玉柴高压共轨系统维修柴油机培训材料.docx

玉柴高压共轨系统维修柴油机培训材料.docx

《玉柴高压共轨系统维修柴油机培训材料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《玉柴高压共轨系统维修柴油机培训材料.docx（50页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

玉柴高压共轨系统维修柴油机培训材料

共轨系统概述BOSCH高压共轨技术

柴油共轨系统特性

传统柴油喷射系统其压力的产生与喷油量跟凸轮与柱塞联系在一起，喷油的压力随着发动机转速与喷油量的增加而增加。

这种柴油系统已经无法满足日益严格的排放法规和降低油耗的愿望。

共轨系统（CommonRailSystems，简称CRS）将燃油在高压下贮存在蓄压器（高压油轨）中，从本质上克服了传统柴油机喷射系统的缺陷，其特性有：

喷油压力的产生不依赖于发动机转速与系统喷油量，可根据发动机不同的工况灵活控制喷射压力和油量，从而实现低转速高喷射压力，达到低速高扭矩，低排放及优化燃油经济性的目的。

通过电子控制单元算出理想的喷油量和喷油时间，再由喷油器精确地喷射，甚至多次喷射。

更高的系统压力，更好的排放能力，更低的燃油消耗

柴油共轨系统组成

柴油共轨喷射系统由液力系统和电子控制系统构成。

其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。

液力系统 

低压液力系统

—油箱

—输油泵

—燃油滤清器

—低压油管

高压液力系统

—高压泵

—高压油轨

—喷油器

—高压油管

电子控制系统（ElectronicDieselControl，简称EDC）

—传感器

—电控单元（ElectronicControlUnit，简称ECU）

—执行器，包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、

增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等

—线束

其中，喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。

轨系统示意图

喷油器

喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。

共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号，再由电磁阀控制。

高压泵

高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态，以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。

高压油轨

高压油轨的作用是存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。

高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。

电控单元

电控单元就像发动机的大脑，它收集发动机的运行工况参数，结合已存储的特性图谱进行计算处理，并把信号传递给执行器，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。

玉柴博世BOSCH高压共轨系统维修柴油机培训材料

对电控发动机的几点说明

1、国III发动机的一些零部件在外观上与欧II发动机相同或相似，如喷油器、高压油管、柴油滤清器等，严禁用其它型号的零部件替换。

2、保持国III发动机燃油系统的清洁非常重要，否则会导致燃油喷射泵柱塞及喷油器磨损。

3、对于维修来说，电控系统零件我们没办法进行拆修，只能更换。

4、丰富的国II柴油机维修知识和经验对国III柴油机的维修非常重要，国III柴油机的工作原理和国II柴油机差不多，只是国III柴油机用电控技术来控制供油，并非想象中的那么神秘。

经过适当培训后也可以来维修国III柴油机。

5、不是所有的故障都出在电控系统上。

6、故障诊断仪只能检测到电控元件出的故障，并不能直接检测到机械故障，可通过相关参数变化来推断大致故障部位。

7、并非所有故障都要通过故障诊断仪进行判断。

一、BOSCH共轨电控发动机原理介绍：

说明

l       电控喷油器根据ECU发出的喷油指令脉冲进行喷油

Ø       喷油始点由指令脉冲起点控制

Ø       喷油量由指令脉冲的宽度控制

Ø       可以实现多次喷射

l       喷油压力为共轨压力

Ø       共轨压力可以由ECU发出的共轨压力指令由高压供油泵控制

Ø       共轨压力是闭环控制

2、高压共轨控制常用策略：

1.        起动控制策略

2.        怠速控制策略

3.        油门油量标定及其实现

4.        热保护控制策略

5.        冒烟极限

6.        燃油预喷

3、油路走向原理图：

l         CP3.3油泵:

适用于玉柴4E、4G、6J、6A、6G等中型系列博世共轨发动机

燃油主要走向：

油箱→粗滤（手油泵）→燃油分配器→输油泵（在高压油泵后端）→细滤→高压油泵→共轨管→喷油器。

低压管路典型技术参数

二、电控发动机电控元件及油路部分部件功能介绍：

2．1齿轮传动系统

齿轮间隙及记号对正：

1．齿轮驱动系统相对于原国2机型:

