高压共轨柴油机燃油系统各部组成及其维修

摘要：燃油喷射系统是柴油机的心脏。自20世纪90年代中期以来，柴油机高压共轨燃油喷射系统的开发和应用，使柴油机的动力性能和排放性能得到了进一步的提高，工作噪声进一步降低，大大提高了柴油机的使用性能。通过对柴油机高压共轨燃油喷射系统结构持点及工作原理的了解，对各部组成以及维修进行详细分析和介绍。

关键词：高压共轨柴油机；燃油系统；工作原理；各部组成；维修

中图分类号：TK423文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.030

1结构特点及工作原理

高压共轨系统由电子控制模块（ECM）、高压油泵、燃油油轨和喷油器等组成（如图1）。打开电钥匙开关后，电动输油泵只运转30 s，用于向燃油系统预注燃油。安装在高压油泵上的电子燃油控制执行器阀控制进入高压油泵的低压燃油量，从而控制了高压油泵输入油轨的燃油量。而油轨上的燃油压力控制阀控制着油轨燃油压力，使之保持不变。高压油泵向油轨提供高压燃油与发动机转速无关。电子控制模块通过操纵喷油器电磁阀的开闭，控制发动机的供油量和喷油正时。在燃油系统的低压侧有燃油冷却式ECM冷却板和电动输油泵，燃油从OEM燃油供应管接头进入ECM冷却板，燃油从ECM出来之后，进入电动输油泵。

图1高压共轨柴油机燃油系统结构组成示意图

作者简介：李然捷（1963-），男，山东昌邑人，高级工程师，研究方向：机械五金产品检验、测试，机械、五金产品质量种裁、鉴定，E-mail：lrj001813@126.com。

2ECM冷却板、单向阀和电动输油泵

工作时，ECM冷却板有燃油流过，以便带走热量，冷却ECM。ECM冷却板单向阀的作用是促使燃油向齿轮泵方向流动。如果没有ECM冷却板单向阀，则当电动输油泵运转时，燃油将一直会在ECM冷却板内部循环。单向阀在安装时可能被损坏。若损坏了，当发动机启动困难或输出功率降低（发动机加速无力）时，需要检查该单向阀是否损坏或堵塞了。该单向阀一旦损坏，在齿轮泵进油口处测量的燃油进口阻力会很高。

电动输油泵由ECM控制工作，当钥匙开关转到ON位置时，电动输油泵只工作30 s，以保证低压油路中注满燃油。电动输油泵不会再启动，除非发动机停机后，再次启动发动机，电动输油泵才能再次起动运转30 s。

电动输油泵出现故障会导致发动机工作粗暴、功率降低。燃油经过滤清器后的最大压降应为34 kPa（258 mmHg）左右，当滤清器清洁后，压降会降低。启动发动机，检查电动输油泵工作，应能听到运转的声音。当钥匙开关接通时，输油泵仅工作30 s，然后停止工作。如果输油泵不工作，在钥匙开关接通后，检查输油泵线束上有无9～12 V电压。

3燃油预滤器和燃油滤清器

3.1燃油預滤器

燃油预滤器和手油泵应由原始设备制造商（OEM）负责安装，OEM燃油预滤器用于启动发动机时向燃油系统注油，其运转工作仅30 s，并由ECM控制工作。预滤器过滤精度为10 μm。在燃油预滤器上带有油水分离器，要求驾驶员每天必须排水，尤其是在冬季时，应在收车后及时排除从燃油中分离沉积出来的水，防止隔夜后燃油预滤器结冰，造成启动困难。在进行保养或更换滤芯后，可用手油泵向预滤器中注油。

3.2燃油滤清器

燃油滤清器过滤精度为3 μm，在更换燃油滤清器时，不允许预先注满燃油。在钥匙开关转到ON时，由电动输油泵工作30 s，完成向燃油系统预注燃油。若进行错误操作，向该燃油滤清器注油，会引起发动机燃油系统故障，在维修保养时应予以注意。

4高压油泵

高压油泵的工作原理是：凸轮轴的凸轮圆形凸起在低端时，挺杆组件完全被压缩，这时油泵柱塞可以自由移动。当凸轮继续旋转上升时，滚轮挺杆和油泵柱塞完全接触，在泵油腔内的燃油被加压。压力油打开出口单向阀，与此同时入口单向阀关闭，燃油被泵出高压燃油泵头。

