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电控发动机系统执行器原理及构造

 idomqhuw 2018-03-24

第一节   共轨压力限制阀

一、BOSCH共轨压力限压阀

确保共轨中的压力失控后不会超压机械溢流阀原理如果压力异常高,则压力限制器打开以释放压力。如果油轨中的压力异常高,压力限制器工作(打开)。它在压力降低到一定水平之后恢复(关闭)。由压力限制器释放的燃油返回到油箱。压力限制器的操作压力取决于车辆型号,用于阀开启的压力大约为 140-230MPa,用于阀闭合的压力大约为30-50Mpa


二、DENSO共轨压力限制阀


第二节  燃油计量单元

一、BOSCH 燃油计量单元

控制进入柱塞的燃油量,

控制共轨管压力.

脉宽调制控制( PWM. 165195Hz

线圈电阻:2.6~3.15欧姆

最大电流:1.8A

缺省状态--断电:全开(Limp Home

油量计量单元,通过对ECU的数据分析,

决定每次往共轨管中输入多少的油量。

油量计量单元出现故障时,发动机将会限速1500r/min





第三节 柴油发动机高压共轨共轨管

一、共轨管的作用:向各缸气缸喷油器分配由输油泵加压的燃油,存储高压、抑制因油泵供油和喷油而产生的波动。

1、BOSCH共轨管


油轨的结构


2、DENSO共轨管


油轨构成

零部件为油轨压力传感器(Pc 传感器)、压力限制器,有些车型上还有流动缓冲器

流动缓冲器(即:流动阻尼器)

流动缓冲器可降低加压管中(即:共轨管)的压力脉动,并以稳定的压力向喷油器提供燃油。流动缓冲器也可在出现燃油过度排放时(例如喷射管道或喷油器出现燃油泄漏的情况)切断燃油通道,从而防止燃油异常排放

(1)工作原理

当高压管中出现压力脉动时,它穿过量孔产生的阻力破坏了油轨侧和喷油器侧的压力平衡,因此活塞将移到喷油器一侧,从而吸收压力脉动。正常压力脉动情况下,喷射因燃油流量降低而停止。随着通过量孔的燃油量增加,油轨和喷油器之间的压力得到平衡。结果,由于弹簧压力,活塞被推回油轨侧。但是,如果由于喷油器侧燃油泄漏等而发生异常流量状态,通过量孔的燃油就会失去平衡。这将使活塞被推动抵住底座而导致燃油通道封闭

(2)缓冲器的工况

停止时   (备注:活塞上的量孔直径为1mm)


3)工作过程


4)异常流出时



第四节 喷油器

一、BOSCH喷油器

1)喷油器总成

常用的喷油器有外连接和内部高压连接的喷油器两种。当ECU需要燃油进入一个气缸时,一个电压信号就会给到电磁阀。这会产生一个比弹簧力更大的电磁力。 这会使电磁阀金属芯向上移动。当电磁阀升起时会打开喷油器内部的一个泄油通道。当不需要喷射燃油时ECU会使喷油器电磁阀断电。电磁力消失可以允许弹簧压下电磁阀到关闭位置。当电磁阀在关闭位置时泄油通道就被关闭。当泄油通道关闭时,柱塞上部较大的受力面积将使柱/针阀复位以终结燃油喷射。


2BOSCH喷油器的构造


3)BOSCH喷油器工作原理(1)

(1)电磁阀断电:球阀关闭控制腔压力+针阀弹簧压力> 针阀腔压力针阀关闭,不喷射。

(2)电磁阀通电:球阀开启,泻油孔泻油控制腔压力+针阀弹簧压力 < 针阀腔压力针阀抬起,喷射针阀抬起速度="" 取决于泻油孔与进油孔的流量差针阀关闭速度="">





BOSCH喷油器工作原理(2)


