研發第3代，第4帶共軌系統和為中國市場的共軌系統作適應性二次開發；而自主國產的亞新科南岳、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

早在1905年柴油機的創始人RudolfDiesel先生就提出了泵噴油器概念，設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生的高壓。同時，凸輪軸的驅動系統也需要專門設計。電控泵噴嘴系統的優勢在于系統結構緊湊，噴油嘴孔徑非常小，所以燃油噴射壓力非常高，形成優良的混合氣，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，從而提高柴油機的動力性、燃油經濟性，降低排放和改善NVH特性。目前，采用該項技術的車用柴油機可滿足歐Ⅳ排放標準，峰值壓力可達到2000bar。泵噴嘴直噴系統缺點在于燃油噴射壓力不能保持恒定。

2.2 高壓共軌技術

CRDI是英文CommonRailDirectInjection的縮寫，意為高壓共軌柴油直噴系統。該系統主要由高壓油泵、噴油管、高壓蓄壓器(共軌)、噴油器、電控單元、傳感器及執行器組成。在高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環系統中，噴射壓力的產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時間從而對公共供油管內的燃油壓力實現精確控制；通過控制噴油器電磁閥開啟時刻、持續時間從而控制噴射提前角、燃油射量。共軌系統缺點在于關鍵燃油噴射技術為國外少數幾家公司所壟斷；油品適應性差；共軌系統現今并未得到市場的可靠性認可；用戶維修保養成本高，共軌發動機電控系統的故障必須依靠專業故障診斷儀器進行檢測和維修，對于長途運輸不利。

2.3 電控單體泵技術

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。在國內外都已成熟應用的電控單體泵技術，主要包括一個帶有出油控制閥的高壓油泵、機械噴油器，以及連接所需的燃油管路、濾清系統。其基本結構為：將油泵柱塞驅動與發動機配氣機構所需凸輪軸整合為一體，從而實現油泵到噴油器的燃油管路最短化。發動機工作時則通過發動機周圍安裝眾多的傳感器以偵測發動機狀態，對噴入氣缸的噴油量、噴油正時進行精確、柔性的控制。電控單體泵技術的主要技術特征是其油泵與配氣機構共用一根凸輪軸，使結構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動機轉速成正比，低轉速區域壓力較低，因而不利于柴油機低速時燃燒性能的提高。電控單體泵系統已在歐美成功使用了十多年，被公認為性能優越、穩定可靠、適用壽命長的電控燃油噴射系統之一。

3 電控燃油系統的檢修工藝流程及方法

3.1 系統故障檢修的程序

發動機集中控制系統發生故障時，一般可按下述步驟進行檢修：

（1）進行發動機的一般檢查和調整，以消除機械因素的影響。

（2）檢查發動機及電控系統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；檢查所有進氣系統的襯墊有無泄露；檢查節氣門的工作情況；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。

（3）進行自診斷檢查。

（4）檢查怠速和點火正時。檢查時應確保所有輔助電器均在斷開位置，前輪應處在直行位置，同時應使發動機預熱至正常工作溫度。然后在按以下步驟進行檢查和調整：

①使發動機熄火，拔下怠速控制電磁閥線束插頭。

②起動發動機，空載2~3次，然后使其保持怠速運轉。

③使發動機熄火，插好怠速控制電磁閥線結束插頭；

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

⑤進行道路行駛實驗，若發現有問題，應重新調整點火正時。

⑥檢查怠速時的混合氣。

（5）進行道路運行試驗，再次檢查車輛運行性能。

3.2 電控燃油噴射系統的自診斷

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部的故障信息提取出來，進行故障診斷的方法。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廠家為自己的車型所設計造成的。通用型汽車電腦解碼器（如國產的電眼睛等）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 點火開關接通時不可斷開任何12V電氣工作裝置

在使用維修時應注意，不論發動機是否運轉，在點火開關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生很高的瞬時電壓，有可能超過7000V，使計算機及傳感器嚴重受損或人為造成發動機故障。

3.3.2 拆裝電子控制系統的注意要點

（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極接反；

（3）所有電子元件（尤其是電腦）不要受撞擊；

（4）嚴防水、油浸入零件或接頭；

（5）安裝時應按規范裝回原位；

（6）在拆裝置蓄電池之前應先診斷出故障信息。

［1］董輝.汽車電子技術與傳感器[M].北京理工大學出版社,1995.

［2］新型日產轎車的檢測與維修[M].機械工業出版社.

［3］張錫富.傳感器[M].機械工業出版社,2001.

［4］周玉明.內燃機廢氣排放及控制技術[M].人民交通出版社,2001.

［5］周寬偉.高速直噴柴油機電控噴油系統的現狀和發展[J].國外內燃機,1998.

［6］馮淵.電子控制技術[M].機械工業出版社,1999.

［7］李東江,宋良玉.現代汽車用傳感器及其故障檢修技術[M].機械工業出版社.