增加了喷油泵惰齿轮组件及凸轮轴信号盘

2．安装时应保证各齿轮间的齿侧间隙0.07 ～0.25mm;

3．应保证各齿轮的轴向间隙为0.08～0.2mm;

4．曲轴正时齿轮,正时惰齿轮,凸轮轴正时齿轮有严格的正时对准记号,请注意对正;

5．燃油喷射泵齿轮无正时记号,无正时要求。

2.2高压油泵

2.2.1 CP3.3油泵的介绍（CP3.3泵适用于4E、4G、6J、6A、6G）

l      3-缸径向柱塞高压油泵；

l      集成燃油计量单元MeUN，并由

l      集成ZP18齿轮输油泵；

l      燃油滤清器位于齿轮泵压力端；

l      采用燃油润滑；

l      不允许承受轴向力；

l      驱动速比（增速）：

4E/4G/6G：

4/3；6J/6A：

7/6；

l      高压油泵理论供油速率：

1.087cm3/rev；

l      最大允许轨压：

1600bar；

l      泵额定转速：

3800r/min；

l      逆时针旋转（从驱动端看）。

2.2.2 CP3.3油泵的安装

1．应小心移出包装箱，不能握住高低压连接口MPROP等低强度部件，而只能握住泵的壳体；

2．非必要时，安装中不能去除泵上的各种防护套；

3．用3颗螺栓安装在油泵联结板上；

4．油泵联结板安装在齿轮室盖板上；

5. 高压泵齿轮安装力矩（100～110）N.m,无正时要求；

6．仅在泵已装在发动机上、且要连接低压油管时才允许去掉其防护套；

7．安装连接高压油管前才能去除其防护套且应立即安装好高压油管。

其拧紧扭矩见图纸。

8. 特别强调:

不允许使用起动机拖动来进行排除油路空气!

9．泵不允许“干转”，转动前必须加入60ml燃油且排除内部空气；

10．完成机械安装后才进行电气接口的安装

2.2.5CP2.2油泵的介绍（适用于6L、6M、6K）

l        直列双柱塞高压油泵；

l        集成燃油计量单元MeUN，并由之控制轨压;

l        集成ZP5齿轮输油泵；

l        燃油滤清器位于齿轮泵压力端；

l        采用机油润滑；

l        驱动速比（减速）：

6L/6M/6K：

 1:

