沃尔沃B4204T11发动机结构与工作原理（三）

2018-06-04王卓

汽车维修技师 2018年12期

关键词：喷油喷油器燃烧室

王卓

8.燃油系统

（1）燃油系统组成（如图48所示）

┃图48

燃油系统主要组件包括：

◆含PCV(压力控制阀)之高压泵

◆燃油导管

◆传感器，燃油压力高压电路

◆喷油器

◆传感器，燃油压力低压电路

◆燃油泵，低压

燃油分配管内的怠速燃油压力约为11MPa，其他负载压力介于2～20MPa之间。为了精确控制在怠速时的喷油，需要相对较高的压力。这是为了在1ms以内的短喷射时间获得正确的预定喷射量。若燃油分配管的燃油压力超过23MPa，高压端的安全阀自动开启，并将燃油送回入口侧（低压侧）。通常燃油压力越高，负载越大。调节原则是基于在ECM中的计算模型。根据驾驶人的扭力要求，会发生以下情况：空气要求→测得的空气量→所需的燃油量→所需的燃油压力→测得的燃油压力→通过喷油正时提供所需的燃油量。传感器（燃油压力、高压侧）位置，如图49所示。

┃图49

该传感器包含在燃油导管中作为一个装置。对燃油导管密封件是一种金属对金属的密封件。

加压燃油在薄膜上作用，进而通过机油针对传感器晶片作用。该晶片将压力转换成5V的电变量，并将当前燃油压力告知ECM。不可从燃油管拆下该传感器。若发生探头故障，必须更换该燃油导管。传感器（燃油压力、低压侧）位置如图50所示。

┃图50

该传感器是由ECM提供5V电源的压阻式传感器。传送至ECM的信号是介于0.5～4.5V的类比电压信号。该信号是给ECM之回应，说明经由PEM之燃油泵控制是否正确。至高压泵之压力约为300～620kPa的相对压力，取决于驱动条件及燃油温度。

（2）PEM（油泵电子模块）（如图51所示）

ECM以12V的PWM信号发送有关所需燃油压力之请求至PEM。PEM随后通过一个12V信号控制该泵转速。

（3）高压泵（如图52所示）

┃图51

┃图52

高压泵安装在真空泵壳体中。高压泵的抽吸作用是通过活塞往复运动来实现。活塞对着具有4个凸角的凸轮滚动。凸轮是由排气凸轮轴所驱动，并同时操作真空泵。凸轮轴转动因而具有4个冲程。凸轮凸角举升高度为4mm。每冲程容量为0.283cm3。高压泵的功能是控制并形成所需要的压力，使得喷油器可以在燃烧室内在一个特定时间段喷射出正确燃油量的燃油。高压泵因而可将燃油加压至燃油分配管，然后通过喷油器把燃油喷射到燃烧室内。高压泵是全不锈钢制造，没有内部的O形圈密封使其格外坚固。该泵可应付高达20MPa的压力。

┃图54

（4）PCV （压力控制阀）（如图53和图54所示）

有效的泵冲程是通过高压泵上的PCV（燃油量阀的高压泵）进行调节，以将正确的燃油量供应至燃油导管。PCV是通过一个12V的PWM信号由ECM进行控制。泵活塞位置是根据来自排气凸轮轴和曲轴位置传感器之信号由ECM进行计算。油箱中的燃油泵可供应高压泵300～620kPa之相对压力。脉冲缓冲器包含一种气体，可通过该脉冲缓冲器在油量方面之相应变化补偿燃油量变化及压力冲击。

进口阶段，如图55所示。

活塞通过弹簧向下移动。活塞上方空间在容量方面有所增加，其中加压燃油借由油箱内的燃油泵经由打开的PCV阀流入。出口阀为关闭状态。该PCV包含一个轴向移动杆件的电动盘管，进而影响阀门。当阀门打开时不供电。当ECM供电给盘管时，阀门会关闭。压力阶段，步骤1，如图56所示。

┃图55

凸轮凸角将活塞向上推动。活塞上方区域在容量方面降低。只要PCV为开启状态，燃油就会流回燃油入口。多余的燃油由脉冲缓冲器保管。由于燃油导管中的燃油压力大于泵内的燃油压力，因此出口阀为关闭状态。压力阶段，步骤2，如图57所示。