为维修方便，避免更换整个高压油泵总成，将高压油泵外部结构分成四大模块组件，即泵头、EFC（电子燃油控制执行器阀）、泵体和齿轮泵（二级泵），方便维修时部分更换。

5电子燃油控制（EFC）执行器

电子燃油控制（EFC）执行器是一个由PWM脉冲宽度调制信号驱动的开关阀，也就是电磁阀，用于计量进入到高压油泵柱塞油室的燃油量。因此，又叫做常开式滑动套筒比例电磁阀。当没有电流通过执行器时，它被一个弹簧固定在开启位置，允许低压燃油通过它进入高压油泵柱塞油室，这时可以向高压油泵提供最大流量的燃油。当ECM输出脉冲信号改变高压油泵进油截面积，迫使EFC阀关小时，可以减少进入高压油泵的燃油量。

EFC阀由ECM控制开度大小，ECM还控制油轨中的燃油压力，油轨上的压力传感器感应实际的燃油压力，并将压力大小输入ECM， ECM再控制EFC阀的工作。

检修时，当打开点火钥匙开关后再关闭时，应能听到电子燃油控制执行器电磁阀发出的“咔哒”声，用手放在上面应能感到有振动。

用INSITE服务软件可以读取电子燃油控制执行器供油设定值及电子燃油控制执行器占空比和共轨压力控制器供油设定值。测定数值应分别是：占空比，即信号频率，单位是Hz；电磁阀线圈电阻值，约3 Ω左右；ECM输出最大电流，应小于2 A。

当EFC阀失效（如卡滞）不能打开时，会使高压燃油不能进入高压油轨。其故障原因通常为燃油中有杂质，这时应清洗EFC阀。若电子燃油控制执行器与ECM连接线路断路，也会导致ECM对电子燃油控制执行器电磁阀无法控制，发动机会熄火或无法启动。

6齿轮泵

燃油齿轮泵用于从燃油箱向高压油泵输送燃油，在图1所示的柴油机燃油系统结构示意图中可以确切知道齿轮泵（相当于二级泵）的安装位置和它的工作情况。齿轮泵轴和高压油泵驱动轴相连接，并以相同的转速旋转，它们的转速为发动机转速的一半。

齿轮泵驱动轴有双重密封油封，用于分隔泵中的燃油和高压油泵壳体中的机油。在两个油封之间有一个泄油口，用于保障有效的密封。

齿轮泵内的压力调节器设定压力值为12 bar（174 psi），用压力调节器限制在正常工作时低压燃油泵内的燃油压力，齿轮泵正常输出压力为90 psi。

7油轨

高压共轨燃油系统中的油轨是一个很重要的部件，是钢质锻造件，它的工作是用于储存由高压油泵泵入的高压燃油，并由其上安装着的限压阀保持油轨中的压力稳定，防止喷油器供油产生压力波动。当油轨中的然油压力达到1850 bar时，限压阀打开，调节轨压到850～1000 bar范围内。燃油油轨见图2。在油轨上安装有压力传感器和限压阀，这两个部件严禁拆卸，若油轨发生故障，应当更换总成。燃油油轨也不允许对其进行排气操作。对油轨的安装、使用要严格按规定进行。当需要对喷油器进行断缸测试时，需要用专用工具堵住燃油管路进油口，如图2，在进油口上安装的专用工具，是进行断缸测试时用的。在油轨上，某些零部件的安装位置可能不同，如限压阀的安装位置，但其工作原理和所起的作用完全一致。

图2燃油油轨

8喷油器

ECM控制喷油器电磁阀线圈可进行多次喷射，即预喷、主喷和后喷，多次燃油喷射可以抑制缸内有害物的生成，可节能减排。

这种带连接管的喷油器，一般用在重型柴油机直列柱塞泵共轨系统上。在这种喷油器体上有进油孔和回油孔，进油口上连接着进油连接管，回油孔流出的燃油通过汽缸盖的回油道返回燃油箱。其工作原理是电磁阀通过打开球阀，使控制腔泄压打开针阀进行喷射。

喷油器是共轨系统精密度很高的部件，电磁阀线圈控制喷油量和喷油正时。为了保证严格的密封铜质垫圈和O形圈绝不能漏装。在更换喷油器时应同时更换高压燃油连接管，并按照严格的紧固力矩和步骤安装喷油器。否则，会损坏喷油器或导致漏油、发动机油轨燃油压力低和发动机动力不足等故障。

该喷油器电磁阀有很高的响应速度，电磁阀开启、延迟时间均不大于0.2 ms，可以精确满足喷油量和喷油正时要求。

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