●喷油器电子阀未通电,电磁阀弹簧使电磁阀保持在关闭的位置。

●相同的燃油压力施加在柱塞(1and 针阀凸台区域(2)上。

●柱塞(1)较大的受力面积使其产生的较大向下的力从而使喷油器保持在关闭的位置。




●当ECU需要燃油进入一个气缸时,一个电压信号就会给到电磁阀。

●这会产生一个比弹簧力更大的电磁力。

●这会使电磁阀金属芯向上移动。

●当电磁阀升起时会打开喷油器内部的一个泄油通道。




●这种泄漏会导致作用在喷油器针阀凸台上的压力大于柱塞的压力(由于泄油通道的打开)。

●这会使针阀自关闭位置升起燃油这时会通过喷嘴喷入气缸。



●当不需要喷射燃油时ECU会使喷油器电磁阀断电。

●电磁力消失可以允许弹簧压下电磁阀到关闭位置。

●当电磁阀在关闭位置时泄油通道就被关闭。

●当泄油通道关闭时,柱塞上部较大的受力面积将使柱塞/针阀复位以终结燃油喷射。



●相同的燃油压力又被送到柱塞

(1)和针阀的凸台。

(2)柱塞上部较大的受力面积产生较大向下的液压力使喷油器保持在关闭的位置,直到ECU决定下一次的燃油喷射的开始。



●对于高压共轨燃油系统来说燃油系统的清洁维护是非常重要的。

●进入喷油器内部小通道的颗粒物会阻碍燃油的流动。

●如果污染物堵塞了通向柱塞上部控制室的小通道,将导致喷油器保持在开启的位置。

●如果喷油器卡在开启位置,喷入缸内的燃油量将失去控制,并导致发动机严重故障。

备注:大量孔径0.3mm,小量孔0.2mm;喷孔6X0.19mm;喷孔容易出现堵塞故障。


二、DENSO喷油器结构及原理

喷油器根据ECU 发出的信号,将油轨中的加压燃油以最佳的喷射正时、喷射量、喷射率和喷射方式喷射到发动机燃烧室中。使用 TWV(双向阀)和量孔对喷射进行控制。TWV对控制室中的压力进行控制,从而对喷射的开始和结束进行控制。量孔可通过限制喷嘴打开的速度来控制喷射率。控制活塞通过将控制室压力传递到喷嘴针来将阀打开和关闭。当喷嘴针阀打开时,喷嘴将燃油雾化并进行喷射。

1)喷油器实物剖切图


2)DENSO喷油器工作原理

TWV 通过对控制室中的燃油泄漏进行控制,从而对控制室的燃油压力进行控制。


a、无喷射

TWV 未通电时,它切断控制室的溢流通道,因此控制室中的燃油压力和施加到喷嘴针的燃油压力为同一油轨压力。从而,喷嘴针阀由于控制活塞的承压面和喷嘴弹簧力之间的差别而关闭,燃油未喷射。

b.喷射


TWV 通电开始时,TWV 阀被拉起,从而打开控制室的溢流通道。当溢流通道打开时,控制室中的燃油流出,压力下降。由于控制室中的压力下降,喷嘴针处的压力克服向下压的力喷嘴针被向上推,喷射开始。当燃油从控制室泄漏时,流量受到量孔的限制,因此喷嘴逐渐打开。随着喷嘴打开,喷射率升高。随着电流被继续施加到TWV,喷嘴针最终达到最大升程从而实现最大喷射率。多余燃油通过如图所示的路径返回到燃油箱。

 

3DENSO喷油器驱动电路

为了改善喷油器的敏感度,将驱动电压变为高电压,从而加速电磁线圈磁化和TWV响应。ECU中的充电电路将各自蓄电池电压提高到大约100V,维持电压12.8 V,它通过ECU 发出的驱动喷油器的信号而施加到喷油器上。





三、德尔福喷油器构造及原理

共轨系统综合描述

喷油器的功能和设计特点;

喷油器的工作原理;

喷油器测试和单个喷油器喷射特性的描述。


1、功能

共轨系统所使用的喷油器能够实现电子控制多孔喷射。

2、设计

能够在很短的时间范围内实现多次喷油,电子控制喷射过程,尽量降低喷射中产生的热量。

3、组成结构

喷油器外壳内,包括进油孔和回油孔。

喷嘴部分,包括针阀和喷油孔。

喷油器内部装有整套的线圈组件。

控制阀组件

过渡板 (控制室内有控制针阀的小孔)



4、控制阀组件

   为实现最小的反应时间和最小的能量消耗:

控制阀要尽量轻;

控制阀的行程要尽量短 27 µm;

