电控泵喷嘴柴油发动机拆装检测台架的设计

丁家宝

摘要：汽车专业教学的师生需要系统掌握现代汽车电子控制系统的组成、结构、原理、维修等方面的内容，否则就不能与汽车技术发展相适应。而实践教学中，由于在实车上比较难于设置故障还有演示故障现象等情况。所以，让学生在理解与学习的过程中遇到了一定的困难。为了解决该问题，让学生对新兴的电控柴油发动机系统更直观的理解和掌握，因此，以宝来1.9TDI电控泵喷嘴柴油发动机为基础，设计与制作出可用于拆装测试使用的教学台架。教师在利用台架进行授课时，学生更容易加深记忆与理解，这将大幅高学习效率。

Abstract： Teachers and students of automotive professional teaching need to systematically master the composition， structure， principle， maintenance and other aspects of modern automotive electronic control systems， otherwise they will not be able to adapt to the development of automotive technology. In practice teaching， it is more difficult to set faults and demonstrate fault phenomena in real vehicles. Therefore， students encounter certain difficulties in the process of understanding and learning. In order to solve this problem， let students have a more intuitive understanding and mastery of the emerging electronically controlled diesel engine system. Therefore， based on the Bora 1.9TDI electronically controlled pump nozzle diesel engine， a teaching table that can be used for disassembly and assembly tests was designed and manufactured. shelf. When teachers use the bench to teach， students are more likely to deepen their memory and understanding， which will greatly increase learning efficiency.

关键词：电控泵喷嘴;拆装;检测;台架

Key words： electronically controlled pump nozzle;disassembly and assembly;inspection;bench

中图分类号：S219.031                   文献标识码：A              文章编号：1674-957X（2021）17-0125-02

0  引言

随着我国汽车制造技术水平的提升，对汽车专业技术技能型人才的能力水平有了更高的要求。技师学院的人才培养任务主要是为社会发展培养应用技能型人才，所以在汽车专业教学中，应该以市场需求为导向，调整人才培养模式和教学方法，加强理论教学与实践操作的结合，注重对学生工程实践能力的培养，全面提升学生综合素质和能力。通过可供拆装测试使用的教学台架，能够强化学生理论联系实践的能力，并且在实践中强化学生的创新能力和职业能力，切实提升教学质量。作为汽车职业技术教育教学设备的一个重要组成部分，用于教学的电控发动机实验台在实践教学的过程中发挥了重要的作用。

1  电控泵喷嘴喷射系统工作原理

电磁阀的开闭由ECU根据当前的汽车现况，结合供油MAF直接控制。此外，为达到更好的燃烧效果，每个气缸做功冲程所需的柴油量被分成预喷射和主喷射两部分（预喷射开启压力18.0MPa，主喷射开启压力30.5MPa），预喷射的柴油量很少，先行燃烧的主要目的是为主喷射的柴油提供更好的燃烧环境，主喷射在预喷射开始并完成之后才进行，它们之间的间隔由管喷射的液压机构根据油压大小自行控制。采用该预喷、主喷技术能使柴油发动机达到平稳、高效燃烧的理想状态，且降低燃烧噪声、降低尾气中的有害气体的含量。只有了解了该发动机的结构、工作原理及其他部件的匹配關系后，才能对发动机与台架的连接及台架机械部分进行合理的设计。在此根据台架的设计及测试过程的要求，简要的说明其结构和工作原理，进而设计台架的控制电路并制定发动机拆装测试台架的制作方法。

因为柴油机是压燃式内燃机，其点火方式为利用高温高压空气直接引发柴油燃烧，所以混合气的质量对柴油机发动较为重要。为了提高柴油机的发动效率，就需要提升可燃混合气的质量，主要有以下几种方式可改善混合气质量。第一，选择与汽油机不同的燃烧室型式，主要有直喷式燃烧室和主副燃烧室分开的涡流式、预燃室式分隔式燃烧室，可以利用空气运动促进混合气在燃烧室中均匀分布;第二，利用高效喷射系统产生的高喷射压力，以提升燃油的雾化效果;第三，利用现代信息技术和传感器技术对喷油始点和喷油量进行控制，可有效降低油耗，减少污染物的排放，减低发动机噪声，并提升柴油机的动力。电控泵喷嘴技术可以满足以上要求，以下对电控泵喷嘴的结构、混合气的形成和工作过程做一详细地介绍。