┃图56

┃图57

当ECM关闭PCV阀时，压力会在活塞上方升起。当压力超过燃油导管中的压力时，出口阀会打开且燃油会流入燃油导管。通过调节泵有效冲程，燃油导管可供给所需的燃油量，以将压力维持在所需级别。

（5）直接喷射（如图58所示）

┃图58

燃油喷油器是一个高压多孔类型，用电磁阀打开。燃油喷油器的功能是在燃烧室内达到优化的燃油空气混合。由于发动机只进行同类操作，燃油早在进气冲程的阶段（活塞在下降中）就喷射出，这表示喷射流可能有时间与所有空气充分同化/混合，然后再点火，如图59所示。

┃图59

ECM可控制喷油器之喷油正时及喷油长度。喷油器有6个孔。喷油器容量在高性能发动机 B4204T9/T10及中性能发动机B4204T11/T12/T15之间有所不同。喷油器之间的最大流量(静流量)有所差异。B4204T9/T10之数值约为20cm3/s，B4204T11/T12/T15则为17.5cm3/s。这些数值适用于燃油压力为10MPa时。

怠速时的燃油量及喷油时间因而依发电机和交流负载而有变化，但在0.9～1.5ms之范围内，燃油压力介于5～15MPa之间。在最大功率输出时喷油时间为6～7ms，燃油压力为20MPa。在拆下喷油器后，在重新安装前必须将以下组件换新：固定夹、支撑环、O形圈、止动垫圈、密封件（特氟龙）。

在进行更换时，请确保遵守VIDA内之说明。未正确安装的喷油器可能会导致油耗增加因而提高二氧化碳排放量，以及可能导致发动机损坏之燃烧过程中断等。

（6）燃油导管燃油压力（如图60所示）

燃油导管中的燃油压力取决于（如图61所示）：

◆高压泵的容量和速度，亦即高压泵根据ECM之要求供应多少燃油

◆根据所需的燃油压力由ECM所控制的PCV关闭时间

◆喷油量

在每个燃油喷射器上的喷嘴带有6个引出开口。喷射类型命名为多端口喷射。 6个锥形燃油喷嘴中的每一个分别适应燃烧室的情况。

┃图60

┃图61

与单端口喷射相比，多端口喷射的优点在于，可以相对角度和形状，精确设置喷嘴的图案。燃油喷射器的中心定位是指，可以均匀分配燃油且混合物在燃烧室内进行最佳分散。其在下列方面，具有积极影响：

◆废气排放

◆燃油消耗

◆爆震倾向和机油被燃油稀释

用燃油直喷，汽油直接进入燃烧室。带有涡轮的汽油发动机上的直喷使得燃油功效充分发挥，有低转速高扭力，最大功率高。直喷发动机的好处之一是燃烧室内的油气混合气体可以保持相对的低温。这就可以提供更高的阻抗爆震性能，可以用于提供发动机更好的压缩比及/或更高的点火点。直喷式发动机上由于冷却/蒸发而获得较低的温度，这是在燃烧室内进行的。燃油的蒸发降低了温度，增加了加油。蒸发加热是从汽缸气体获得，而不是从进气歧管的管壁，这意味着直喷发动机可以使用高的压缩比。为了将温度降低更多，在燃烧室覆盖阶段（进气阀和排气门同时打开）的阶段，空气会引导通过汽缸，带有正极压力差，因为进气压力高于排气压力。为了进一步冷却，来自前一次燃烧的剩余气体也会清除，否则就会导致爆震。为了达到最大冷却，并保证正确的涡流形成，燃烧室内的几何构成也经过优化。例如活塞顶的设计是在同一操作下把燃油湿化尽量减少（在进气冲程中早喷射），在任何层状操作情况下将燃油气混合体导向火花塞。

9.进气及排气系统

（1）升压系统（如图62所示）

┃图62

来自VEA系列的汽油发动机配备包含仅由一个涡轮（B4204T9/T10/T11/T12/T15）或综合涡轮及压缩机（B4204T9/T10）所组成的升压系统。为使相对而言较小的发动机能在极低转速下提供极高级别之扭力，因而采用由曲轴所驱动的皮带驱动压缩机。压缩机用于低转速时，而涡轮增压器则用于高转速时。该系统可在低转速的情况下产生高级别之扭力。

（2）空气滤芯罩壳（如图63所示）