汽車柴油機(jī)電控高壓共軌噴油系統(tǒng)（二）
互聯(lián)網(wǎng) 俠名 汽車構(gòu)造維修 2012-09-14
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四、燃油系統(tǒng) 汽車柴油機(jī)電控高壓共軌噴油系統(tǒng)（圖7）由低壓供油部分和高壓供油部分組成。  1.低壓供油部分共軌噴油系統(tǒng)的低壓供油部分包括:燃油箱（帶有濾網(wǎng)）、輸油泵、燃油濾清器及低壓油管。 ⑴燃油箱 燃油箱必須抗腐蝕,且至少能承受2倍的實(shí)際工作油壓，并在不低于0.03MPa壓力的情況下仍保持密封。如果油箱出現(xiàn)超壓，需經(jīng)過適當(dāng)?shù)耐ǖ篮桶踩y自動(dòng)卸壓。即使車輛發(fā)生傾斜，或在彎道行駛，甚至發(fā)生碰撞時(shí)，燃油不會(huì)從加油口或壓力平衡裝置中流出。同時(shí)，燃油箱必須要遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)，如果車輛發(fā)生交通事故時(shí),可減小發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)。 ⑵低壓油管 低壓供油部分,除采用鋼管外還可使用阻燃的包有鋼絲編織層的柔性管。油管的布置必須能夠避免機(jī)械損傷，并且在其上滴落的燃油既不能聚積，也不會(huì)被引燃。 ⑶輸油泵 輸油泵是一種帶有濾網(wǎng)的電動(dòng)泵或齒輪泵,它將燃油從燃油箱中吸出,將所需的燃油連續(xù)供給高壓泵。 ⑷濾清器 燃油濾清器將進(jìn)入高壓泵前的燃油濾清凈化,從而防止高壓泵、出油閥和噴油器等精密件過早磨損和損壞。 2.高壓供油部分 共軌噴油系統(tǒng)的高壓供油部分包括：帶調(diào)壓閥的高壓泵、高壓油管、作為高壓存儲(chǔ)器的共軌（帶有共軌壓力傳感器）、限壓閥和流量限制器、噴油器、回油管。 ⑴高壓泵 高壓泵將燃油壓送到共軌的壓力為135MPa,高壓燃油經(jīng)高壓油管進(jìn)入類似管狀的共軌中。 ⑵共軌 在共軌中燃油仍保持其壓力,即使噴油器噴油時(shí),由于燃油的彈性而產(chǎn)生蓄壓作用，燃油壓力基本保持不便。燃油壓力由共軌壓力傳感器測定，通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)到規(guī)定數(shù)值。限壓閥的任務(wù)是將共軌中的燃油壓力限制在150MPa以內(nèi)。 ⑶噴油器 當(dāng)高壓燃油在噴油器中被電子控制的電磁閥釋放時(shí)，噴油嘴開啟，將燃油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。 ⑷高壓油管 高壓燃油油管必須能夠經(jīng)受噴油系統(tǒng)的最大壓力和噴油間歇時(shí)的局部高頻壓力波動(dòng)。該油管是由鋼管制成,通常外徑為6mm，內(nèi)徑為2.4mm。 各缸的高壓油管長度是完全相同的，共軌與各缸噴油器之間的不同間距是通過各缸高壓油管的彎曲程度進(jìn)行長度補(bǔ)償?shù)�，但油管長度應(yīng)盡可能短一些。 五、組件結(jié)構(gòu)和功能 1.低壓部分 低壓部分向高壓部分提供足夠的燃油,其主要組成部件如圖8所示。  ⑴輸油泵輸油泵的任務(wù)是在任何工況下，為燃油提供所需的壓力，并在整個(gè)使用壽命期內(nèi)，向高壓泵提供足夠的燃油。 目前輸油泵有2種類型，即電動(dòng)輸油泵（滾子葉片泵）和機(jī)械驅(qū)動(dòng)的齒輪泵。 a.電動(dòng)輸油泵 電動(dòng)輸油泵(圖9、圖10)用于乘用車和輕型商用車。除了向高壓泵輸送燃油外，電動(dòng)輸油泵在監(jiān)控系統(tǒng)中還起到了在必要時(shí)中斷燃油輸送的作用。   發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程開始時(shí)，電動(dòng)輸油泵就開始運(yùn)行，且不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響。電動(dòng)輸油泵持續(xù)從油箱中抽出燃油，經(jīng)燃油濾清器送往高壓泵，多余的燃油經(jīng)溢流閥流回油箱。其具有安全電路，可防止在停機(jī)時(shí)向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送燃油。