2

l        高压油泵理论供油速率：

           4.524cm3/rev；

l        最大允许轨压：

1600bar；

l        泵额定转速：

1400r/min；

l        逆时针旋转（从驱动端

2.2.9燃油计量单元 MeUN

l        控制进入柱塞的燃油量，从而控制共轨管压力

l        比例电磁阀

l        PWM控制（165～195Hz）

l        线圈电阻：

2.6~3.15欧姆

l        最大电流：

1.8A

l        缺省状态：

全开（limphome）

失效策略

l        进入条件：

ECU判断MeUN驱动失效

u        MeUN损坏

u        驱动线路的开路/短路引起

l        ECU处理措施

u        点亮故障灯

u        产生故障码P0251P0252P0253P0254P025CP025D

u        控制器将加大高压泵的供油量

u        燃油压力超高、泄压阀被冲开

u        诊断仪显示轨压位于700---760bar范围，随转速升高而增大

u        限制发动机转速（小于1700rpm，通过控制喷油量实现）

u        在限制范围内，油门仍然起作用

l        其它

u        关闭点火开关后，燃油压力泄放阀关闭，回复正常

u        如发动机启动过程已进入此策略，仍能起动且没有明显感觉

燃油计量阀失效情况及判断

l      一旦燃油计量阀失效，油轨上的泄压阀将被强行冲开，此时可以明显感觉回油管温度很高

l      一旦出现燃油计量阀失效，则必须进行整个高压油泵的更换，不允许自行更换燃油计量阀

2.2.10高压泵系统初始充油与排空

l        在对高压泵初次充油时，由于其齿轮输油泵内有空气而导致供油不足，应该采用附加的输油泵对其供油

l        该附加的输油泵可以是：

Ø            加装在整车上的一个起动辅助输油泵

Ø            加装在整车上的一个手油泵

Ø            或在生产线上的一个辅助输油泵

l        在所有运行的环境压力下，高压泵总成CP3/ZP的最小供油压力为2bar。

最大压力为6bar（对CP3/ZP18.1或ZP18.3）或4bar （对CP3/ZP18.4或ZP18.5或ZP20）。

注意依此选择滤清器上的手油泵。

l        车上排空建议：

松开柴滤出口油管，压动手泵直到柴滤出口有燃油流出至无明显气泡状态

2.3喷油器

2.3.1喷油器介绍：

l        最大喷油压力：

1600bar

l        喷嘴：

mini-sac-hole

l        多孔喷油嘴

喷油器工作过程

2.3.2喷油器的安装与拆卸：

一．洁净度

u  喷油器对杂质敏感，必须保持洁净！

u  所用防护套仅在装配前才能去掉

二．喷油器的安装五步法

1.    将喷油器导入气缸盖孔

Ø      要求对准、无特别阻力

Ø      推荐的力：

1～2kN

2.    将喷油器压板完全松开，使之不受力

3.    将高压连接管装入，预紧至3.5~8kN

4.    拧紧喷油器：

u  上紧至规定的压紧力

u  任何情况下不能超过15kN（压板螺帽拧紧力矩47～55N.m）

u  过高的压紧力会造成喷油量变化

5.    拧紧高压连接管拧紧力12～22kN

6.    安装时O型圈只能使用一次

7.    任何损伤均不允许

喷油器特性参数：

l            高速强力电磁阀

l            工作电压：

24V

l            提升电压：

 UBoost ＝48V

l            工作电流：

提升电流：

IBoost ＝25±1A

             保持电流：

IHold  ＝12±1A

l            线圈静态电阻：

230mΩ

l            电磁阀开启时间：

110±10 μs

l            电磁阀关闭时间：

30±5 μs

l            集成在喷油器体内

2.4共轨管

2.4．1共轨管的作用

l        积累和分配高压燃油

l        降低压力波动

Ø            由于柱塞的间歇性供油

Ø            由于喷油器的短暂喷射

2.4．2共轨管结构

2.4．3共轨管的安装与拆卸

l        安装

u    小心轻放，安装前任何损伤均不许再用

u    所用防护套仅在装配前才能去掉

u    安装引起的最大允许轴向力：

25kN

u    跛脚回家期间燃油温度将升高50℃（与共轨管内温度相比），附近零部件设计应能承受此温度。

u      回油管管长应小于200mm

l        拆卸

u        发动机运行时不允许装拆

u        拆卸前确认共轨管内压力回落至环境压力

u        拆卸后必须换装新密封垫片或密封件

u        共轨管安装法兰在装拆过程中最大受载为120Nm

l      共轨管安装顺序：

u        将各缸喷油器安装至指定扭矩

u        用手拧紧共轨管安装法兰至2～3Nm

u        用手将各缸高压管拧紧至3±1Nm

u        将共轨管拧紧至指定扭矩

u        将各缸高压油管喷油器端螺帽拧紧至指定扭矩

u        将各缸高压油管共轨管端螺帽拧紧至指定扭矩

u        安装高压泵至共轨管的高压油管并分2次拧紧至指定扭矩

2．4．4轨压传感器：

l           集成在共轨管上

l           最高压力为1800bar

l           良好的线性度、重复性和精度

l           接插件：

三个输出端子，信号，地， 5Vref

轨压传感器失效模式及策略：

