沃爾沃B4204T11發(fā)動機結(jié)構(gòu)與工作原理（三）

王卓

8.燃油系統(tǒng)

（1）燃油系統(tǒng)組成（如圖48所示）

┃圖48

燃油系統(tǒng)主要組件包括：

◆含PCV(壓力控制閥)之高壓泵

◆燃油導(dǎo)管

◆傳感器，燃油壓力高壓電路

◆噴油器

◆傳感器，燃油壓力低壓電路

◆燃油泵，低壓

燃油分配管內(nèi)的怠速燃油壓力約為11MPa，其他負載壓力介于2～20MPa之間。 為了精確控制在怠速時的噴油，需要相對較高的壓力。這是為了在1ms以內(nèi)的短噴射時間獲得正確的預(yù)定噴射量。 若燃油分配管的燃油壓力超過23MPa，高壓端的安全閥自動開啟，并將燃油送回入口側(cè)（低壓側(cè)）。 通常燃油壓力越高，負載越大。調(diào)節(jié)原則是基于在ECM中的計算模型。根據(jù)駕駛?cè)说呐ちσ螅瑫l(fā)生以下情況：空氣要求→測得的空氣量→所需的燃油量→所需的燃油壓力→測得的燃油壓力→通過噴油正時提供所需的燃油量。傳感器（燃油壓力、高壓側(cè)）位置，如圖49所示。

┃圖49

該傳感器包含在燃油導(dǎo)管中作為一個裝置。對燃油導(dǎo)管密封件是一種金屬對金屬的密封件。

加壓燃油在薄膜上作用，進而通過機油針對傳感器晶片作用。該晶片將壓力轉(zhuǎn)換成5V的電變量，并將當前燃油壓力告知ECM。不可從燃油管拆下該傳感器。若發(fā)生探頭故障，必須更換該燃油導(dǎo)管。傳感器（燃油壓力、低壓側(cè)）位置如圖50所示。

┃圖50

該傳感器是由ECM提供5V電源的壓阻式傳感器。傳送至ECM的信號是介于0.5～4.5V的類比電壓信號。該信號是給ECM之回應(yīng)，說明經(jīng)由PEM之燃油泵控制是否正確。至高壓泵之壓力約為300～620kPa的相對壓力，取決于驅(qū)動條件及燃油溫度。

（2）PEM（油泵電子模塊）（如圖51所示）

ECM以12V的PWM信號發(fā)送有關(guān)所需燃油壓力之請求至PEM。PEM隨后通過一個12V信號控制該泵轉(zhuǎn)速。

（3）高壓泵（如圖52所示）

┃圖51

┃圖52

高壓泵安裝在真空泵殼體中。高壓泵的抽吸作用是通過活塞往復(fù)運動來實現(xiàn)。活塞對著具有4個凸角的凸輪滾動。凸輪是由排氣凸輪軸所驅(qū)動，并同時操作真空泵。凸輪軸轉(zhuǎn)動因而具有4個沖程。凸輪凸角舉升高度為4mm。每沖程容量為0.283cm3。高壓泵的功能是控制并形成所需要的壓力，使得噴油器可以在燃燒室內(nèi)在一個特定時間段噴射出正確燃油量的燃油。高壓泵因而可將燃油加壓至燃油分配管，然后通過噴油器把燃油噴射到燃燒室內(nèi)。高壓泵是全不銹鋼制造，沒有內(nèi)部的O形圈密封使其格外堅固。該泵可應(yīng)付高達20MPa的壓力。

┃圖54

（4）PCV （壓力控制閥）（如圖53和圖54所示）

有效的泵沖程是通過高壓泵上的PCV（燃油量閥的高壓泵）進行調(diào)節(jié)，以將正確的燃油量供應(yīng)至燃油導(dǎo)管。PCV是通過一個12V的PWM信號由ECM進行控制。泵活塞位置是根據(jù)來自排氣凸輪軸和曲軸位置傳感器之信號由ECM進行計算。油箱中的燃油泵可供應(yīng)高壓泵300～620kPa之相對壓力。脈沖緩沖器包含一種氣體，可通過該脈沖緩沖器在油量方面之相應(yīng)變化補償燃油量變化及壓力沖擊。

