福田汽车国三产品技术培训手册(柴油共轨)

福田汽车国三产品技术培训手册（柴油共轨系统）北汽福田汽车股份有限公司营销公司二00七年六月-1-目录一、柴油共轨工作原理及主要零部件介绍.........................................................21、总体结构及工作原理...................................................................................22、共轨系统主要零部件介绍............................................................................3二、福田产品柴油共轨系统介绍.......................................................................121、大柴4DC2发动机柴油共轨系统介绍...........................................................122、发动机装配调试操作过程及注意事项...........................................................20三、柴油共轨系统常见故障及可能的故障部位..................................................241、故障诊断安全提示......................................................................................242、故障诊断原则.............................................................................................243、常见故障及可能的故障部位.........................................................................25四、福田专用故障诊断仪介绍—金德K81..........................................................27五、博世共轨系统喷油器专用拆装工具使用简介……………………………………34-2-一、柴油共轨工作原理及主要零部件介绍（一）总体结构及工作原理1、总体结构2、共轨系统工作原理示意图传感器ECU控制单元执行器-3-工作原理：共轨系统可用来提供最合适的燃油喷射量和喷射时刻,以此来满足发动机可靠性,动力性,低烟,低噪音,高输出,低排放的要求。发动机的工作情况(如:发动机转速,加速踏板位置,冷却水温)被各种传感器检测到，ECU(电子控制单元)根据上述传感器检测到的信号对燃油喷射量,喷射时刻,喷射压力进行全面的控制，确保发动机处于最佳的工作状态。ECU控制着大多数的零部件并且具备诊断和警报系统，用来提醒驾驶员故障的发生。共轨系统由电控供油泵总成、喷油器总成、共轨总成组成。它们与ECU、传感器等共同控制各种零部件。（二）共轨系统主要零部件介绍1、柴油共轨系统的管路布置1=电动输油泵2=燃油滤清器3=回油阀4=回游储存器5=CP1高压泵6=高压控制阀7=共轨压力传感器(RPS)8=共管9=喷油器10=EDC15C控制单元11=油温传感器12=其它传感器2、低压部分低压部分（油路）为高压部分（油路）供给足够的油量，其中最重要的零部件有：油箱，带有粗滤装置的供油泵，低压回路的进、出油管，细滤器，喷油泵，高压泵的低压区。图1共轨燃油喷射系统系统图1-压力控制阀；2-共管；3-高压泵；4-燃油滤清器；5-燃油冷却器；6-燃油预热器；7-输油泵；8-停车阀；9-喷油器-4-2.1供油泵供油泵的工作是维持足够供给高压泵的燃油量。