控制阀排量的影响达到最小。

   这意味着控制阀在关闭状态下要达到液压平衡。只用一支预紧力很小的弹簧保证控制阀与其底座的连接。抬升阀体只需要克服弹簧的阻力。


5、过渡板

过渡板上面包括控制室和三个喷射控制量孔针阀上面的复位弹簧

   NPO: 针阀通道量孔

   INO: 进油量孔

   SPO: 溢油量孔




6、工作相位

脉冲长度1000µs ,燃油压力1600 bar


7、工作相位

脉冲长度1000µs燃油压力1600 bar


8、工作相位

引导喷射 + 主喷射,喷射压力1200bar


9、通过喷油器为油轨泄压的原因

如果突然要求油轨压力迅速下降,油门踏板抬起产生错误要求油轨压力迅速泄压,单独关闭IMV还是不能满足ECU关于降低压力的要求.那系统就会通过喷油器的回油路泄压(不喷油)。


-如果更换一个喷油器,要求把新喷油器的QR码载入ECU

-如果更换所有的喷油器,要求把所有新喷油器的QR码载入ECU

-如果更换ECU,要求把所有喷油器的QR码载入新ECU,并把新的ECU与整车匹配。


第五节  柴油发动机高压共轨高压燃油泵单体泵的构造与原理

一、BOSCH系列燃油泵

1、BOSCH-CP1燃油高压泵

2BOSCH-CP3燃油高压泵


3、BOSCH-CP2燃油高压泵


二、德尔福系列燃油泵

1、德尔福单体泵FEUPI系统构造及原理

(注:市面上常见的是南岳结合德尔福油泵的原理研发出来的电控油泵且电控单元是德国马牌的

CA6DE3-XX

MD-FEUPI供油系统介绍

FEUPI定义


由一汽集团公司(FAW)将德尔福的电控单体泵(EUP)集成(Integration)为FEUPI,即直列式电控合成单体泵,一种新的燃油喷射系统,本次介绍的是在大柴CA6DE3发动机上的应用实例。FEUPI系统原理简图
















三、日本电装系列

1、日本电装输油泵



HP0 型结构和特性

HP0 输油泵主要由传统型直列泵 (两气缸)中的压送系统、控制燃油排放量的 PCV (泵控制阀)、气缸识别传感器 (TDC (上止点)(G)传感器)和进油泵组成。


进油泵

进油泵 (集成在输油泵中)从燃油箱吸入燃油,然后通过燃油滤清器供给泵室。进油泵有两种类型:次摆线型和叶轮型。次摆线型进油泵的功能如下所示。凸轮轴驱动进油泵的外部 / 内部转子,使其开始转动。根据外部 / 内部转子的运动产生的空间,进油泵将燃油抽吸到吸入口,然后压送到排放口。


凸轮轴由发动机驱动,凸轮通过挺柱体驱动柱塞以压送进油泵提供的燃油。PCV 对供油量进行控制。燃油从进油泵压送到气缸,然后到出油阀。


它通过改变凸轮的齿数来控制发动机缸数。输油泵以发动机一半的转速旋转。发动机缸数与输油泵的压送次数之间的关系如表所示,通过增加凸轮齿的个数来控制发动机缸数,使用一个小型、两缸的泵单元可以实现。此外,由于此泵的压送行程数与喷射次数相同,所以油轨压力会保持平稳。


泵控制阀的工作原理:

PCV(泵控制阀)调节输油泵的燃油输送量,以便调节油轨压力。输油泵输送到油轨的燃油量取决于向PCV 施加电流的正时。

)进油行程:

在柱塞下降行程中,PCV 打开,同时低压燃油通过PCV 被吸入到柱塞室中。


)预行程:


就在柱塞进入上升行程时,PCV 不通电并保持开启。此时,通过PCV 吸入的燃油没经过加压(预行程)而通过PCV 返回。

c)抽吸行程:


在获得所需排放量的最佳时机,提供电力使PCV 关闭,则返回通道关闭,同时柱塞室中的压力上升。因此,燃油流经出油阀(反向切断阀),然后被抽吸到油轨。具体情况是,PCV 关闭之后柱塞升程部分变成排放量,而且通过改变PCV 关闭正时(柱塞预行程的终点),排放量得到改变从而使油轨压力得到控制。

d)执行电路:


如图所示为PCV 的执行电路。点火开关接通或关断PCV 继电器,以向PCV 施加电流。ECU PCV 的打开关闭进行控制。它根据每个传感器发出的信号,确定提供最佳油轨压力所需的目标供油量,并控制PCV 的打开/关闭正时,从而达到目标供油量。



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