康明斯电喷发动机原理

康明斯ISBe电喷发动机培训讲义（基础篇）—2—目录第一章电控高压共轨燃油系统结构原理第二章系统识别和参数第三章系统流程图第四章结构详解第五章保养指南第六章常见故障诊断与排除附：康明斯电控发动机操作及维护保养指南视频文件—3—第一章电控高压共轨燃油系统结构原理一、概述我们所说的电喷柴油发动机与传统的柴油机的主要区别在于它的燃油供给系统的不同，前者采用的是电子控制燃油系统，而后者采用的是机械式燃油系统，目前电子控制燃油系统可分为三种，分别为：电控直列泵燃油系统电控分配泵燃油系统电控高压共轨燃油系统前两种燃油系统是在传统的机械式燃油系统的基础上增加了一套精确控制发动机喷油量和喷油时间的电子装置，从而大大降低了发动机排放污染并提高了燃油经济性。第三种燃油系统是一种全新的燃油喷射系统，它是通过各种传感器检测出发动机的实际运行状态，通过计算机的计算和处理，可以对发动机的喷油量、喷油时间、喷油压力和喷油率进行最佳控制，从而实现了柴油发动机综合性能的又一次飞跃。康明斯ISBe发动机就是采用的电控高压共轨燃油系统。—4—二、电控共轨系统工作原理燃油由发动机凸轮轴驱动的齿轮泵经滤清器从油箱中抽出，通过一个电磁紧急关闭阀流人供油泵。此时的压力约为0.5MPa,然后，油流分为两路，一路经安全阀上的小孔作为冷却油通过供油泵的凸轮轴室流入压力控制阀，然后流回油箱。另一路充人3缸供油泵。在供油泵内，燃油压力上升到135MPa或更高，供入共轨。共轨上有一个压力传感器和一个通过切断油路来控制流量的压力控制阀。用这种方法来调节控制单元设定的共轨压力。高压燃油从共轨流人喷油器后又分为两路：一路直接喷入燃烧室，另一路在喷油期间，与针阀导向部分和控制柱塞处泄漏出的燃油一起流回油箱。—5—三、电控共轨系统的组成电控高压共轨式燃油系统的基本组成如图所示。从功能方面分析，电控共轨系统可以分成两大部分：1．控制系统·电控共轨系统可以分成三大部分：传感器、计算机和执行器。计算机是电控共轨燃油系统的核心部分。根据各个传感器的信息，计算机进行计算、完成各种处理后，求出最佳喷油时间和最合适的喷油量，并且计算出在什么时刻、在多长的时间范围内向喷油器发出开启电磁阀、或关闭电磁阀的指令等，从而精确控制发动机的工作过程。电子控制系统的核心是ECU——电子控制单元。ECU就是一个微型计算机。ECU的输入是安装在车辆和发动机上的各种传感器和开关；ECU的输出是送往各个执行机构的电子信息。—6—电子控制系统的框图2．燃料供给系统燃料供给系统的主要组成部分如图所示。由图可见，燃油供给系统的主要构成是供油泵、共轨和喷油器。燃油供给系统的基本工作原理是：供油泵将燃油加压成高压，供人共轨内；共轨实际上是一种燃油分配管。储存在共轨内的燃油在适当的时刻通过喷油器喷人发动机气缸内。电控共轨系统中的喷油器是一种由电磁阀控制的喷油阀，电磁阀的开启和关闭由计算机控制。—7—四、电控共轨系统的特点电控高压共轨系统的特点可以归纳为：1．自由调节喷油压力(共轨压力控制)通过控制共轨压力而控制喷油压力。利用共轨压力传感器测量燃油压力，从而调整供油泵的供油量、调整共轨压力。此外，还可以根据发动机转速、喷油量的大小与设定了的最佳值(指令值)始终一致地进行反馈控制。2．自由调节喷油量以发动机的转速及油门开度信号为基础，计算机计算出最佳喷油量，并控制喷油器的通断电时间。3．自由调节喷油率形状根据发动机用途的需要，设置并控制喷油率形状：预喷射、后喷射、多段喷射等。4．自由调节喷油时间根据发动机的转速和喷油量等参数，计算出最佳喷油时间，并控制电控喷油器在适当的时刻开启，在适当的时刻关闭等，从而准确控制喷油时间。—8—在电控共轨系统中，由各种传感器——发动机转速传感器、油门开度传感器、各种温度传感器等——实时检测出发动机的实际运行状态，由微型计算机根据预先设计的计算程序进行计算后，定出适合于该运行状态的喷油量、喷油叶间、喷油率模型等参数，使发动机始终都能在最佳状态下工作。