博世Bosch-VP44电控燃油喷射系统培训教材Word文档格式.doc
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控制单元根据加速装置的位置控制最佳喷油量,因此当踩下油门踏板时可增加扭距,从而提高了动力。
8.减少发动机排放
在加速时发动机的功率会提高,喷射的燃油量也会增大,通常过多的燃油会产生油烟。
VP44喷油泵可以精确地将喷油量平稳地控制在某一范围内,既不会产生油烟,也不会影响加速性能。
9.不需要附加设备
不需要诸如增压补偿器和膜盒式补偿器之类的附加设备,因为控制设备可以根据各个传感器的信号进行补偿。
这可以使喷射泵的结构更加“简洁”。
10.自诊断功能
系统中附带了自诊断功能。
这种功能可以显示故障代码,以便于诊断出现的故障。
二.燃油系统
1.VP44喷油泵2.喷射泵控制单元(PSG)3.发动机控制单元(ECM)4.喷嘴5.滤油器6.油箱
燃油管路系统环绕在径向柱塞分配喷射泵的周围,包括油箱、供给泵、滤油器、喷油器总成和连接这些部件的管路。
油箱中的燃油首先经过滤油器,然后由喷油泵中的内部供给泵通过进油口供给到喷射泵中。
滤油器用来过滤燃油,而底部的脱水器则用来从燃油中脱去水分。
从进油口吸入的燃油由喷射泵内部的供给泵加压,然后通过控制燃油流向的高压电磁阀的阀针供给到柱塞室。
输送到柱塞腔的燃油通过径向柱塞进行加压。
此时,燃油压力正好与泵的转速成比例。
当燃油压力超过指定的压力时,多余的燃油通过调节阀流回燃油入口。
高压燃油的最佳喷油量是指按最佳喷射速度,由泵控制单元(PSG)控制的高压电磁阀和正时控制阀(TCV)供给到喷嘴总成时的压力。
三、控制系统
VP44电控燃油喷射系统使用两个控制模块进行完全控制。
这两个模块分别是发动机控制模块(ECM)和泵控制单元(PSG)。
PSG=PumpenSteuerGreat(德语)。
泵控制单元(PSG)从泵内部的传感器接收信号,然后确定凸轮环旋转角、泵速度和燃油温度等信息。
然后,这些信息值与发动机控制模块(ECM)发送的所需值(如所需的喷射正时和所需的喷油量)进行比较。
发动机控制模块(ECM)处理所有发动机数据以及从外部传感器接收到的有关周围环境的数据,以便确定如何调整发动机。
发动机控制模块(ECM)和泵控制单元(PSG)之间通过CAN总线系统交换数据。
由于具有两个独立的控制模块。
这样可以防止产生干扰信号。
两个控制模块之间的信息交换通过两种方式进行,分别是通过模拟信号引线和通过CAN总线来交换信息。
第二节 VP44电控燃油喷射泵的组成及结构
一.VP44电控燃油喷射泵的组成
VP44电控燃油喷射泵主要由低压燃油系统、高压燃油系统、正时设备和泵控制单元(PSG)等组成。
二.低压燃油系统
低压燃油系统组成
1.燃油吸入2.调节阀3.溢流阀4.供给泵5.到油箱
低压燃油系统主要由供给泵、调节阀和溢流阀组成如图所示。
低压燃油回路必须为高压燃油回路提供充足的燃油。
1.供给泵
供给泵是靠传动轴驱动的,主要作用是将燃油从油箱吸入并输送给高压泵。
供给泵主要由转子、叶片和衬环等组成。
如图所示,转子由凸轮轴带动传动轴来驱动。
转子上装有四个叶片。
