TC共轨部分培训教材课件.ppt
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1、GW2.8TC型柴油机共轨式供油系统培训,前言第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理第三章:共轨系统常见故障与故障原因第四章:共轨系统的检测,目录,我公司生产的GW2.8TC型柴油机采用德国BOSCH公司的CRS 2.0共轨式供油系统。该供油系统主要由各种传感器、ECU、各种执行器及连接线束组成,系统供油压力为145Mpa,供油过程由BOSCH EDC16C39型电控单元(ECU)进行自动控制。ECU除了直接控制供油系统内的有关执行器外,还控制EGR系统、空调、电风扇等与柴油机工作有关的其他系统的工作过程。下面主要介绍供油系统主要件的结构与功能,故
2、障和故障诊断方面的内容。,前言,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,系统组成:,图1 系统组成图,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,脚踏板位置传感器,转速传感器,相位传感器,共轨及压力传感器,空气流量传感器,喷油器,真空调节器,高压油泵及进油计量比例阀和阶跃回油阀,EGR阀,共轨式柴油机主要由传感器群、ECU、执行器群及连接这些零部件的线束组成。传感器有水温传感器、发动机转速传感器、凸轮轴相位传感器、脚踏板位置传感器、空气流量传感器、共轨压力传感器等。执行器部分由低压油路、高压油路构成,低压油路部分由油箱、输油管、燃油滤清器、输油泵、高压油泵的低压区组成;高压油路部分
3、由高压油泵高压区、共轨、高压油管、喷油器等部件组成。系统简化模型参见图1,管路布置参见图2。,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,图2 管路布置1-油箱 2-燃油滤清器 3-回油阀 4-回油三通 5-燃油计量比例阀 6-高压油泵;7-输油泵;8-共轨压力传感器;9-油轨;10-喷油器;11-控制单元(ECU);12粗滤器,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,共轨,1缸,2缸,3缸,4缸,EDC,高压油泵,油箱,带手油泵的燃油滤清器,共轨压力传感器,零部件技术规格,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,供油系统主要
4、零部件的技术规格,主要零部件规格见下表:,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,系统功能GW2.8TC型柴油机的供油提前角,供油量,供油规律均由ECU根据不同工况通过喷油器上的电磁阀进行控制,喷油压力由ECU根据不同工况的需要,接受脚踏板位置传感器,空气流量(进气)传感器,凸轮相位传感器,发动机转速等信号,通过高压油泵上的电磁阀进行控制。因此,高压油泵只是独立的燃油压力源,高压油泵产生的被ECU控制的燃油压力蓄压于共轨中,共轨以该压力向喷油器供油。,第一章:供油系统组成、系统功能及零部件技术规格,供油系统控制功能:,第一章:供油系统组成
5、、系统功能及零部件技术规格,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,低压油路部分低压部分油路为高压部分油路供给足够的油量,主要零部件有:油箱,低压回路的进、出油管,燃油滤清器,输油泵,高压泵的低压区。输油泵输油泵的工作是向高压泵供给足够的燃油量。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,有两种可能的形式。电子滚子式输油泵是一种标准型式;另一种是机械齿轮驱动的输油泵。GW2.8TC型柴油机采用齿轮式输油泵,同高压油泵作成一体。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,齿轮式输油泵齿轮式输油泵用来给高压油泵提供燃油。主要零件是两个在旋转时相互啮合的反转齿轮,见
6、图3。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能保证良好的密封,能防止燃油回流。齿轮式输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。齿轮式输油泵是免维护的。在第一次起动前或油箱内燃油被用尽时,起动前应排出燃油箱系统内的空气。排出空气时,用手动泵压送柴油直到油路中没有空气为止,手动泵是和柴油滤清器做成一体的。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,图3 齿轮泵,1.吸油端 2.驱动齿轮 3.压力端,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,图4 燃油滤清器图,1.手油泵2.出油口3.进油口4.壳体,第二章:共轨系
7、统主要零部件及其工作原理,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,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。柴油中含有可溶性乳状液或者自由水(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。GW2.8TC柴油机带有油水分离器的燃油滤清器,可以把水从水分收集器中排出。随着柴油机使用时间的增加,燃油滤清器的水分收集器水位达到一定高度时,通过自动报警装置报警灯来提示的,驾驶员需进行水分收集器排水作业。,第二章:共轨系统主