电控泵喷嘴去掉了高压油管，把泵油的柱塞及泵体与喷油嘴部件接连在一起了，泵体上有起柱塞套作用的圆孔部件，柱塞下的高压腔有信道通过电磁阀与低压腔接通。当凸轮推动摇臂使柱塞向下行驶时，如果电磁阀未通电关闭状态，则被推送的油通过此信道和电磁阀泄回低压腔都不会产生高压。如果电磁阀通电关闭状态，则被推送的油将产生高压，这个高压直接传到喷油嘴上，当超过针阀开启压力时，这个时候开始喷油了。

当电磁阀关闭期间，泵喷嘴将持续不断喷油。当电磁阀断电状态，则电磁阀回位弹簧使电磁阀马上打开，高压腔的油泄回低压腔，喷油嘴针阀处于关闭状态，停止喷油。所以喷油量喷油量和喷油量是由电磁阀的通电正时和通电时间的长短控制的。此外，电控系统是由一组传感器、ECU和执行器组成。传感器把柴油机工作的环境条件、工况及驾驶员的主意传给计算机。计算机根据这些信息以及在开发柴油机时存入的匹配数据来计算出正确的通电正时和通电时间，控制执行组件的工作。拆装电子控制单元ECU、传感器和执行器。ECU采集加速踏板位置传感器、空气流量传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器等的信号，并与储存在内部的数据库进行比较分析，计算出发动机当前状态的最佳参数来确定最佳的喷油速率和喷油压力。①空气质量流量传感器：对空气流量进行监测，然后将瞬时获取的流量数据传输给ECU，为燃烧过程控制提供参照依据，可满足排放法规要求。②曲轴位置传感器：主要用于对发动机转速和曲轴位置的检测，飞轮上的信号齿在转动过程中，每次经过传感器时都会产生一个交变磁场，然后利用电磁圈产生的正弦感应电压分析相关数据信息。③加速踏板位置传感器：加速踏板通过转轴与传感器内部的滑动变阻器的电刷连接，当加速踏板位置改变时，电刷与接地端的电压发生改变，ECU将该电压信号转换成加速踏板位置信号，ECU监测加速踏板内部两套滑动电阻，保证输出信号的可靠性。④冷却液温度传感器：冷却液温度传感器一般采用热敏电阻式，用来检测发动机冷却液温度的变化，ECU根据此传感器信号对喷油量及喷油正时进行修正。⑤进气温度传感器：进气温度传感器的结构原理与冷却液温度传感器基本相同，用来检测进气温度的变化，ECU根据此传感器信号对喷油量及喷油正时进行修正。

该拆装检测台架的整体结构的设计包括发动机拆装单元的设计、台架接线电路的设计和控制板面的设计三部分组成。其中，发动机拆装单元的设计又涵盖了发动机翻转架的设计、台架底座的设计、发动机支架的设计、蜗轮蜗杆减速机构的选用及可回收系统的设计五个部分。而台架接线电路的设计是根据控制系统的工作原理设计成短路或断路和对地短路三种情况来对故障进行设置，然后在故障设置箱中设有与电脑端子脚有关的所有故障开关，从而对台架接线电路进行控制。最后再与控制面板相结合来实现就车检测的功能。

该台架所选用的是电控泵喷嘴柴油发动机，由于是柴油机实验台架，设计强度需高于汽油发动机。因此会在台架的总体结构、各个部件的设计、台架材料的选用等方面进行改进与加强。

本台架主要具有供发动机拆装、运行、故障设置和故障检测等的功能，具体如下：①发动机拆转功能。该台架静态时可充分展示发动机的结构、组成及工作原理，使学生能一目了然，印象深刻。此外，也使教师避免了在实车上实施教学的不便，有助于教师实施理论教学和实训教学，又有助于教师实施班级教学和分组教学。②运行功能。本实验台模拟实车工作，可对发动机实施操作运行，使学生能更进一步掌握系统的工作原理，同时也激发了学生对学习的兴趣。③故障检测功能。在实验台上装有自诊断接口及故障检测端子，可以和示波器、万用表、故障检测仪配合使用，非常方便进行故障的检测;在实验台上，可以使用万用表对检测端子的电压、线路的电阻进行测量;实验台也可以与示波器连接使用来分析系统各个传感器、执行器的波形，讓学生在熟悉了各种检测仪器的使用方法的同时还提高了自己的综合诊断能力。