供油泵的工作过程
1.转子2.衬环3.燃油供给4.出油口5.泵腔6.叶片7.传动轴8.进油口9.燃油吸入
供油泵的结构
1.转子2.衬环3.出油口4.泵腔5.传动轴6.叶片7.弹簧8.进油口9.叶片
在旋转期间,弹簧弹力和离心力向着凸轮环内部方向压叶片,从而形成空腔。
当叶片旋转时,这些空腔的体积会增大,直到它们到达衬环连接进油口的凹槽处。
然后,压力减小并吸入燃油。
当空腔经过进油口和凹槽后,体积减小并且燃油被压缩。
燃油压力增加,直到空腔到达出油口,此时燃油通过调节阀输送到高压燃油回路。
2.调节阀
调节阀
1.到进油口2.阀壳体3.弹簧4.阀活塞5.排气口6.来自出油口7.进油口8.调节阀9.到径向柱塞高压泵10.供给泵11.正时设备
溢流阀
1.阀壳体2.排气口3.到油箱4.节流孔5.来自油箱6.球阀7.弹簧
调节阀安装在供油泵的出口端,由阀壳体、弹簧和阀活塞组成。
如图所示,阀活塞在弹簧的弹力作用下关闭回油口1。
供给泵速度增加,从出油口输送的燃油输送压力超过调节阀弹簧弹力,此时活塞向上推。
多余的燃油流经排气口并回流到进油口端,并且输送的压力维持在一个指定的范围内。
供给泵速度减慢,输送压力减小,此时活塞在弹簧弹力下向下推,排气口关闭。
3.溢流阀
当分配头回流的燃油压力超过弹簧弹力时,溢流阀的球阀向上推。
多余的燃油受压通过排气口并回流到油箱,从而保证泵室内部的燃油压力不超过指定的范围。
多余的燃油流作为冷却之用,并且在工作期间自动流出燃油泵。
同时,安装的节流孔也可以用于自动放气。
三.高压燃油系统
高压燃油系统除了产生高压的设备之外,还包括燃油管路和控制喷射开始和喷油量的设备。
主要零部件有产生高压的径向柱塞高压泵、燃油分配的分配头、控制喷射开始和喷油量的高压电磁阀和防止二次喷射的恒压阀(CPV)等。
1.径向柱塞高压泵
如图所示,高压泵由凸轮环2、转子轴3、滚动支座、滚轴和柱塞9组成。
凸轮环的内座圈上有与发动机缸数相同的凸轮,例如4缸的有4个凸轮,并且凸轮通过球头销连接到正时调整设备。
转子通过连接到转子轴的结合盘驱动。
当转子轴上安装的径向柱塞转动时,它们受到来自凸轮环内部的(通过滑靴和滚轴)、供给泵供给的燃油输送压力和离心力的阻力。
径向柱塞进行的转动和内部凸轮牵引的往复运动导致燃油被吸入活塞室并被压缩。
供油泵输送的燃油进入柱塞腔,燃油的压力将径向柱塞推向凸轮环。
当传动轴旋转时,凸轮环上的凸轮向转子轴的中心方向推动径向柱塞,对燃油进行压缩。
高压泵的进油量以及高压泵中的燃油压缩是由高压电磁阀控制的。
高压燃油回路
1.泵控制单元(PSG)2.分配头3.高压电磁阀4.恒压阀(CPV)5.径向柱塞高压泵
1.来自供给泵2.高压电磁阀3.恒压阀(CPV)壳体4.径向柱塞高压泵
径向柱塞高压泵
1.柱塞腔2.凸轮环3.传动轴4.转子轴5.滑靴6.滚道7.正时设备8.球头销9.径向柱塞10.传动轴导向槽
(1)吸油过程
当径向柱塞旋转并向外移动时,径向柱塞腔的体积增大。
由于受供油泵提供的压力,活塞室中充满燃油。
在这段时间内,高压电磁阀是打开的,高压油管路与低压油管路相通。
燃油在供油泵的作用下进入柱塞腔,完成吸油过程。
(2)压油过程
吸油过程