计算机具有自我诊断功能，对系统的主要零部件进行技术诊断，如果某个零件产生了故障，则诊断系统会向驾驶员发出警报，并根据故障情况自动作出处理；或使发动机停止运行——即所谓故障应急功能，或切换控制方法，使车辆继续行驶到安全的地方。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，不是一个独立变量。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力，并与设定的目标燃油压力进行比较后进行反馈控制。—9—第二章系统识别和参数一、发动机系统识别1、发动机铭牌发动机铭牌提供有关发动机的详细信息。发动机的生产序号和控制零件目录(CPL)用于订购零件和维修。当与康明斯授权的维修站联系时，需提供以下发动机数据，当查找服务零件时，铭牌上的信息是必不可少的。1)发动机生产序号2)控制零件目录编号(CPL)3)型号4)额定功率和转速—10—注：如果发动机的铭牌模糊不清，在发动机缸体的机油冷却器壳体顶部可以找到发动机生产序号。2、喷油泵铭牌康明斯Bosch喷油泵铭牌位于喷油泵顶部。铭牌包含以下信息：燃油泵生产序号康明斯零件号工厂代码BOsch零件号日期代码—11—3、ECM铭牌电子控制模块(ECM)的铭牌显示ECM的信息以及的ECM的编程方法，铭牌位于ECM上。ECM铭牌提供如下信息：ECM零件号(PN)ECM生产序号(SN)ECM数据代码(DC)发动机生产序号(ESN)ECM代码：指示ECM的软件注：与康明斯特约维修站联系时，必须提供ECM代码.—12—二、发动机相关参数1、一般技术参数缸径和冲程………………………………….…….102mm*120mm排量（四缸发动机）……………………………..3.9升排量（六缸发动机）……………………………..5.9升压缩比…………………………………………......17.0:1(参考发动机铭牌）点火顺序（四缸发动机）……………………..…1-3-4-2点火顺序（六缸发动机）……………………..…1-5-3-6-2-43.9升发动机干重……………………………….…370kg5.9升发动机干重……………………………….…570kg曲轴转动方向（从发动机前方看）……………..顺时针方向进气门间隙………………………………………..0.254mm排气门间隙………………………………………..0.508mm进气门极限间隙…………………………………..0.152-0.381mm排气门极限间隙…………………………………..0.381-0.762mm—13—注：该类发动机具有无须调整顶置机构的特点。气门机构如此设计，使得在第一个240000公里的正常工作期间无须调整气门间隙，所以建议在行使大约240000公里和每行使80000公里之后，对气门间隙进行检查。2、燃油系统参数发动机怠速转速………………………………….…600转／分（min）800转／分（max）油轨压力………………………………………...…..25MPa至140MPa经过燃油滤清器的最大压降……………………….200KPa燃油最大回油阻力…………………………...…......120KPa喷油泵处的燃油进油温度范围…………………....-30℃至80℃发动机最低启动转速……………………..….…….150转／分3、润滑系统参数机油压力低怠速时（最低允许值）………………………….69KPa在额定速度时（最低允许值）……………………207KPa—14—标准发动机机油容量（四缸发动机）：仅限油底壳………………………………………………..11升系统总容量………………………………………………..13升高油位至低油位(机油标尺上的刻度）………………….2.1升标准发动机机油容量（六缸发动机）：仅限油底壳……………………………………………….17.5升系统总容量………………………………………………..19.5升高油位至低油位(机油标尺上的刻度）………………….2.5升机油温度………………………………………………...