玉柴电控欧Ⅲ柴油机原理、使用和维护(上)

文/广东惠州商贸旅游高级职业技术学校电控柴油发动机课题组

一、单体泵电控系统的基本工作原理

1.燃油喷射系统

玉柴G6000电控欧Ⅲ柴油机采用目前世界上先进的电控单体泵燃油喷射系统(图1)，包括低压、高压燃油系统。

低压油路部分包括燃油箱、油水分离器、手油泵、输油泵、精滤器、单体泵总成、供油管、调压阀、燃油分配器、燃油温度感应器和回油管等构件，主要任务是将燃油吸入、过滤，并给单体泵提供足量的0.4～0.7MPa的低压燃油；高压燃油系统包括电控单体泵、高压油管和喷油器，主要任务是将燃油加压、分配和喷射。

电控单体泵在控制器ECU的控制下，将一定数量的燃油加压(高达160MPa以上)，并通过单体泵上的电磁阀接收来自ECU的控制指令决定开启或关闭时刻，从而决定各个汽缸当前喷射过程，即喷油压力、喷油量、喷油正时。

2.电控系统

电控系统(图2)是玉柴G6000电控欧Ⅲ柴油机的“神经中枢”，它包括感应器、控制器、执行器和控制线束。

(1)感应器

感应器实时采集柴油机和车辆的运行信息，并将这些控制柴油机运行的基本信息传递给控制器ECU。考虑到对柴油机及车辆驾驶性能的控制，G6000电控欧Ⅲ柴油机电控系统中配置的感应器有柴油机曲轴转速感应器、凸轮轴转速感应器、加速踏板感应器、增压压力感应器、进气温度感应器、燃油温度感应器、冷却水温度感应器以及空调、排气制动、怠速控制等开关。感应器输入信号包括数字信号、模拟信号和脉冲信号。

(2)控制器ECU

控制器ECU是电气控制部分的核心，它集中了柴油机和车辆的控制策略，通过接受感应器等传递的发动机信息，进行分析、判断和处理，并根据预先写入的控制策略和程序，向执行器(单体泵电磁阀等)发出驱动信号。除了管理喷油以外，ECU还具有其它一些功能如故障诊断、网络通讯、标定与监测等。

(3)执行器

执行器主要有6个单体泵电磁阀、排气制动阀、风扇控制、水温过高指示灯和故障指示灯等。

(4)控制线束

控制线束是连接感应器、各种开关、蓄电池以及执行器与E C U之间的“桥梁”。正在运行的柴油机及车辆的一些机械参数和热力学参数通过感应器转化为电信号，然后经相应的线路传送到ECU，ECU的输出信号也必须通过相应的线路到达执行器。这些线路的线径均根据信号特性进行计算和选择，以尽可能减小线阻对信号的影响，同时所有线路的封装均采用汽车专用标准，具有耐高温、耐腐蚀的特性，有的还必须采用特殊的封装，如曲轴转速感应器和凸轮轴转速感应器采用双绞线，蓄电池的电源线和地线的线径较大。同时，为了减轻ECU的负担，外围控制电路采用控制继电器实现“小电流控制大电流”，因为一些外部电器设备如启动机在接通瞬间会产生浪涌电流，而在断开时又会因存在电感而产生很强的电弧，如果由ECU直接控制将会使其结构变得复杂，并影响工作的稳定性和可靠性，严重时可导致ECU烧毁。

3.低压燃油管路

低压油路部分包括燃油箱、油水分离器和手油泵、输油泵、精滤器、单体泵总成、供油管、调压阀、燃油分配器、燃油温度感应器和回油管等构件。从油路的作用和位置可分为进油系统和回油系统(参见图1和图3)。

(1)进油系统

燃油箱中的燃油在输油泵的吸力作用下，经过油水分离器和燃油分配器，到达输油泵的入口处，然后在输油泵压力下经燃油精滤器被送至单体泵总成油道。单体泵总成和燃油必须很干净，否则会引起单体泵电磁阀和柱塞卡死、密封不严以及喷油器堵塞等现象，所以对于精滤器的等级要求较高(3～5 m)，这样可充分过滤掉燃油中的杂质。输油泵理论输流量为7～9L/min，供油压力为0.4～0.7MPa。

(2)回油系统

回油由三部分组成，分别是①喷油器回油，主要是喷油器的泄漏燃油，一般情况下较少，通过喷油器回油总管经燃油分配器返回燃油箱；②单体泵总成泄漏回油，即燃油通过单体泵总成密封圈的泄漏燃油，正常情况下该泄漏量很小，在低速时几乎没有燃油泄漏，在高速大负荷时最多为滴状，这部分燃油通过回油管经燃油分配器回到输油泵入口；③燃油调压阀回油，为了防止输出燃油压力过高(如油道堵塞等)引起输油泵的过载，在输油泵的出口处安装有一安全阀(单向球阀)，当燃油压力大于0.4～0.6MPa时，安全阀打开，燃油通过回油管经燃油分配器返回到燃油箱，从而保护输油泵。

