高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的組成與工作原理
高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的組成與工作原理
（3） 斷路(開路）檢測方法
如圖3-74所示的配線有斷路故障，可用“檢查導通性”或“測量電壓”的方法來確定斷路的部位。
圖3-74 斷路檢測
①“檢查導通性”方法
a. 脫開連接器A和C，測量它們之間的電阻值，如圖3-75所示。若連接器A的端子1與連接器C的端子1之間的電阻值為∞，則它們之間不導通(斷路）;若連接器A的端子2與連接器C的端子2之間的電阻值為0Ω，則它們之間導通(無斷路）。
圖3-75 導通檢測
b.脫開連接器B，測量連接器A與B、B與C之間的電阻值。若連接器A的端子1與連接器B的端子1之間的電阻值為0Ω，而連接器B的端子1與連接器C的端子1之間的電阻為∞，則連接器A的端子l與連接器B的端子l之間導通，而連接器B的端子1與連接器C的端子1之間有斷路故障存在。
②“測量電壓”方法。
在ECU連接器端子加有電壓的電路中，可以用“測量電壓”的方法來檢查斷路故障。如圖3-76所示）。
圖3-76 電壓檢測
在各連接器接通的情況下，ECU輸出端子電壓為5 V的電路中，如果依次測量連接器A的端子1、連接器B的端子1和連接器C的端子1與車身(搭鐵）之間的電壓時，測得的電壓值分別為5 V、5 V和0 V，則可判定:在連接器B的端子1與連接器C的端子1之間的配線有斷路故障存在。
（4）短路檢查方法
如果配線短路搭鐵，可通過檢查配線與車身(搭鐵）是否導通來判斷短路部位。如圖3-77所示。
圖3-77 短路檢測
①脫開連接器A和C，測量連接器A的端子1和端子2與車身之間的電阻值。如果測得的電阻值分別為0 Ω和∞，則連接器A的端子1與連接器C的端子1的配線與車身之間有搭鐵短路故障。
②脫開連接器B，分別測量連接器A的端子1和連接器C的端子1與車身之間的電阻值。如果測得的電阻值分別為∞和0Ω，則可以判定:連接器B的端子1與連接器C的`端子1之間的配線與車身之間有搭鐵短路故障。
九、信號檢測線
信號檢測線的作用是在進行發(fā)動機 ECU 端子的檢測時，為防止接頭破損，需連接信號檢查線束，并將測試棒抵住信號檢查線束的接 觸箱進行檢測。
1.信號檢測線的連接使用方法
（1）將起動器鑰匙置于 「OFF」(鎖定)，從發(fā)動機 ECU 上取下接頭。注意接頭不可使鎖定部位的鎖扣彎折。
（2）將信號檢查線束連接在發(fā)動機 ECU 以及機械線束上。
（3）將測試棒抵住信號檢測 線的信號檢測接頭測量。
（4）信號檢測線為共軌式燃料噴射系統(tǒng)專用。如圖3-78所示。
如3-78 信號檢測法
十、故障診斷儀
當系統(tǒng)發(fā)生異常情況時，在儀表盤上會顯示出故障指示。采用故障診斷儀進行故障診斷可快速準確地檢測到故障部位，并能檢測歷史故障和適時工況監(jiān)測等。如圖3-79所示。
1.故障診斷儀的使用連接
（1）通過故障診斷接口箱，將安裝了診斷軟件的電腦與車輛側的故障診斷接頭相連接。
（2）將起動器鑰匙置于“ON”( 開啟），起動故障診斷。
圖3-79 故障診斷儀
（一）高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的組成
現(xiàn)代機械裝備上已廣泛應用高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)。如豪沃載重自卸車、日立ZX-3系列、卡特D系列、神鋼-8系列等挖掘機發(fā)動機都采用了高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的直噴式燃油噴射系統(tǒng)相比高壓共軌電噴燃油系統(tǒng)更具高效和出色的燃油經(jīng)濟性和降低排放及噪音等優(yōu)點。高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)由供給泵、共軌、噴射器以及控制它們的發(fā)動機ECU、傳感器、開關、電磁閥等構成。如圖3-107所示。