進口階段，如圖55所示。

活塞通過彈簧向下移動。活塞上方空間在容量方面有所增加，其中加壓燃油借由油箱內(nèi)的燃油泵經(jīng)由打開的PCV閥流入。出口閥為關(guān)閉狀態(tài)。該PCV包含一個軸向移動桿件的電動盤管，進而影響閥門。當閥門打開時不供電。當ECM供電給盤管時，閥門會關(guān)閉。壓力階段，步驟1，如圖56所示。

┃圖55

凸輪凸角將活塞向上推動。活塞上方區(qū)域在容量方面降低。只要PCV為開啟狀態(tài)，燃油就會流回燃油入口。多余的燃油由脈沖緩沖器保管。由于燃油導(dǎo)管中的燃油壓力大于泵內(nèi)的燃油壓力，因此出口閥為關(guān)閉狀態(tài)。壓力階段，步驟2，如圖57所示。

┃圖56

┃圖57

當ECM關(guān)閉PCV閥時，壓力會在活塞上方升起。當壓力超過燃油導(dǎo)管中的壓力時，出口閥會打開且燃油會流入燃油導(dǎo)管。通過調(diào)節(jié)泵有效沖程，燃油導(dǎo)管可供給所需的燃油量，以將壓力維持在所需級別。

（5）直接噴射（如圖58所示）

┃圖58

燃油噴油器是一個高壓多孔類型，用電磁閥打開。燃油噴油器的功能是在燃燒室內(nèi)達到優(yōu)化的燃油空氣混合。由于發(fā)動機只進行同類操作，燃油早在進氣沖程的階段（活塞在下降中）就噴射出，這表示噴射流可能有時間與所有空氣充分同化/混合，然后再點火，如圖59所示。

┃圖59

ECM可控制噴油器之噴油正時及噴油長度。噴油器有6個孔。噴油器容量在高性能發(fā)動機 B4204T9/T10及中性能發(fā)動機B4204T11/T12/T15之間有所不同。噴油器之間的最大流量(靜流量)有所差異。B4204T9/T10之數(shù)值約為20cm3/s，B4204T11/T12/T15則為17.5cm3/s。這些數(shù)值適用于燃油壓力為10MPa時。

怠速時的燃油量及噴油時間因而依發(fā)電機和交流負載而有變化，但在0.9～1.5ms之范圍內(nèi)，燃油壓力介于5～15MPa之間。在最大功率輸出時噴油時間為6～7ms，燃油壓力為20MPa。在拆下噴油器后，在重新安裝前必須將以下組件換新：固定夾、支撐環(huán)、O形圈、止動墊圈、密封件（特氟龍）。

在進行更換時，請確保遵守VIDA內(nèi)之說明。未正確安裝的噴油器可能會導(dǎo)致油耗增加因而提高二氧化碳排放量，以及可能導(dǎo)致發(fā)動機損壞之燃燒過程中斷等。

（6）燃油導(dǎo)管燃油壓力（如圖60所示）

燃油導(dǎo)管中的燃油壓力取決于（如圖61所示）：

◆高壓泵的容量和速度，亦即高壓泵根據(jù)ECM之要求供應(yīng)多少燃油

◆根據(jù)所需的燃油壓力由ECM所控制的PCV關(guān)閉時間

◆噴油量

在每個燃油噴射器上的噴嘴帶有6個引出開口。噴射類型命名為多端口噴射。 6個錐形燃油噴嘴中的每一個分別適應(yīng)燃燒室的情況。

┃圖60

┃圖61

與單端口噴射相比，多端口噴射的優(yōu)點在于，可以相對角度和形狀，精確設(shè)置噴嘴的圖案。燃油噴射器的中心定位是指，可以均勻分配燃油且混合物在燃燒室內(nèi)進行最佳分散。其在下列方面，具有積極影響：