在各种工作状态、在不同的必要的压力下、在整个工作寿命期都必须满足上述要求。目前，在柴油机上主要使用机械齿轮驱动的燃油泵。2.1.1齿轮式燃油泵在轿车，商务汽车和越野汽车上，齿轮式燃油泵是用来为共轨高压油泵提供燃油的。它既可以集成在高压油泵中，由高压油泵驱动轴驱动，也可以直接连接到发动机上，由发动机驱动。普通的驱动形式有：连轴器，齿轮或者齿带式连接。齿轮泵主要零部件是两个在旋转时相互啮合的反转齿轮。燃油被吸入泵体和齿轮之间的空腔内，并被输送到压力侧的出油口，旋转齿轮间的啮合线在吸油端与泵的压力端提供了良好的密封，并且能防止燃油回流。齿轮式燃油泵的供油量与发动机转速成比例，齿轮泵的供油量在进油口端的节流阀或者出油口端的溢流阀限制。齿轮式燃油泵是免维护的。在第一次起动前，或者油箱内燃油被用尽，燃油系统内要排尽空气，可以直接在齿轮式燃油泵上或者低压油路中安装一个手动泵。图3齿轮泵1-吸油端；2-驱动齿轮；3-压力端-5-2.2燃油滤清器燃油中若含有杂质，将导致油泵零部件、出油阀、喷油嘴的损坏。因此必须装用燃油滤清器，燃油滤清器必须符合喷射系统的特定要求，否则燃油供给系统正常运转和相关元件的使用寿命将无法得到保证。柴油中含有可溶于乳状或者自由水（例如：用于温度变化的冷却水），若这种水进入喷射系统，将会引起燃油系统元件的穴蚀。和其他喷射系统一样，共轨同样需要一个带有油水分离的燃油滤清器，带有油水分离的燃油滤清器可以把水从水分收集器中排出。随着柴油机在轿车上应用数量的增加，当带有油水分离的燃油滤清器的水分收集器水位到达一定高度时，通过报警灯来提示自动报警装置，告知驾驶员需进行水分收集器排水。3、高压部分共轨系统的高压部分被分成高压发生器、压力蓄能器和燃油计量元件。最重要的零部件：配有元件关闭阀和压力控制阀的高压泵（CP1）或者带有进油计量比例阀的高压泵(CP2、CP3)，高压蓄能器，共轨压力传感器，压力控制阀，流量控制阀和喷油器。3.1高压泵高压泵是高压回路和低压回路的分界面，在所有工况下，它主要负责在车辆的整个使用寿命中供给足够的高压燃油，同时还必须保证为使发动机迅速起动所需要的额外的供油量和压力要求。高压泵不断的产生高压蓄能器所需的系统压力。这就意味着燃油并不是在每个单一的喷射过程都必须被压缩（相对于传统的系统燃油）。高压泵被较好的安装在与传统柴油机分配泵相同的位置上。它是通过连轴器、齿轮、驱动链条、或者驱动齿带由发动机驱动，其最高转速不超过3000转/分钟。高压泵可以通过低压油路过来的燃油或者由发动机主油道过来的机油润滑。高压油泵上安装有用于进行压力控制的压力控制阀（压力控制阀亦可安装于高压蓄能器上）或者进油计量比例阀。燃油被三个成辐射状安装互隔120°的泵油柱塞压缩，高压泵每转一圈，有三次供油，峰值驱动扭矩较低，油泵驱动系统保持较图4带油水分离装置滤清器1-滤清器盖；2-进油口；3-纸质滤芯；4-壳体；5-水分收集器；6-放水螺塞；7-出油口图5CP1高压泵1-带偏心凸轮的驱动轴；2-多边环；3-油泵柱塞；4-进油阀；5-元件关闭阀；6-出油阀；7-套；8-去共管的高压接头；9-压力控制阀；10-球阀/压力控制阀；11-回油；12-燃油供给250kPa(2.5bar)；13-节流阀(安全阀)；14-燃油供给通道-6-稳定的负荷。16N·M的扭矩大概是驱动一个同等分配泵所需扭矩的1/9，这就意味着共轨系统比传统的喷射系统在泵的驱动方面具有较少的负荷。驱动泵所需的动力是随着共轨压力和泵的速度（供油量）成比例上升的。对于一个2升发动机，在标定转速共轨压力为1350bar时，高压泵仅需要3.8kw功率消耗（保证油泵效率接近90％）。供油泵将燃油从油箱泵起,经过带有油水分离装置的燃油滤清器到达高压泵的进油口。供油泵使燃油经安全阀的节流孔，进入高压泵的润滑和冷却回路。凸轮轴使三个泵的柱塞按照凸轮的外形上下运动。当供油油压超过安全阀的开启压力（0.5～1.5bar），当高压泵的柱塞正向下运动时（吸油行程），供油泵能使燃油经高压泵进油阀进入柱塞腔。