…120℃4、冷却系统参数冷却液容量（仅限于四缸发动机）………………………8.5升冷却液容量（仅限于六缸发动机）………………………10升标准节温器调节范围……………………………………….85℃至95℃允许的最高工作温度……………………………………....100℃推荐的最低工作温度………………………………………71℃—15—第三章系统流程图一、燃油系统流程图12、至喷油器13、高压连接件14、喷油器15、来自喷油器和油轨的燃油流回燃油滤清器座16、来自高压油泵的燃油流回燃油滤清器座17、至燃油供应油箱1、来自燃油箱2、水/燃油分离器(可能没有安装在发动机上)3、ECM冷却板4、至燃油齿轮泵5、至燃油滤清器6、燃油滤清器座7、燃油滤清器8、至高压油泵9、高压油泵10、至燃油油轨11、燃油油轨—16—二、润滑系统流程图12、全流式机油滤清器13、来自机油滤清器14、主油道1、转子式机油泵2、来自机油泵3、压力调节阀关闭4、压力调节阀打开5、至机油冷却器6、至机油泵入口7、机油冷却器8、滤清器旁通阀9、滤清器旁通阀关闭10、滤清器旁通阀打开11、至机油滤清器—17—三、涡轮增压器润滑图1、涡轮增压器机油供应2、涡轮增压器机油回流—18—四、动力部件润滑图1、来自机油冷却器2、主油道3、至气门系4、来自主油道5、至活塞冷却喷嘴6、至凸轮轴7、曲轴主轴颈8、至连杆轴瓦的机油9、定向活塞冷却喷嘴10、至空气压缩机的内部润滑油路—19—五、顶置机构零部件润滑图1、主油道2、摇臂支座3、输油槽4、摇臂轴5、摇臂轴孔6、摇臂—20—六、冷却系统流程图1、冷却液入口2、水泵叶轮3、冷却液流过机油冷却器4、冷却液流过气缸5、冷却液从缸体流入缸盖6、冷却液在气缸之间流动7、冷却液流入节温器壳体8、冷却液旁通路线9、冷却液流回散热器10、旁路打开11、冷却液在缸盖中旁通12、冷却液流回水泵入口—21—七、进气系统流程图1、空气进入涡轮增压器2、经过涡轮增压器的空气进入空-空中冷器3、空-空中冷器4、进气歧管（缸盖的一部分）5、进气门—22—八、排气系统流程图1、排气门2、排气歧管3、涡轮增压器4、涡轮增压器废气出口—23—第四章结构详解—24——25——26——27——28——29——30——31——32——33——34——35——36——37——38——39——40——41——42——43——44——45——46——47——48——49——50——51——52——53——54——55——56—第五章保养指南一、保养日程表每天或添加燃油时检查并修正：—发动机机油油位—冷却液液位检查进气管排泄燃油-水分离器目测检查发动机检查曲轴箱呼吸管排泄空气箱和储气罐每隔12000公里或3个月安装硬件—喷油泵—空气压缩机检查进气管检查空-空中冷器检查空气滤清器阻力每隔24000公里或6个月检查防冻剂检查燃油滤清器更换机油检查机油滤清器每隔48000公里或1年风扇轮毂皮带张紧装置驱动皮带每隔96000公里或2年减振器更换防冻剂散热器软管每隔240000公里或4年顶置机构气门间隙—57—二、每天或每周的保养项目1、曲轴箱呼吸管保养检查在寒冷的天气运行时应每天检查一次曲轴箱呼吸管，看一看是否出现结冰而使呼吸管堵塞。如果出现结冰，应拆下呼吸管，必要时清除管中的堵塞物。2、燃油-水分离器排泄关掉发动机。用手打开放水开关，放掉油水分离器中的水和沉淀物，直到干净的油流出为止。3、检查机油油位检查机油油位时，为确保正确，车辆必须保持水平。为了得到正确读数，应关闭发动机。在关闭发动机后应等待至少10分钟才能检查机油油位。确保机油流回油底壳。在机油油位低于“L”或高于“H”油位标记时，千万不要运行发动机。4、检查冷却液液位警告：当发动机还热时，不要拿掉散热器盖