電動(dòng)輸油泵有油管安裝式和油箱安裝式2種。油管安裝式輸油泵安裝在車輛底盤上油箱與燃油濾清器之間的油管上。而油箱安裝式輸油泵則安裝在油箱內(nèi)的專用支架上，其總成通常還包括吸油端的吸油濾網(wǎng)、油位顯示器、儲(chǔ)油罐以及與外部連接的電氣和液壓接頭。電動(dòng)輸油泵由泵油元件、電動(dòng)機(jī)和連接蓋3個(gè)功能部分組成。泵油元件的工作原理取決于電動(dòng)輸油泵的應(yīng)用領(lǐng)域，有多種型號(hào)。乘用車共軌噴油系統(tǒng)采用的滾子葉片泵（容積式泵）由偏心布置的內(nèi)腔和在其中轉(zhuǎn)動(dòng)的開槽圓盤構(gòu)成，每個(gè)槽內(nèi)有可活動(dòng)的滾子。利用開槽圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力和燃油壓力的作用，滾子緊壓在外側(cè)的滾子滾道上和槽的驅(qū)動(dòng)側(cè)面上。在這種情況下，滾子的作用就好比是做圓周運(yùn)動(dòng)的密封件。開槽圓盤的每2個(gè)滾子與滾道之間構(gòu)成了1個(gè)腔室，當(dāng)進(jìn)油口關(guān)閉，腔室容積不斷縮小時(shí)，便產(chǎn)生泵油作用。燃油在出油口打開以后從電動(dòng)機(jī)流過，并經(jīng)壓油端的連接蓋輸出。 電動(dòng)機(jī)由永久磁鐵和電樞組成，其設(shè)計(jì)取決于在一定系統(tǒng)壓力之下所要求的供油量。電動(dòng)機(jī)和泵油元件裝在共用的外殼中，燃油不間斷地流過，從而使其得到冷卻，因此無需在泵油元件與電動(dòng)機(jī)之間設(shè)置復(fù)雜的密封件便可獲得較高的電動(dòng)機(jī)功率。 連接蓋包含電氣接頭和壓油端的液壓接頭，另外還可以在連接蓋中設(shè)置防干擾裝置。 b.齒輪輸油泵 齒輪輸油泵(圖11)用于乘用車和輕型商用車的共軌噴油系統(tǒng)中，向高壓泵輸送燃油。其裝在高壓泵中與高壓泵共用驅(qū)動(dòng)裝置，或裝在發(fā)動(dòng)機(jī)旁配有單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置一般為聯(lián)軸節(jié)、齒輪或齒帶。  齒輪輸油泵的基本構(gòu)件是2個(gè)互相嚙合反向轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪，它們將齒隙中的燃油從吸油端送往壓油端。齒輪的接觸線將吸油端和壓油端互相密封以防止燃油倒流。其輸油量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，因此輸油量的調(diào)節(jié)借助于吸油端的節(jié)流調(diào)節(jié)閥或壓油端的溢流閥進(jìn)行。齒輪泵在工作期間無需保養(yǎng)。為了在第一次啟動(dòng)時(shí)或燃油箱放空后排空燃油系統(tǒng)中的空氣，可在齒輪泵或低壓管路上裝配手動(dòng)泵。 ⑵燃油濾清器 燃油中的雜質(zhì)可能使泵油元件、出油閥和噴油嘴損壞，因此使用滿足噴油系統(tǒng)要求的燃油濾清器是保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作和延長使用壽命的前提條件。通常燃油中會(huì)含有化合形態(tài)（乳濁液）或非化合形態(tài)（溫度變化引起的冷凝水）的水。如果這些水進(jìn)入噴油系統(tǒng)，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生腐蝕并造成損壞，因此與其他噴油系統(tǒng)一樣，共軌噴油系統(tǒng)也需要帶有集水槽的燃油濾清器（圖12），每隔適當(dāng)時(shí)間必須將水放掉。隨著乘用車采用柴油機(jī)數(shù)量的增加，自動(dòng)水報(bào)警裝置的使用也在不斷增加。當(dāng)系統(tǒng)必須將水排出時(shí)，該裝置的報(bào)警燈就會(huì)閃亮。對(duì)于那些燃油中含水量較高的國家，裝用這種裝置應(yīng)該是必須的。  2.高壓部分高壓部分除了產(chǎn)生高壓力的組件外,還有燃油分配和計(jì)量組件（圖13）。  ⑴高壓泵a.任務(wù) 高壓泵(圖14)位于低壓部分和高壓部分之間，它的任務(wù)是在車輛所有工作范圍和整個(gè)使用壽命期間，在共軌中持續(xù)產(chǎn)生符合系統(tǒng)壓力要求的高壓燃油，以及快速啟動(dòng)過程和共軌中壓力迅速升高時(shí)所需的燃油儲(chǔ)備。  