圖3-107電控燃油噴射系統(tǒng)組成圖
（二）高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)工作原理
1.電控燃油噴射工作原理
供給泵將燃油加壓后輸入共軌內，再經(jīng)高壓燃油管將該高壓燃油分配給各汽缸的噴射器。共軌內燃油壓力通過發(fā)動機ECU收集壓力傳感器、發(fā)動機轉速、發(fā)動機負荷等信號控制安裝在供給泵上的燃油調節(jié)量電磁閥SCV（Suction Control Valve）來進行實現(xiàn)。燃油噴射量和噴射時期由ECU驅動安裝在噴油器上的復式電磁閥「ON/OFF」狀態(tài)來進行控制。如復式電磁閥置于「ON」（通電）狀態(tài)，泄油孔被打開，控制室內的高壓燃油則通過節(jié)流孔流出，控制室內的壓力下降，當活塞上的壓力和噴嘴彈簧的合力將至低于作用于噴油嘴針閥承壓錐面上的壓力時，針閥被打開，燃油經(jīng)噴嘴上的噴孔噴人燃燒室。反之，如果把復式電磁閥置于「OFF」（不通電）狀態(tài)，泄油孔被關閉，燃油從進油孔進入閥控制室建立起油壓，這個油壓為共軌壓力，這個壓力作用在柱塞端面上產(chǎn)生向下壓力，再加上噴嘴彈簧的合力大于噴嘴室中高壓燃油作用在針閥錐面上的壓力，使噴嘴針閥下降而結束噴射。因此，根據(jù)復式電磁閥的通電開始時期可控制噴射定時，而根據(jù)復式電磁閥的通電時間就能控制噴射量。該系統(tǒng)通過提高各部件的耐壓強度，實現(xiàn)了燃料壓力更加高壓化，霧化質量更好，使燃燒 更加充分，提高了經(jīng)濟效率和降低了污染排放。
圖3-108 共軌燃油系統(tǒng)工作原理圖
2.發(fā)動機ECU
ECU是電子控制單元的簡稱。如圖3-109所示。
圖3-109發(fā)動機ECU示意圖
電子控制單元由微型計算機、輸入、輸出及控制電路等組成。電控單元的功用是根據(jù)其內存的程序和數(shù)據(jù)對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈沖信號以控制噴油量。它還具備故障自診斷和保護功能，當系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，它還能在RAM中自動記錄故障代碼并采用保護措施從上述的固有程序中讀取替代程序來維持發(fā)動機的運轉。同時這些故障信息會顯示在儀表盤上并保持不滅，可以使用戶及時發(fā)現(xiàn)問題。隨著現(xiàn)代機械裝備電子化自動化的提高，ECU的使用將會日益增多，線路也會日益復雜。為了簡化電路和降低成本，機械裝備上多個ECU之間的信息傳遞就要采用一種稱為多路復用通信網(wǎng)絡技術，將整車的ECU形成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)，也就是CAN數(shù)據(jù)總線。發(fā)動機ECU控制電路如圖3-110所示。
圖3-110 發(fā)動機ECU控制系統(tǒng)框圖
3.供給泵
供給泵輸出燃油使共軌內產(chǎn)生燃油壓力。輸出的燃油量由供給泵的燃油調節(jié)量電磁閥（SCV=Suction Control Valve）進行控制，SCV由發(fā)動機ECU進行電子控制。為適應高壓噴射，使發(fā)動機達到了均速轉動，強化了軸承、挺桿等部品。另外，從強制機油潤滑更改為燃油潤滑。供給泵如圖3-111所示。
圖3-111 供給泵
4.SCV(吸入控制閥 = 燃料調節(jié)量電磁閥)
通過采用線性電磁閥控制從ECU到SCV的通電時間（通電時間控制），達到控制由高壓柱塞所供給的燃料流量目的。