在高压泵柱塞越过下止点后，进油阀关闭。这样，柱塞腔内的燃油被密封，它将以高于供油压力的油压被压缩，油压的升高一旦达到共轨的油压出油阀被打开，被压缩的燃油就进入了高压循环。柱塞继续供给燃油，直至到达上止点（供油行程）。上止点后，压力减小，导致出油阀关闭，仍然在柱塞腔内的燃油压力也下降，柱塞又向下运动。只要柱塞腔内的压力降至低于供油泵的供油压力时，进油阀又开启，吸油过程又开始。CP1高压泵是为大供油量而设计的，在怠速和部分载荷的工况下过量高压燃油经压力控制阀流回油箱。压缩燃油在油箱中释放压力，由于能量是消耗在第一次压缩燃油的过程中，这个过程不仅对燃油的不必要加热，整体的效率也下降了。从某种程度上讲，这种效率损失可以由关闭一个泵油部件来补偿。当一个泵油部件被关闭时，将导致进入共轨的燃油量下降。这项功能通过使某一个进油阀保持常开来实现。当电磁阀被触发时，一个与它连接的销轴持续使进油阀打开，该泵油部件被断开。结果，被引入泵油部件内的燃油在供油行程不能被压缩，因为在部件腔内没有压力产生，燃油又流回低压管道。当需要较小动力时，一个泵油元件被断开，高压泵不是连续而是间歇的供给燃油。对于CP3高压油泵而言，通过进油计量比例阀控制进入高压油泵的燃油量，从而控制高压油泵的供油量，以便满足共轨压力的要求。此种设计方案能有效的降低动力消耗，同时避免对燃油进行不必要的加热。高压泵的供油率是与它的旋转速度成比例的，它与油泵及发动机转速有关。喷油泵传动比的确定的依据是使得喷油泵的供油量与发动机对燃油系统的性能要求相适应；同时需保证在加速踏板到底的情况下的发动机燃油量的要求须覆盖全部范围。相对于曲轴而言，传动比在1：2到2：3都是可能的。3.2压力控制阀压力控制阀设定一个正确的对应于发动机负荷的共轨压力，并且将它保持在这一水平。当共轨压力过大，压力控制阀打开，一部分燃油经回油管路流回油箱。当共轨压力过小，压力控制阀关闭，并将高压与低压段密封隔开。压力控制阀是通过一个安装法兰连接到高压泵或者高压蓄能器的。为了使高压段与低压段之间有良好的密封，枢轴使一个球阀抵靠在密封座上，有两个力作用在枢轴上：一是压下的弹簧力；二是一个由电磁铁产生的作用力。为了保证润滑和冷却，燃油必须流经枢轴。压力控制阀由两个闭环控制组成：－用于设定变化的平均共轨压力的慢速作用的电子控制环；－用于补偿高频压力波动的快速作用的机械液压控制环。图6压力控制阀与压力传感器1-共管压力传感器；2-共管；3-压力控制阀；4-电子联接；5-电路；6-带传感器元件的膜片；7-0.7mm节流孔；8-球；9-电子联接-7-压力控制阀未通电来自于共轨或者高压泵出口的高压作用于压力控制阀。由于未通电的电磁铁不产生作用力，高压燃油压力超过弹簧弹力导致控制阀打开，并维持至由供油量决定的某种程度，以弹簧被设计成能产生近似100bar的压力。压力控制阀通电若需要增大高压回路中的压力，由电磁铁产生的力将作用于弹簧上。压力控制阀被触发并关闭，直到共轨的压力与弹簧弹力和电磁铁的合力平衡。接着，阀保持部分开启，并维持一定的燃油压力。泵的供油量的改变或者由于油嘴引起共轨油量的降低引起的压力变化由阀的不同开度设置来补偿的。电磁铁的产生的力是与由变化的脉宽控制的激励电流的大小成比例的。1KHz的脉冲频率足够用来防止不期望的电磁铁－衔铁运动或者共轨压力波动。3.3高压蓄能器高压蓄能器存储高压燃油。同时，由于高压泵的供油和燃油喷射产生的高压振荡在共轨容积中衰减，这样保证在喷油器打开时刻，喷射压力维持定值。共轨同时作为燃油分配器。根据发动机的安装条件对共轨的约束管状燃油共轨的的设计是可变的。共轨上装有用于测量供给燃油的共轨压力传感器、限压阀和流量限制器、压力控制阀（如果高压泵上未装压力控制阀）。由高压油泵过来的高压燃油通过高压油管到达共轨的进油口。通过进油口燃油进入共轨并被分配到各个油嘴。燃油压力由共轨压力传感器测量并通过压力控制阀调节到所要求的数值。