电子控制泵喷嘴燃油系统

电子控制泵喷嘴燃油系统

第一节电子控制泵喷嘴燃油系统基础

一、系统组成

电子控制泵喷嘴（如图1所示）就是将泵油柱塞和喷油嘴合成一体，安装在缸盖上（如图2所示）。喷油嘴由于无高压油管，所以可以消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响，高压容积大大减少，因此喷射压力可很高。它的驱动机构比较特殊，一般采用凸轮轴的凸轮驱动摇臂的一端，摇臂的另一端来驱动泵喷嘴（图3所示），因此泵喷嘴系统最适宜与顶置式凸轮驱动方式匹配。正是由于受到顶置凸轮轴布置的限制，目前国Ⅲ柴油机采用电控泵喷嘴系统很少。

图1 泵喷嘴图2 泵喷嘴用的缸盖总成

图3 泵喷嘴的驱动

1.驱动气门的凸轮；

2.驱动泵喷嘴传动摇臂的凸轮；

3.驱动泵喷嘴的摇臂总成；

4.泵喷嘴

电子控制泵喷嘴系统主要由泵喷嘴、驱动摇臂机构、电子控制单元(ECU)、各种传感器等组成，如图4所示。博世(Bosch)电子控制泵喷嘴燃油喷射系统如图5所示。

电子控制泵喷嘴系统的特点是燃油压力升高仍然是机械式的，喷油始点和终点由电磁阀控制，即喷油量和喷油时间是由电磁阀控制的。

电子控制泵喷嘴系统的结构特点：

（1）采用大容量齿轮式供油泵，确保将燃油稳定地供到安装在气缸盖内部

的喷油器

（2）主供油管和气缸盖上的各个喷油器之间由支管连接，溢出燃油通过连接各喷油器的溢油管经调压阀排出到气缸盖外部。

（3）ECU直接安装在发动机机体上，缩短了线束长度；为了减低因发动机引起的振动，采用橡胶固定，同时，采用燃油冷却ECU的背面。

图4 电子控制泵喷嘴燃油系统组成

（4）ECU根据安装在飞轮以及凸轮相关部位的两个转速传感器检测到的发动机转速和曲轴转角、加速踏板位置传感器信号及其他的传感器信号进行最佳燃油喷射控制。

（5）柱塞通过摇臂由凸轮轴驱动，压缩燃油，建立高压。

（6）喷油器的高速电磁阀是常开的，燃油通过气缸盖内部的油路流动；但电磁阀关闭时，柱塞开始向喷油嘴压油，燃油从喷油嘴喷入气缸；当电磁阀打开时，溢油开始，喷油结束。

图5 Bosch电子控制泵喷嘴燃油喷射系统

（7）因为没有喷油管，不仅可以实现高压喷射，而且可以通过适当组合喷油嘴的喷孔流通截面积和驱动凸轮的形状，使喷油率的形状徐徐上升，减少预混

合期间的喷油量，从而达到控制预混合燃烧。

二、泵喷嘴

1．结构

泵喷嘴安装在柴油机原普通喷油器的位置上，其外形与普通喷油器类似。

图6 泵喷嘴的安装位置

泵喷嘴实际上是由喷油泵、喷油器和电磁控制阀三部分组成，如图7所示。

图7 泵喷嘴结构示意图

1.喷油凸轮；

2.摇臂；

3.球头螺栓；

4.泵油柱塞；

5.泵油柱塞回位弹簧；

6.电磁控制阀；

7.电磁控制阀阀体；8.电磁控制阀针阀；9.喷油针阀；10.喷油嘴壳体；

11.喷油针阀阻尼器；12.喷油针阀回位弹簧；13.辅助柱塞；14.电磁控制阀针阀回位弹簧；

a.高压油腔；

b.回油道

c.低压油道

喷油凸轮安装在控制气门打开和关闭的凸轮轴上。其上升段为陡峭的直线，有利于快速快速建立油压。