2.5带水分离器的滤清器（预滤器）

共轨系统需要的滤清器质量要求：

2.6控制器ECU

2.6.1外观图：

适用于玉柴4E、4G、6J、6A、6G、6L、6M、6K等中重型系列博世共轨发动机，只是硬件通用

2.6.2接插件的引脚定义：

接插件1的引脚定义

接插件1的引脚定义

接插件2的引脚定义

接插件2的引脚定义表

接插件3的引脚定义

接插件2的引脚定义表

2.6.3 ECU特性参数

l         型号：

 EDC7UC31

l          特性参数：

u            工作环境：

 -30～105 ºC  （安装在发动机上时要求燃油冷却）

u            工作电压：

24V（9～32V ）

u            接插件：

141Pins（16＋36＋89）

u            尺寸：

248×206×54mm3

u            ECU壳体要求与车身绝缘良好

u            ECU的8个固定螺栓扭矩：

10±2Nm

l          优点

u            结构紧凑、兼容性好

u            低功耗，稳定的I/O

u            功能强大的微处理器，容量大

u            安装在发动机上振动小

u            经过热冲击、低温、防水、化学、盐腐蚀、振动、机械冲击、EMC试验

2.6.4 ECU功能

l         喷油方式控制

u          高达5次喷射（现只用2次）

l         喷油量控制

u          预喷油量自学习控制

u          减速断油控制

l         喷油正时控制

u          主喷正时

u          预喷正时

u          正时补偿

l         轨压控制

u          正常和快速轨压控制

u          轨压建立和超压保护

u          喷油器泄压控制

u          轨压Limphome控制

l         扭矩控制

u          瞬态扭矩

u          加速扭矩

u          低速扭矩补偿

u          最大扭矩控制

u          瞬态冒烟控制

u          增压器保护控制

l         过热保护

l         各缸平衡控制

l         EGR 控制

l         VGT 控制

l         辅助起动控制（电机和预热塞）

l         系统状态管理

l         电源管理

l         故障诊断

2．7 传感器 

BOSCH共轨系统传感器列表：

序号名称功能描述

1曲轴传感器精确计算曲轴位置，用于喷油时刻、喷油量和转速计算

2凸轮轴传感器判缸和曲轴传感器失效时用于跛脚回家

3进气温度传感器测量进气温度，修正喷油量和喷油正时，过热保护

增压压力传感器监测进气压力，和进气温度一起计算进气量，与进气温度集成在一起。

4冷却水温传感器测量冷却水温度，用于冷起动、目标怠速计算等，同时还用于修正喷油提前角、过热保护等

5共轨压力传感器测量共轨管中的燃油压力，保证油压控制稳定

6油门位置传感器将驾驶员的意图送给控制器ECU

7车速传感器提供车速信号给ECU，用于整车驱动控制，由整车提供

8大气压力传感器用于不同海拔高度校正喷油控制参数，集成在ECU中

2．7．1曲轴/凸轮轴传感器

一、特性参数

l         二者同型号，以后只叙述其中之一。

l         可变磁阻式（VR）。

l         两个输出端子

l         空气间隙：

0.5～1.5mm

l         输出电压：

≥1650mV@1.8mm，416rpm ± 1%

l         静态电阻值：

   Rw=860Ω± 10%@20℃

l         线圈阻抗随温度变化关系：

             k=1+0.004（tw-20°C）

             Rw=f（tw）=Rw（20°C） × k

l         感应系数：

370 ± 60mH@1kHz

l         工作环境：

-40～120ºC

l         安装螺栓：

M6×12 （DIN912-8.8）   扭矩：

8±2Nm

l         传感器长度（tiptobracket）：

总长度：

   67.9 ± 1mm

传感器直径：

17.6～17.95mm

曲轴/凸轮轴传感器                                        插接件

二、主要功能：

l         相关控制策略：

u    判缸；

u    瞬态转速计算；

u    喷油时刻计算；

u    喷油脉宽（喷油量）计算；

三、常见故障及处理：

四、相位关系图示

相位关系：

适用于玉柴4缸机

l           发动机处在一缸压缩上止点时：

Ø        凸轮轴相位传感器应该指示到凸轮轴信号盘多齿后27°（凸轮转角）的位置；

Ø        曲轴传感器应该指示到曲轴信号盘缺齿后的第19个齿（参见图中齿的编号），或缺齿后108°（曲轴转角）的位置

l         不方便确认一缸压缩上止点时可先按以下办法初步判断：

Ø        凸轮轴传感器对准凸轮信号盘的多齿时，曲轴信号传感器应对准曲轴信号盘缺齿后的第10齿，反过来则不一定有这种关系

Ø        注意：

该办法只能识别凸轮轴和曲轴信号盘间的相位关系，不能识别凸轮轴和曲轴信号盘与实际发动机上止点的关系

适用于玉柴6缸机

l     发动机处在一缸压缩上止点时：

Ø      凸轮轴传感器应该指示到凸轮轴信号盘多齿后81°（凸轮转角）的位置

Ø      曲轴传感器应该指示到曲轴信号盘缺齿后的第36个齿（参见图中齿的编号），或第2个齿后210°（曲轴转角）的位置（图中所示标注150°＝360°-210°）