由于控制目標軌道壓力僅吸入必要的量，所以降低了供給泵的驅動負荷。
電流通入SCV時，內部的電樞對應通電時間比轉動，燃油流量與電樞動作連動，圓形閥柱依據(jù)燃油通路被阻塞的量控制燃油。
SCV處于OFF的狀態(tài)時，圓形閥柱被回油彈簧壓住，通路完全打開，通過柱塞，燃油被供給。（全量吸入→全量輸出）
SCV處于ON的狀態(tài)時，回油彈簧縮緊，燃油回路關閉。
SCV處于ON/OFF的狀態(tài)時，燃料依照驅動通電時間比的開口面積程度被供給，燃油通過柱塞輸出。SVC示意圖如圖3-112所示，其控制原理如圖3-113所示。
圖3-112 SCV示意圖
圖3-113 SCV控制原理
5.燃油泵
燃油泵為擺線型泵，燃油經(jīng)過燃油濾芯、SCV被送進2個柱塞。
燃油泵通過凸輪軸驅動。
內滾輪轉動時，依據(jù)外/內所形成的空間的增減，形成在吸入側吸入燃油、輸出側送出燃油的結構。
被吸入的燃油隨著滾輪的轉動向輸出油口側移動，從輸出油口輸出。
被輸出的燃油供給SCV必要的量，剩余的經(jīng)由調節(jié)閥返回吸油口一側。如圖3-114所示。
圖3-114 燃油泵示意圖
6.共軌
儲藏從燃油泵被壓送過來的高壓燃油，并將燃油分配到各汽缸的噴射器內。共軌上安裝有燃油壓力傳感器和壓力控制器。壓力傳感器用來檢測共軌內的燃油壓力，并將其信號傳送給ECU。ECU依據(jù)所傳達的信息控制燃油泵的SCV，控制共軌內的燃油壓力。共軌示意圖如圖3-115所示。
圖3-115 共軌示意圖
7.壓力控制器
壓力控制器作用是當共軌內壓力達到異常高壓時，打開閥釋放壓力。共軌內的壓力達到約200Mpa（2039kg/ cm?）時閥打開，從壓力控制器流出的燃油返回到燃油油箱。當壓力下降到約50Mpa時就恢復至原來的狀態(tài)，維持共軌內壓力。如圖3-116所示。
圖3-116 壓力控制器
8.壓力傳感器
壓力傳感器被安裝在共軌上，檢測共軌內的燃油壓力并將信號發(fā)送給ECU。其構造是利用向金屬隔膜施加壓力時半導體壓變電阻的電阻值產(chǎn)生變化這一特性，向ECU輸入信號的壓力傳感器。如圖3-117所示。
圖3-117壓力傳感器
3.噴射器
（1）噴射器外形
噴射器是將共軌分配過來的高壓燃油變成微細的噴霧狀態(tài)，直接噴射到燃燒室的一種裝置。如圖3-118所示。
圖3-118 噴射器
噴射器是由復式電磁閥、燃油壓力活塞、噴嘴所構成。通過控制復式電磁閥部的控制室內壓力來控制噴射量、噴射時間、噴射率。
噴射器主體采用夾鉗壓制方式。另外，在汽缸缸頭的插入部位配置O形圈，防止發(fā)動機機油進入到汽缸缸頭的噴射器孔內。
新型的噴射器針對高壓化的情況，在電磁閥的密封構造上，從金屬制錐形密封改進為陶瓷制平面密封，提高了密封性及耐久性。
采用縮小了控制室的排除容量的復式電磁閥，縮短了間隔，實現(xiàn)了1行程4次多段噴射。
（2）噴射器動作
噴射器基本動作如圖3-119所示。
圖3-119 噴射器基本動作
a無噴射 b 開始噴射 c噴射結束
①無噴射
在電磁閥不通電的狀態(tài)下，閥座被閥彈簧推壓至下方關閉。在控制室內，共軌的高壓壓力被施加在燃油壓力活塞上，促使燃油壓力活塞向下移動，噴嘴被關閉，不進行噴射。如圖3-119a所示。
②開始噴射
復式電磁閥開始通電時，由于電磁力作用，閥座被提升�？刂剖业娜加徒�(jīng)由出口孔流出，控制室壓力降低，噴嘴針閥因噴嘴部位燃油壓力的作用而上升，噴射燃油。因為噴嘴針閥是慢慢上升的，所以噴射量不斷增加，如持續(xù)通電則會達到最大噴射率。如圖3-119b所示。
③噴射結束
停止復式電磁閥的通電時，在閥彈簧的作用下閥座下降，關閉閥座。這時，在共軌的高壓燃油共同作用于控制室，噴嘴針閥被立即關閉，實現(xiàn)噴射迅速結束。如圖3-119c所示
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