现代轿车柴油机电控高压喷油系统(三)

文/江苏 范明强

(4)喷嘴模块

由于压电执行器集成在喷油器体中直接控制喷嘴针阀,取消了电磁阀控制式喷油器中间液压传动的控制活塞，从而使得液压传递路线从152mm缩短至42mm，缩短了三分之二以上，最大的喷嘴针阀运动速度可达1.3m/s,要比电磁阀控制式喷油器大约高一倍。

将许多功能高度集成在喷油器体中最小的空间内,必须开发新的喷嘴模块,将喷嘴和控制阀模块的各种不同的功能结合在一起,如图3-20所示。当压电执行器接收到控制信号时，它就会伸长而产生位移，通过液压接杆将伺服阀打开,并将旁通油道关闭，从而使控制室中的压力降低,喷嘴针阀开启。直到控制信号终了，压电执行器恢复到原始长度，伺服阀关闭，并将旁通油道打开，控制室中的压力随之增大，喷嘴针阀也随之关闭。

4.博世共轨喷油系统的发展

1997年，博世公司推出第一代共轨喷油系统，其主要特点是：

① 最高喷油压力为135MPa；

② 采用电磁阀控制式喷油器；

③ 采用CP1型压力可调式高压泵。

2000年，博世公司又推出了第二代共轨喷油系统，其主要特点是：

① 喷油压力提高到160MPa；

② 仍采用电磁阀控制式喷油器；

③ 采用CP3型油量可调式高压泵，提高了系统总效率。

2003年，博世公司进一步推出了第三代共轨喷油系统，其主要特点是：

① 喷油压力保持160MPa；

② 采用最先进的压电直接控制式喷油器，不仅缩小了外形尺寸，而且提高了喷油嘴针阀响应速度，具有更大的控制柔性，喷油量控制精度进一步提高；

③ 采用CP3型油量可调式高压泵。

由于喷油压力的高低是影响燃烧质量的一个重要因素，因此博世公司将此作为最重要的开发重点，首先充分挖掘整个系统的潜力,2005年又推出了喷油压力高达180MPa的第三代高压共轨喷油系统，继而于2007年进一步推出了喷油压力高达200MPa的第三代高压共轨喷油系统。

最新的博世共轨喷油系统的优势在于：在功率提高5%～7%和燃油耗降低3%的同时，原始排放(颗粒和NOX)降低了大约15%～20%，能够满足未来更为严格的节能减排法规的要求，在降低噪声方面同样也显示出明显的优势，因此这种具有众多优越性的第三代共轨喷油系统必将获得迅速的推广和普及。

为了未来的发展，柴油机将继续面临挑战。除了发动机方面的改进措施和废气后处理的技术创新之外，燃油喷射系统始终是达到柴油机发展目标的最关键的技术。柴油喷射技术领域内进一步开发的优先目标是优化机内燃烧过程，其中最重要的是要进一步提高喷油压力，这是现代柴油机降低原始排放最重要的技术措施，而低的原始排放能降低废气后处理的费用。与此同时，通过改善机内燃烧过程，在降低燃油耗的同时，能获得更高的功率收益、低的噪声和良好的行驶舒适性。为此，2008年博世公司又推出了崭新的第四代液力增压柴油喷油器(HADI)共轨系统(图3-21)。它是在喷油器内借助于一个液力增压活塞，将来自共轨的135MPa的系统压力直接增压到250MPa的喷油压力。这就带来了这样的好处：在高压管路中只要维持较低的135MPa燃油压力，因而能大大提高系统的总效率。

至今，博世公司已拥有能满足各种车型达到现在和未来不同废气排放标准要求的全系列共轨喷射系统。整车废气排放的达标还必须配备相应的废气后处理装置，特别是颗粒捕集器和降NOX催化转化器，但是配备与废气排放标准相适应的共轨喷射系统则是最重要的必备的基本条件。

5.博世共轨喷油系统的实际操作

(1)安全规则

共轨喷油系统工作的基本条件是非常高的燃油压力。为了使维修人员对此能有一个深刻的印象，可以这样来比喻：145M Pa的燃油压力大约就相当于一辆中级轿车的重量压在人的一个指甲面积(1cm2)上的压力，可想而知，如此高的压力将会对人身安全产生怎样的后果。因此，维修人员在对柴油机高压共轨喷射系统进行实际操作时，必须一丝不苟地严格遵守几条安全规则，以免受到泄漏燃油高压的人身伤害。

(2)等待时间

原则上，在柴油机运转的情况下，不应对高压共轨喷射系统进行任何操作。在为修理而需打开高压油路之前，必须在柴油机停机以后等候一定的时间，待系统高压消失后才能进行维修作业。对带有压力可调式高压泵的第一代共轨喷油系统而言，推荐至少等候30s，而新的带有油量可调式高压泵的第二代蓄压式共轨喷油系统甚至直到柴油机停机以后5min还能维持高压，决不能操之过急。由于密封不好或过早打开高压接头而泄漏出的燃油都可能对击中的身体部位造成严重的伤害。

(3)安全距离

在对运转的柴油机进行检验(器件调整试验,检测运行实际数据)之前,原则上应在柴油机停机的时候就对相应部位的所有高压密封进行仔细的安全检查。即使没有找出高压系统不密封的部位，在对运转的柴油机进行检验(器件调整试验,检测运行实际数据)的时候，维修人员也应避开紧挨着的危险区域。