实验台控制面板除了实验台单位的名称之外分为四个部分，第一部分为数字显示仪表。第二部分电控柴油机电路图。第三部分为燃油压力表、真空表、发动机电脑检测点。第四部分为电脑线束插头端子名称和符号说明。

各部件的功用如下：①燃油压力表经常被用来测试燃油系统的压力。②进气压力表用来反映发动机进气的工作压力，可根据不同工况的压力来判断进气系统是否有故障。③组合仪表主要用来显示发动机工作转速、燃油液面、发动机故障灯等。④保险继电器盒用来放置与发动机实验台相关的继电器、保险以便于检测方便。⑤OBDⅡ检测口是用来连接诊断仪，对发动机进行检测。⑥启动开关是用来启动发动机。

2  台架的使用方法

2.1 运行功能的操作方法  具体的运行功能操作方法如下：①准备工作。起动之前，检查实验台冷却液液的面、油箱油量、机油液面以及线路状况，发现异常，及时处理或补充。②如果没有异常之处，打开电源总开关。③操作点火开关，点火开关在“ON”档位置时，电源被接通，控制台的仪表开始指示;点火开关在“START”档位置时，起动起动机，发动机工作。④实验结束后，关闭点火开关后切断总电源。

2.2 发动机故障检测的基本原则  ①由于电子控制系统故障的原因和维修都较为复杂，所以在发动机出现故障，首先对电子控制系统以外的部位进行排查。如果找到故障点，则可避免对传感器、电脑、执行器等复杂部位的检查，可有效提升故障排查效率。②故障排查遵循由易到难的原则，先采用直观检查法进行故障排查，即看、摸、听等方式，对于较为简单的故障可迅速定位。看主要是观察线路和零部件接触部位是否有松动、断裂等现象，油路是否存在漏油现象;摸主要是用手触摸可疑线路连接处的温度，判断是否存在高温现象;听主要是用耳朵或者借助简单的设备听疑似故障部位有无漏气现象，发动机是否存在异响等。直观检查法可快速确定简单故障，如果没有找到故障点，则需使用仪器仪表或者其他专用工具进行深入的检查，同样遵循由易到难的原则。③发动机在使用过程中，可能会受到环境、结构等原因的影响而导致某些部位经常出现故障。所以在故障排查时，可优先检查这些部位，有助于快速定位故障点。如果不是常见故障类型，可对其他部位进行检查，这种排查方式可缩短故障排查时间，提高故障排查效率。④对于电子控制系统的故障，可以通过故障自诊断系统进行监测，当系统监测到故障时就会发出报警信号，故障代码会被同时存储。对于部分故障，在使用故障自诊断系统检查之前，先要读取故障代码，按照代码指示排除故障。如果故障代码指示的故障处理后，发动机故障还存在，或者初始阶段就没有故障代码，需要对发动机进行再次检查。⑤先对发动机故障的表现特征进行分析，然后根据相关的依据以及以往的经验，判断可能引起故障的原因，在此基础上进行故障排查可提高排查的效率。⑥电子控制系统发生故障，可从电压、电阻以及相关参数是否处于正常值范围来判断。所以在维修该型车辆时，应该先做好各项数据的收集和整理工作，在发生故障时能够根据参数范围快速定位故障点。收集和整理参数的途径较多，维修手册、专业书刊，或者对无故障车辆系统进行参数测量，然后记录下来。这些都是汽车故障维修的经验，经验的积累可有效提升故障排查效率。

参考文献：

[1]栾琪文.汽车电控柴油机结构原理与维修[M].机械工业出版社，2006.

[2]张铁军.机械工程材料[M].北京：北京大学出版社，2011.

[3]严安辉，韦忠霞.汽车柴油发动机电控系统原理与检修[M].国防工业出版社，2007.

[4]严安辉，韦忠霞.汽车柴油发动机电控系统原理与检修[M].国防工业出版社，2007.

[5]王海翔.电控泵喷嘴的维修技术研究[J].农机使用与维修，2018（09）：15-16.

[6]王岩.汽车发动机拆装实验室规划设计[J].实验科学与技术，2013，11（04）：153-155.