HP4型电控高压共轨柴油机故障诊断.doc
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1、HP3HP4型电控高压共轨柴油机故障诊断(上)(图)http:/ 2007-12-20 10:35:47 来源:本网 字符大小: 【大】 【中】 【小】 一、 概述 电控共轨燃油系统是20世纪90年代研制出的一种全新的燃油喷射系统,虽然正式问世不久,但已显示出它的巨大的优越性。这种燃油系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状态,通过发动机电控单元的计算和处理,可以对喷油时间、喷油压力和喷油率进行最佳控制。 传统的泵管嘴燃油系统中,喷油压力与发动机的转速和负荷有关,不是一个独立参量。在高压电控共轨系统中,喷油压力(共轨压力)与发动机的转速和负荷无关,是可以独立控制的。由共轨压力传感器测出燃油压
2、力,并与设定的目标燃油压力进行比较后进行反馈控制。1.共轨系统特性 (1)共轨系统使用一种称为油轨的蓄压室来存储加压燃油,带电子控制电磁阀的喷射器可将加压燃油喷射到各个汽缸中。 (2)由于发动机 ECU 控制喷射系统(包括喷射压力、喷射率和喷射正时), 所以喷射系统是相对独立的,不受发动机转速或负荷的影响。 (3)由于发动机 ECU 可以将喷射量和喷射正时控制到很高的精度,甚至可实现多重喷射(一次喷射行程中有多次燃油喷射)。 (4)这样确保喷射压力在任何时候都是稳定的,即使在低发动机转速范围,通常可以显著减少在起动和加速期间柴油发动机排出的黑烟量。因此,废气更加清洁且废气排放减少,从而实现更高
3、的功率输出。2.共轨系统构成 共轨控制系统可大致划分为以下四个方面:传感器、发动机 ECU、执行器和诊断系统(如图1)。图1 共轨柴油机系统的组成 (1)传感器 监测发动机和泵的状况。 (2)发动机 ECU 从传感器接收信号,计算实现发动机最佳运行所需的正确喷射量和喷射正时,然后向执行器发出合适的信号。 (3)执行器 根据从发动机 ECU 接收的信号,提供最佳喷射量和喷射正时。 (4)诊断系统 监测各传感器和执行器及线路的状态和性能情况,用于ECU确定控制策略和外部诊断。二、HP3型和HP4型输油泵 DENSO(电装)公司1995年推出了世界上第一个用于卡车的共轨系统,1999年推出了用于轿车
4、的共轨系统(HP2输油泵),之后在2001年推出了使用HP3型输油泵(一种更小、更轻、提供更高油压的输油泵)的共轨系统,2004年,推出了基于HP3的三缸HP4型输油泵的共轨系统。HP3型输油泵主要安装在轿车和小型卡车上,HP4型输油泵主要安装在中型卡车上,系统主要组件安装位置如图2所示,燃油系统总流程如图3所示。图2 系统主要组件安装位置图3 燃油系统总流程1.HP3 型输油泵的组成 DENSO公司HP3 型输油泵组成如图4所示。HP3 型输油泵主要由两个泵单元(偏心凸轮、环形凸轮、两个柱塞)、SCV(吸入控制阀)、出油阀、燃油温度传感器和进油泵(次摆线型)等组成,它以发动机相同或一半的转速
5、运转。HP3 型输油泵结构特点是:两个小型泵单元柱塞对称放置在环形凸轮外侧上方和下方。燃油排放量由SCV控制,从而可减少执行负荷和抑制燃油温度升高。HP3型的SCV有两种类型:常开型(吸气阀在不通电时打开)和常闭型(吸气阀在不通电时关闭)。带有一个DPNR(柴油粒子NOX减少)系统,还有一个流量缓冲器。使用该流量缓冲器的目的是在DPNR中的燃油附加阀通道出现燃油泄漏时将燃油自动切断。图4 HP3型输油泵的结构组成 (1)进油泵 进油泵采用次摆线型进油泵(集成在输油泵中)(图5)。图5 进油泵进油泵从燃油箱吸入燃油,然后通过燃油滤清器和 SCV(吸入控制阀)供给两个柱塞。驱动轴驱动进油泵的外部/
6、 内部转子,使其开始转动。根据外部/ 内部转子的运动增加和减少的空间,进油泵将燃油抽吸到吸入口,然后抽吸到排放口。 (2)调节阀 调节阀使燃油进油压力(排放压力)保持在低于一定水平(图6)。如果泵转速增加且进给压力超过调节阀处预设的压力,该阀通过克服弹簧力而打开,从而使燃油能够返回到吸入侧。图6 调节阀 (3)SCV(吸入控制阀) HP3型泵的SCV使用线性电磁线圈型电磁阀,控制从 ECU 向 SCV 施加电流的时间(占空比控制),从而控制提供给高压柱塞的燃油量。当电流流经 SCV 时,其中的电枢根据占空比的不同而移动。燃油流量随电枢的操作而变化,并根据汽缸燃油通道的打开幅度进行控制。结果,吸
7、入燃油量在控制下达到目标油轨压力,输油泵执行负荷减少。 HP3型的SCV有两种类型:常开型(吸气阀在不通电时打开)和常闭型(吸气阀在不通电时关闭)。常开型SCV结构如图7所示,当电磁线圈不通电时,回位弹簧推动汽缸,完全打开燃油通道并向柱塞输送燃油(全部吸入和全部排放);电磁线圈通电时,电枢推动汽缸,从而压缩回位弹簧和关闭燃油通道。常闭型SCV结构如图8所示,当电磁线圈不通电时,电枢推动汽缸,完全打开燃油通道并向柱塞输送燃油(全部吸入和全部排放);电磁线圈通电时,回位弹簧推动汽缸使其返回,从而关闭燃油通道。图7 常开型吸入控制阀图8 常闭型吸入控制阀结构图 (4)泵单元 泵单元结构和工作原理如图
8、9所示。泵单元由偏心凸轮、环形凸轮和柱塞组成。偏心凸轮附在凸轮轴上,而环形凸轮安装在偏心凸轮上。两个柱塞对称位于环形凸轮的上方和下方。因为凸轮轴的旋转使凸轮偏离中心旋转,所以环行凸轮伴随此运动上下移动,这使得两个柱塞往复移动(环行凸轮本身不旋转)。图9 泵单元结构及工作过程 (5)出油阀出油阀结构如图10所示。出油阀有一个集成元件,由止回球、弹簧和保持件组成。当柱塞中的压力超过油轨中的压力时,止回球打开以排放燃油。图10 出油阀结构2.HP3 型输油泵工作原理 (1)输油泵燃油总流程(图11)图11 输油泵燃油总流程燃油从燃油箱被吸入到进油泵,然后输送到 SCV。此时,调节阀将燃油压力调整到低
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