b.結(jié)構(gòu)高壓泵通常像普通分配泵那樣裝在柴油機(jī)上，以齒輪、鏈條或齒形皮帶連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上，最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，依靠燃油潤滑。因?yàn)榘惭b空間大小的不同，調(diào)壓閥通常直接裝在高壓泵旁，或固定在共軌上。 燃油是由高壓泵內(nèi)3個(gè)相互呈120°徑向布置的柱塞壓縮的。由于每轉(zhuǎn)1圈有3個(gè)供油行程，因此驅(qū)動(dòng)峰值扭矩小，泵驅(qū)動(dòng)裝置受載均勻。驅(qū)動(dòng)扭矩為16N·m，僅為同等級(jí)分配泵所需驅(qū)動(dòng)扭矩的1/9左右，所以共軌噴油系統(tǒng)對(duì)泵驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)要求比普通噴油系統(tǒng)低，泵驅(qū)動(dòng)裝置所需的動(dòng)力隨共軌壓力和泵轉(zhuǎn)速（供油量）的增加而增加。排量為2L的柴油機(jī)，額定轉(zhuǎn)速下共軌壓力為135 MPa時(shí)，高壓泵（機(jī)械效率約為90 %）所消耗功率為3.8kW。噴油嘴中的泄漏和所需的噴油量，及調(diào)壓閥的回油，使其實(shí)際功消耗率要更高些。 c.工作方式 燃油通過輸油泵加壓經(jīng)帶水分離器的濾清器送往安全閥（圖14），通過安全閥上的節(jié)流孔將燃油壓到高壓泵的潤滑和冷卻回路中。帶偏心凸輪的驅(qū)動(dòng)軸或彈簧根據(jù)凸輪形狀相位的變化而將泵柱塞推上或壓下（圖15）。如果供油壓力超過了安全閥的開啟壓力（0.05～0.15 MPa），則輸油泵可通過高壓泵的進(jìn)油閥將燃油壓入柱塞腔（吸油行程）。當(dāng)柱塞達(dá)到下止點(diǎn)后而上行時(shí)，則進(jìn)油閥被關(guān)閉，柱塞腔內(nèi)的燃油被壓縮，只要達(dá)到共軌壓力就立即打開排油閥，被壓縮的燃油進(jìn)入高壓回路。到上止點(diǎn)前，柱塞一直泵送燃油（供油行程）。達(dá)到上止點(diǎn)后，壓力下降，排油閥關(guān)閉。柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，剩下的燃油降壓，直到柱塞腔中的壓力低于輸油泵的供油壓力時(shí)，吸油閥再次被打開，重復(fù)進(jìn)入下一工作循環(huán)。 d.供油效率 由于高壓泵是按高供油量設(shè)計(jì)的，在怠速和部分低負(fù)荷工作狀態(tài)下，被壓縮的燃油會(huì)有冗余。通常這部分冗余的燃油經(jīng)調(diào)壓閥流回油箱，但由于被壓縮的燃油在調(diào)壓閥出口處壓力降低，壓縮的能量損失而轉(zhuǎn)變成熱能，使燃油溫度升高，從而降低了總效率。若泵油量過多，使柱塞泵空，切斷供應(yīng)高壓燃油可使供油效率適應(yīng)燃油的需要量，可部分補(bǔ)償上述損失。 如圖14所示，柱塞被切斷供油時(shí)，送到共軌中的燃油量減少。因?yàn)樵谥技袛嚯姶砰y時(shí)，裝在其中的銜鐵銷將吸油閥打開，從而使供油行程中吸入柱塞腔中的燃油不受壓縮，又流回到低壓油路，柱塞腔內(nèi)不增加壓力。柱塞被切斷供油后，高壓泵不再連續(xù)供油，而是處于供油間歇階段，因此減少了功率消耗。 高壓泵的供油量與其轉(zhuǎn)速成正比，而高壓泵的轉(zhuǎn)速取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。噴油系統(tǒng)裝配在發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，其傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)一方面要減少多余的供油量，另一方面又要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷時(shí)對(duì)燃油的需要。可選取的傳動(dòng)比通常為1:2和2:3，具體視曲軸而定。 |
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