8、要零部件及其工作原理,高压部分(油路)共轨系统的高压部分被分成高压发生器(高压泵)、压力蓄能器(共轨)和燃油计量元件(电磁阀)。主要的零部件:配有电磁阀的高压油泵(CP1H型),共轨,共轨压力传感器,喷油器。高压油泵高压油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。高压油泵不断的产生共轨所需的系统压力。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)。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,高压油泵安装在与传统柴油机分配泵相同的位置上。它是通过带轮
9、发兰、带轮、齿带由发动机驱动,其最高转速不超过 3000 转/分钟。高压泵借以低压油路过来的燃油润滑。高压油泵上安装有用来进行压力控制的电磁阀。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 保持较稳定的负荷。16NM 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。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 145Mpa 时,高压油泵仅需要 3.8kw 功率消耗(保证油泵效率接近 90)。,第二章:共轨
10、系统主要零部件及其工作原理,图5 高压油泵CP1,1.带偏心凸轮的驱动轴2.多边环 3.油泵柱塞 4.进油阀 5.电磁阀 6.出油阀7.套 8.去共轨的高压接头 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14.燃油供给通道,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,输油泵将燃油从 油箱泵吸,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。输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(0.51.5bar),高 压泵的柱
11、塞正向下运动时(吸油行程),输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),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输油泵的供油压力时,进油阀又开启,吸油过程又开始。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,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。由于回油箱的燃油是被压缩过
12、的,这部分压缩功不仅对燃油不必要的加热,而且降低油泵的效率。这个问题通过关闭一个油缸的办法得到补偿。当一个油缸被关闭时,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,该油缸被断开。结果,被引入油缸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,一个油缸被断开,高压泵不是连续而是间歇的供给燃油。高压泵的供油率与它的旋转速度成正比例的,与油泵及发动机转速有关。确定喷油泵传动比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踩到底的情况下的发
13、动机燃油量的要求须覆盖全部工况范围。高压泵与曲轴,传动比为 1:2。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,高压泵CR/CP3.2,1=进油2=计量单元/比例电磁阀3=高压联接4=齿轮式输油泵5=出油阀6=进油阀7=多边环8=偏心轴,对于CP3高压泵而言,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。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,进油计量比例阀-结构(M-prop/ZME),1-插座2-电磁阀壳体3-轴承4-带挺杆的枢轴5-带线圈壳体的线 圈6-外壳7-剩余气隙垫片8-磁
14、芯9-O型圈10-带有控制缝隙的 柱塞11-弹簧12-安全元件,进油计量比例阀安装在高压油泵的进油位置,用于调整燃油供给和燃油压值。而其调整 要求受 ECU 控制。进油计量比例阀在控制线圈通电时,仅油计量比例阀是导通的,可以提供最大的燃油。ECU 通过脉冲信号改变高压油泵进油截面积而增大或减小油。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,从齿轮泵来,至高压油泵,至高压油泵,零供油位置,进油计量比例阀工作原理,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,阶跃回油阀,该阀与进油计量比例阀油并联在一起,能使 进油计量比例阀的入口处的燃油压保持恒定这 是保证系统能正常运的先决条件。,第二章:共轨系统主要零