◆廢氣排放

◆燃油消耗

◆爆震傾向和機油被燃油稀釋

用燃油直噴，汽油直接進入燃燒室。帶有渦輪的汽油發(fā)動機上的直噴使得燃油功效充分發(fā)揮，有低轉(zhuǎn)速高扭力，最大功率高。直噴發(fā)動機的好處之一是燃燒室內(nèi)的油氣混合氣體可以保持相對的低溫。這就可以提供更高的阻抗爆震性能，可以用于提供發(fā)動機更好的壓縮比及/或更高的點火點。直噴式發(fā)動機上由于冷卻/蒸發(fā)而獲得較低的溫度，這是在燃燒室內(nèi)進行的。燃油的蒸發(fā)降低了溫度，增加了加油。蒸發(fā)加熱是從汽缸氣體獲得，而不是從進氣歧管的管壁，這意味著直噴發(fā)動機可以使用高的壓縮比。為了將溫度降低更多，在燃燒室覆蓋階段（進氣閥和排氣門同時打開）的階段，空氣會引導(dǎo)通過汽缸，帶有正極壓力差，因為進氣壓力高于排氣壓力。為了進一步冷卻，來自前一次燃燒的剩余氣體也會清除，否則就會導(dǎo)致爆震。為了達到最大冷卻，并保證正確的渦流形成，燃燒室內(nèi)的幾何構(gòu)成也經(jīng)過優(yōu)化。例如活塞頂?shù)脑O(shè)計是在同一操作下把燃油濕化盡量減少（在進氣沖程中早噴射），在任何層狀操作情況下將燃油氣混合體導(dǎo)向火花塞。

9.進氣及排氣系統(tǒng)

（1）升壓系統(tǒng)（如圖62所示）

┃圖62

來自VEA系列的汽油發(fā)動機配備包含僅由一個渦輪（B4204T9/T10/T11/T12/T15）或綜合渦輪及壓縮機（B4204T9/T10）所組成的升壓系統(tǒng)。為使相對而言較小的發(fā)動機能在極低轉(zhuǎn)速下提供極高級別之扭力，因而采用由曲軸所驅(qū)動的皮帶驅(qū)動壓縮機。壓縮機用于低轉(zhuǎn)速時，而渦輪增壓器則用于高轉(zhuǎn)速時。該系統(tǒng)可在低轉(zhuǎn)速的情況下產(chǎn)生高級別之扭力。

（2）空氣濾芯罩殼（如圖63所示）

┃圖63

空氣濾芯罩殼具有一個傳統(tǒng)的空氣過濾器，更換周期為60000km（可能因市場而異）。質(zhì)量空氣流量（MAF）傳感器屬于可拆卸式，在空氣濾芯罩殼中具有整合式底座。發(fā)動機B4204T9及T10壓縮機有一個內(nèi)建在空氣濾芯罩殼上部的諧振盒。

（3）進氣歧管（如圖64所示）

┃圖64

進氣歧管是由玻璃纖維強化聚酰胺所制成，并以6個螺絲直接旋入汽缸頭。當發(fā)動機利用升壓運作，主要管路較短，收集量相當小。進氣歧管包含：進氣歧管是由一個垂直的橡皮墊片密封到汽缸頭。

（4）節(jié)氣門罩，ETA，如圖65所示

┃圖65

位于進氣歧管，面朝下。增壓空氣管以一個快速連接器固定位置。ETA可根據(jù)實際扭力需求調(diào)節(jié)發(fā)動機燃燒之空氣量。節(jié)氣門位置由直流電機進行控制，其是由ECM通過一個12V的PWM信號所控制。電位計可記錄節(jié)氣門位置，由一個5V模擬信號傳送至ECM。

（待續(xù)）