l      不方便确认一缸压缩上止点时可先按以下办法初步判断：

Ø      凸轮轴传感器对准凸轮信号盘的多齿时，曲轴传感器应对准曲轴信号盘缺齿后的第9齿，反过来不一定有这种关系。

Ø      注意：

该办法只能识别凸轮轴和曲轴信号盘间的相位关系，不能识别凸轮轴和曲轴信号盘与实际发动机上止点的关系

2．7．2增压压力及温度传感器

一、特性参数

l         集成NTC温度传感器和压力传感器；

l         四个输出端子，参见左下图；

l         工作温度范围：

-40～130°C

l         工作压力范围：

50～400kPa

l         输出电压：

（0.3±0.5）～（4.8±0.5）V

l         方向：

带有密封圈的气孔向下（在垂直方向± 60°内）

l         安装螺栓：

M5 （DIN84 或 912）

           拧紧力距：

：

6～10N.m

l          电阻：

2.5kΩ± 5% @20℃

二、主要功能：

n进气流量计算

u    冒烟限制

u    增压器保护

u    进气温度过热保护

u    高原补偿 

三、常见故障及处理：

2．7．3冷却水温度传感器

一、特性参数

l     热敏电阻式NTC

l     感应元件为外壳屏蔽

l     两个输出端子

l     接插件锁紧方式

l     工作电压：

5 ± 0.15V

l     工作环境：

 -40°C ～ +140°C

l     静态电阻：

2.5kΩ±6%@20℃；

       0.186kΩ±2%@100℃

l     传感器体材料：

黄铜

l     六角螺栓：

19mm

l     螺纹尺寸：

M12x1.5

l     最大允许拧紧扭矩：

25Nm

二、主要功能：

l  喷油量修正

l  喷油正时修正

l  起动控制（冷、热）

l  目标怠速控制

l  过热保护

三、常见故障及处理：

2．7．4油门位置传感器

一、特性参数

l 双信号输出，比例式（ P1，P2 ）

l   6输出端子，参见左下图

l   工作温度：

-40～85℃

l   工作电压:

  UBi=5V±6%    i=1,2

l   工作电流:

  IB1+IB2 ≤20mA

l   信号电流:

   ISi,max=0.52mA    i=1,2

l   短路保护:

U=16V  t=20min

l   传感器的输出误差＜±1.5％VCC

l   传感器的同步性误差＜1.5％VCC

二、主要功能

n 扭矩控制（油量控制）；

u   怠速控制（高、低怠速）；

u   减速断油控制；

u   Limphome控制

三、常见故障及处理：

2．7．5车速传感器

l      控制器对车速信号要求：

Ø      频率f＝0～1.5kHz；

Ø      低电平输入电压：

0.1～3.8V；

Ø      高电平输入电压：

4.7～10.5V 。

l      目前玉柴建议选用上海耀通电子仪表有限公司生产的霍尔传感器:

Ø      型号：

YT316B

Ø      安装：

M22×1.5

Ø      特征：

每转8个脉冲

参考电压：

DC8V

2．8 指示灯

l            指示灯含故障指示灯、冷起动指示灯等

l            指示灯可以采用白帜灯泡，或发光二极管，由整车厂确定

l            白帜灯泡技术要求：

Ø  功耗@27V：

0.4～2.5W；

Ø  额定电流：

4.5～125mA；

Ø  电流≤1mA时，不允许灯泡发光；

Ø  允许的最大瞬间冲击电流：

900mA。

l            发光二级管技术要求：

Ø  额定电流：

16mA（3.8～23mA）；

Ø  额定电压