4.单体泵总成润滑管路

单体泵总成采用柴油机机油强制润滑，不需要维护保养，但在初次使用或长时间停机后，应向单体泵凸轮室加注一定量的润滑油(从凸轮轴检测窗口加入)。润滑油通过柴油机的循环系统对单体泵总成进行强制冷却，如图4所示。

二、电控系统的主要零部件

1.电控单体泵

玉柴G6000电控欧Ⅲ柴油机采用了6个Delphi电控单体泵，其特点如下：①可产生高达200MPa的喷射压力；②挺柱滚轮总成独立；③控制喷油的电磁阀集成在单体泵体内；④具有单个单体泵的独立电控特性；⑤采用柴油机机油和燃油强制润滑和冷却；⑥单体泵具有良好的一致性和100万千米的耐久性；⑦可快速安装与拆卸；⑧满足欧Ⅲ排放要求；⑨具有良好的整机性能。

每一个电控单体泵的电磁阀接插件上均有唯一的电控修正码，在应用前必须输入相应的控制器，以保证系统对各缸供油控制的精确性。单体泵挺柱滚轮总成(图5)安装时要注意导向槽和润滑油道的方向，并与单体泵保持正确的安装关系。

单体泵通过两个螺栓(M10x50)压紧并安装在单体泵室上，每个螺栓的上紧力矩为60Nm，螺栓的材料和长度要按规定选用，不能随意更换，否则会引起单体泵固定不牢固，同时要注意单体泵上的三个“O”型密封圈是否正确和完好，以保证燃油和润滑油的良好密封。单体泵安装与拆卸时要将凸轮轴转至该缸的最低点，以减小安装螺栓的力矩。高压油管与单体泵出油口的连接采用锥面密封，并由一个螺母锁紧。

需要特别注意的是，电控单体泵及挺柱滚轮总成在安装前要保持良好的清洁度。电控单体泵属于高技术的精密元件总成构件，当发生故障时，不要随意拆装，应通知玉柴维修人员修理。

2.单体泵室总成

单体泵室总成(图6)是欧Ⅲ电控柴油机的“心脏”，包括电控单体泵及挺柱滚轮总成、凸轮轴、输油泵、燃油温度感应器、泵室、连接板、隔圈、止推圈、驱动齿轮、凸轮信号盘以及相关零部件。

单体泵室总成的主要功能是提供足够流量和压力的燃油并通过高压油管输送到喷油器，向各缸喷油。

在单体泵室上有燃油进油油道、燃油泄漏回油油道、空气平衡通道，在泵室的上端面靠近1#单体泵处有一个放气螺栓，用于泄放燃油系统管路气体，在启动前旋松该放气螺栓，连续压按油水分离器上在的手油泵，放气2min左右直到无气泡出现，再拧紧放气螺栓，在泵室的回油管路上还装有压力调节阀，当输油泵供油压力超过0.5MPa时自动打开，以保证燃油压力在安全范围。

泵室上有润滑主油道及各部件润滑油道、润滑油回油油道，包括凸轮轴衬套润滑、挺柱滚轮润滑等，同时对单体泵室进行强制循环冷却。泵室上有两个观察窗，其作用是供凸轮装配、检查以及凸轮室清洗用。

电控单体泵按1-6的顺序安装在泵室上(从驱动端看)，在泵室的中部对应6个单体泵有6个挺柱滚轮导向螺栓，螺栓的长度不能随意更换，否则会损坏单体泵，同时必须保证良好的密封和固定。输油泵流量为7～11L/min (油泵转速1100r/min时)，供油压力为0.4～0.7MPa。

单体泵室总成的组装要在特定的环境下进行，以保证总成的清洁度，一般不允许随意拆卸和更换单体泵等关键零部件。对于输油泵、调压阀、温度感应器、油管等更换和拆卸时要注意清洁和安装间隙。

3.喷油器

玉柴欧Ⅲ电控单体泵柴油机采用机械式喷油器(图7)，主要由喷油器壳体、喷油器偶件和调压弹簧等组成。喷油器的开启压力由调压弹簧的预紧力确定，喷油器在喷油器试验台上检查开启压力，喷射形状及雾化应正常，不得有滴油现象。喷油器的外部尺寸和安装方式与欧Ⅱ柴油机相同。该喷油器具有以下特点：①采用特定材料和工艺加工制作的机械压力式喷油器；②最大耐压200MPa；③多孔、小孔径，喷油雾化性能好；④起喷压力27.5MPa且可调。

4.高压油管

玉柴欧Ⅲ电控单体泵柴油机采用专用高压油管(图8)，其具有以下特点：①采用专有材料，表层镀锌8 m，并经铬酸盐处理；②锁紧螺母为M14x1.5，上紧扭矩为60Nm；③规格为外径6.3mm，内径1.8mm，长度；④正常工作时的最高压力180MPa。

5.燃油滤清器

由于玉柴欧Ⅲ电控单体泵柴油机对燃油清洁度要求较高，故采用了两级燃油滤清器，即安装在车辆上的预滤器和安装在发动机上的精滤(图9)。预滤器清洁度能力为25 m，精滤清洁度能力为3～5 m。 (未完待续)