15、部件及其工作原理,0.5Mpa,0.5Mpa,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,初始冷却,回油,冷却与润滑,进油计量比例阀,阶跃回油阀,燃油共轨系统中的高压油泵CP3同高压油泵CP1完全不同。高压油泵CP3的进油计量比例阀安装在进油油路前端,用于调节高压油泵的进油量,高压油泵仅仅给共轨管道中提供必要的高压燃油量。这样设计既可以提高工作效率,又可以减少对燃油的加热。安装在高压油泵上的阶跃回油阀的作用是保持进油计量比例阀燃油进油口处的油压为0.5Mpa。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,阶跃回油阀,进油计量比例阀,齿轮泵,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,CP1H分解图,第二章
16、:共轨系统主要零部件及其工作原理,CP1H高压泵前端安装有齿轮泵,采用与CP1相同的泵盖和注塞套系统,同时采用与CP3相同的进油计量比例阀和阶越回油阀,可以说CP1H集合了CP1和 CP3的共同优点。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,共轨压力传感器为了输出一个相对于给定压力的电压给 ECU,共轨压力传感器必须测量共轨的燃油压力,压力传感器需保证足够的精度和响应速度。共轨压力传感器由以下几部分构成:焊接在压力装置上的集成的传感器部件;装有电子检测回路的印刷电路板;装有电子插入式连线的传感器外壳。燃油通过共轨上的一个小孔流向共轨压力传感器,它的尽头是用传感器膜片密封。有压力的燃油通过一个盲
17、孔到达传感器膜片。一个将压力信号转换为电信 号的传感器部件(半导体装置)被安装在此膜片上,传感器产生的信号被输入一个用于放大拾取信号并将它送入 ECU 的检测回路。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,共轨压力传感器的工作如下:当膜片形状变化时,连接于膜片的电阻层阻值也将改变。系统压力的建立,导致膜片形状变化(近似于在 1500bar 时 1mm),改变的电阻值将引起通过 5v 电桥的电压变化。电压变化范围为 070mv(依赖 于应用压力),并且被放大电路增幅至 0.54.5v。精确的压力测量值是系统准确工作的必要前提,这就是为什么共轨压力传感器在压力测定过程中只有很小的 公差的原因之一。
18、在主要的工作范围,测量精度近似于燃油压力读取值的2。若共轨压力传感器损坏,压力控制阀的触发也失去作用,ECU 将启用紧急停车功能。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,共轨共轨存储高压燃油,参见图6。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。共轨同时起燃油分配器作用。共轨上装有用来测量供油压力的共轨压力传感器及流量限制器。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,图6 共轨,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,进油口,共轨压力传感器,注意:严禁拆卸共轨压力传感器,1缸进油,4缸进油,由高压油泵过来的高压燃油通过高压油管
19、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喷油嘴。燃油压力由共轨压力传感器测量并通过ECU和高压油泵电磁阀调节到所要求的压力值。共轨内部永久充满压力油。高压下的燃油可压缩性被用来产生储压作用,当燃油从共轨送到喷油器进行喷射时,即使喷油量较大,共轨内的压力保持实质上的定值。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,喷油器喷油时刻和喷油量的调整是通过电子触发的喷油器实现的。喷油器由孔式喷油嘴,液压伺服系统和电磁阀组成,见图7 喷油器。燃油来自于高压油路,经通道流向喷油嘴,同时经节流孔流向控制腔,控制腔与回油管路相连,途径一个受电磁阀控制其开关的泄油孔。,第二章:共轨系统主要零部件及其工
20、作原理,泄油孔关闭时,作用于针阀控制活塞的液压力超过了它在喷油嘴针阀承压面 的力,结果,针阀被迫进入阀座且将高压通道与燃烧室隔离,密封。当喷油器的电磁阀被触发时,泄油孔被打开,针阀控制腔的压力下降,作用于活塞顶部的压力也随 之下降。一 旦压力降至低于作用于喷油嘴针阀承压面上的力,针阀被打开,燃 油经喷孔喷入燃烧室。即采用了一套液压放大系统,电磁阀打开泄油孔使得针阀控制腔压力降低,从而产生控制柱塞的上下压差,在压差作用下打开针阀。,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,1.回油管 2.回位弹簧 3.线圈 4.高压连接5.枢轴盘 6.球阀 7.泄油孔 8.针阀控制腔 9.进油口 10.控制活塞
21、11.油嘴轴针 12.喷油嘴 13.针阀承压腔,图7 喷油器,第二章:共轨系统主要零部件及其工作原理,此外,燃油还在针阀和控制柱塞处产生泄漏,这些油通过回油管,会同高压泵和压力控制阀出来的回油共同流回油箱。在发动机运转和高压泵产生压力的状态下,将喷油器工作过程划分为四个阶段:喷油器关闭(有高压时);喷油器打开(开始喷射);喷油器完全打开;喷油器关闭(喷射结束)。这些工作阶段是由于作用于喷油器各零部件的分配力所导致的。发动机停机,共轨中没有压力时,喷油嘴弹簧压力使喷油器关闭。喷油器关闭(自由状态):在自由状态,电磁阀没有通电。泄油孔关闭,电磁阀的回位弹簧使枢轴的球阀顶在泄油孔座上,共轨高压在针阀
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