此外，值得引起重视的是，携带心脏起博器的人在柴油机运转的时候靠近发动机电控单元和电缆束的距离不得少于30cm，因为以高达100Hz频率控制喷油器所需的大电流产生的强磁场足以损害维持其生命的心脏起博器。

(4)清洁要求

蓄压式共轨喷油系统的部件是由高精密零件组成的,在柴油机运转时它们承受着极高的负荷,因此这种采用精密技术的生产制造必须在绝对洁净的室内条件中进行，因为甚至只有0.2mm的极小尘埃颗粒也会引起部件故障而导致柴油机损坏。

因此，维修人员在操作已打开的高压共轨喷射系统时，应特别注意物件的清洁度。当然，车间里不太可能有洁净的室内条件，但是只要少许细心点，并注意工作场所的各项清洁规则，那么在车间里就能避免这种损坏。

在打开燃油系统之前还应注意以下规则：

① 在燃油系统关闭状态下进行安全检查，是否有损坏和不密封的部位；

② 在打开燃油系统之前，发动机和发动机舱应彻底打扫干净，用高压喷枪清洗时必须将电子器件和接插部位盖住，不能直接冲洗，然后在燃油系统关闭状态下，用压缩空气吹干发动机和发动机舱；

③ 在打开燃油系统后，应立即将易被污垢微粒污染的部位用新的干净的密封罩封住，特别是高压油管拆掉后，应立即用防护盖封住高压油管、喷油器和共轨上的接口以防污染(图3-22)；

④ 工作场所应打扫整洁,尽可能无尘,并避开诸如通风和取暖设备运行时所产生的扬尘气流；

⑤ 在柴油机操作场所附近严禁磨削和焊接工作、修理制动器、启动发动机以及运转制动试验台和测功试验台；

⑥ 工作服和双手必须清洁，必要时应更换工作服，并严禁戴手套操作；

⑦ 所有工作中都只能使用无绒毛的擦布；

⑧ 工作开始之前，应清洗工具和净化工作介质，禁止使用破损和镀铬层龟裂的工具；

⑨ 拆下的部件应在专用的工作室内进行操作。

在操作已打开的燃油系统期间,还应遵守以下规则:

① 清洗拆下的燃油系统部件只能使用新的清洗液和检验液；

② 在燃油系统已打开的情况下,严禁使用压缩空气,剥落的破碎漆皮和隔音材料之类的松散污垢颗粒应远离通风装置，以免在工作场所的空气中飞扬；

③ 在拆装高压部件时禁止使用布、纸板和木材之类的材料，因为它们可能掉下颗粒和纤维；

④ 部件拆下后其接口应立即用清洁合适的防护盖封住，并分品种保存在无尘和防污染的地方；

⑤ 新零件应在装配前不久才从原包装中取出，并应清洗干净后才能使用；

⑥ 拆下的零件必须细心地保存在清洁的密闭容器内。

(5)专用工具

从事共轨喷油系统维修工作的车间,除了一些通用工具和一个合适的电控单元诊断仪之外, 还应配备齐全所必需的专用工具。首先，为了拆卸喷油器和清扫汽缸盖中的喷油器座孔就需要专用工具。根据实际经验，随着使用时间的推移，喷油器会相当牢固地镶嵌在汽缸盖中。假如违反操作规程用过大的螺钉扳手、管子钳或类似的粗笨工具冒险拆卸喷油器，将会导致喷油器损坏。棘手的问题首先是，由于喷油器在柴油机上的安装位置，很难合适地接近它。为此，博世公司开发和组装了一套品种齐全的专用工具(图3-23)，借此能够无损地松开并拆卸喷油器。其中包括以下专用工具：

① 无损松开喷油器的旋转夹具；

② 带有各种抛光挂钩的重锤冲击拉拔器，可用于拆卸喷油器和其他难以接近的发动机结构；

③ 用于去除喷油器座上积炭的清扫工具；

④ 在更换高压进油接头时用于夹紧喷油器的支撑板；

⑤ 一个通用检测线圈，以便能够用来检测喷油器信号和为试验目的而短时间切断某一缸。

(6)共轨喷油系统的检查

当共轨喷油系统柴油轿车用户投诉的时候，原则上第一步应首先充分利用故障诊断仪(图3-24)。将合适的故障诊断仪与发动机电控系统中的故障诊断接口相连，即可调出发动机电控单元故障存储器中的故障码、诊断电控系统中的执行器和传感器、比较它们的实测值与额定值以及其他能进行的检查项目都能指明发生故障的电路及其电子元器件，确诊后必须按照制造厂商的规定排除故障，而决不能擅自拆开发生故障的器件修理后再装用上去，或者换用不符合规格的器件，以免造成更大的损失，这绝对是得不偿失的。特别值得提醒的是，拆装发动机电控系统中任何电子器件时，都必须断电后才能进行操作，否则很容易引起次生故障，甚至损坏其它正常的电子器件。

当然，查找共轨喷油系统故障时，故障诊断仪也并非是万能的灵丹妙药，对系统工作机理和结构及其功能的了解，以及在此基础上良好的分析推理能力也是不必可少的，这样才能使故障查找工作不断地进行下去。如果通过故障诊断仪并没有确诊当前的故障，那么实际故障很可能发生在高低压油路及其相关部件方面，一般可以按照图3-25所示的共轨喷油系统故障诊断流程逐步检查，直至确诊故障部位，并按照制造厂商的规定予以排除。(未完待续)