下端进入喷油针阀阻尼器孔内，喷油针阀顶部的燃油就只能通过细小的缝隙流向喷油针阀复位弹簧腔内。这样，在喷油针阀的顶部形成了一个所谓的“液压

垫圈”。阻止喷油针阀继续向上运动，使燃油的预喷量受到限制。

随着泵油柱塞的继续向下运动。高压油腔里的油压继续上升，当油压达到规定值时，辅助柱塞在高压燃油的作用下向下运动后，高压油腔的体积突然增大，燃油压力瞬间下降。此时，喷油针阀中部锥面上的向上推力随之下降，喷油针阀在喷油针阀复位弹簧的作用（由于受辅助柱塞的压缩而弹力增大）下复位。预喷油结束，如图8所示。

图8 预喷油结束

主喷油阶段

主喷油阶段开始如图9所示。预喷油结束后，泵油柱塞继续向下运动，导致高压油腔内的油压迅速上升。当油压上升到大于预喷油的油压（30MPa）时，喷油针阀向上移，主喷油阶段开始。由于高压油腔内燃油油压上升的速度极快，所以高压油腔内的油压继续上升。直到205MPa左右。

图9 主喷油阶段开始

主喷油结束

当电子控制系统停止向电磁控制阀供电时，电磁控制阀针阀在电磁控制针阀复位弹簧的作用下向右移动。接通高压油腔与低压油道。这时，高压油腔内的燃油经电磁控制阀流向低压油道，高压油腔里的燃油压力下降，喷油针阀在喷油针阀复位弹簧的作用下复位，辅助柱塞则在喷油针阀复位弹簧的作用下关闭高压油腔与喷油针阀复位弹簧之间的油道，主喷油结束如图10所示。

图10 主喷结束

(5)高压油腔进油

当凸轮的下降段与摇臂接触时，泵油柱塞在泵油柱塞复位弹簧的作用下向上运动，高压油腔因体积增大而产生真空。这时，低压油道（与进油管相连接）内的燃油经电磁控制阀流向高压油腔，直到充满高压油腔为止，从而为下一次喷油做好准备，如图11所示。

图11 高压油腔进油

第二节宝来轿车TDI电控柴油喷射系统的检修

一、特点

TDI是英文Turbo Direct Injection的缩写，意为涡轮增压直接喷射(柴油发动机)。宝来TDI采用了最新的高压燃油喷射技术----泵喷嘴系统。此系统使柴油与空气混合更充分，燃烧更彻底，同时采用氧化型催化反应器，大大降低了CO、HC颗粒的排放，其中CO，排放与同排量汽油车比可降低30%。另外，采用EGR 系统，大大降低了NO，产生，其排放指标满足EU3标准。宝来TDI采用的可调叶片式涡轮增压器（VGT），在任何转速下均可产生所需要的充气压力，性能比传统的涡轮增压器大大提高，改善了发动机的适应性，发动机转速较低时也可以保证大功率的输出。由于发动机进气压力始终处于最佳状态，从而在整个转速范围内提高了燃烧效率，节约了燃油并改善了排放。

二、燃油系统

宝来1.9L轿车，装配R4电子控制柴油发动机，柴油喷射系统是采用泵喷嘴方式。宝来1.9L柴油喷射系统的组成如图12所示。

图12 宝来1.9L柴油喷射系统的组成

机械式油泵从油箱中吸出流经燃油滤清器的燃油，并沿缸盖内供油管将其泵入泵喷嘴单元；不需要的燃油经缸盖内回油管、油温传感器和燃油冷却器返回油箱。

1.燃油泵

燃油泵位于缸盖上。紧接在真空泵后面。其功能是将燃油从油箱输送到泵喷嘴。燃油泵由凸轮轴驱动。其安装位置与构造如图13所示。

图13 燃油泵的位置及构造