1.活塞室2.径向柱塞3.径向柱塞上死点4.径向柱塞中间点5.径向柱塞下死点6.燃油吸入
恒压阀的结构
1.孔塞2.滚球3.阀座4.阀5.垫片6.壳体7.阀弹簧8.节流孔9.滚球支座10.弹簧
压油过程
1.径向柱塞下“死点”2.径向柱塞中间点3.径向柱塞上“死点”4.燃油压缩
当径向柱塞继续旋转,凸轮环的内部凸轮将它们向内压缩时,活塞腔的体积减小并且燃油被压缩,直到活塞到达上死点。
在喷射过程中,高压电磁阀的阀针阀座关闭,高压油管路与低压油管路被切断。
燃油通过喷油器被喷入燃烧室。
2.恒压阀(CPV)
恒压阀(CPV)由壳体、垫片、阀弹簧、阀、阀座、滚球、滚球支座、弹簧和孔塞组成。
输送燃油开始
1.阀2.阀弹簧3.来自高压管路4.到喷嘴座
恒压阀(CPV)可以减小喷嘴阀关闭时产生的反向压力波(反射波),防止喷嘴重新打开产生二次喷射。
同时,恒压阀(CPV)防止高压管路中产生气穴现象(这种现象会腐蚀管路),并在喷射管路中维持一个比较稳定的压力(残余压力),从而确保后续喷射的喷射正时保持稳定。
(1)输送燃油开始
输送燃油结束
1.到喷嘴座语2.阀座3.节流孔4.来自高压管路5.阀弹簧6.阀7.滚球8.滚球支座
径向柱塞压缩活塞腔中的燃油。
当输送到恒压阀(CPV)的燃油压力超过喷射管中的残余压力和阀弹簧组的弹力时,阀被向上推开,燃油输送到喷嘴总成(开始输送燃油)。
(2)输送燃油结束
如果高压电磁阀打开时高压管路中的压力骤减,则阀弹簧组弹力会向阀座方向推动阀,并且阀关闭。
此时,喷嘴关闭时产生的反向压力波(反射波)流经节流孔,并向下推滚球和滚球支座,发射波减小。
就防止了喷油被二次打开。
当管路中的燃油压力低于指定的压力时,弹簧向阀的方向推动滚球,从而防止管路内部的燃油回流。
由此,管路中维持一个比较稳定的压力(残余压力),直到下一个输送间隔。
3.分配头
分配头的结构
1.转子轴2.阀针3.恒压阀(CPV)壳体4.高压出油口5.分配器轴6.柱塞套
分配头由喷头、装入喷头的柱塞套、套入柱塞套中的转子轴、高压电磁阀和蓄压室隔板组成。
供给泵提供的燃油流经低压进油口、蓄压室膜片室和环形管路。
在燃油吸入过程中,高压电磁阀的阀针阀座打开(电流供给时该阀关闭),燃油充满高压管路。
由于存在燃油压力(低压),径向柱塞被向外推(向凸轮环的方向),并且多余的燃油通过燃油回流和溢流阀流回到油箱中。
在燃油压力输送过程中,高压电磁阀座一旦被关闭(电流供给打开)。
转子轴旋转之后,燃油被径向柱塞压缩,并流经连接到高压出油口的分配器槽,然后通过恒压阀(CPV)壳体流入喷嘴总成。
在喷射结束后,高压电磁阀电流关闭并且阀针阀座打开,但活塞仍继续运动,直到径向柱塞到达凸轮的上死点。
压力输送完成后,多余的燃油通过管路流入膜片室。
燃油吸入过程
1.柱塞套2.环形管路3.转子轴4.径向柱塞5.环形管路6.燃油回流7.喷头8.阀针9.高压电磁阀10.分配器槽11.高压出油口12.低压进油口13.膜片室14.蓄压室隔板15.高压管路16.低压进油口17.分配器槽18.阀针
分配头用于分配高压燃油,这些燃油流经正在旋转的转子轴的分配器槽和压力筒的高压出油口(4缸有4个出油口,6缸有6个出油口),并通过恒压阀(CPV)和喷油器总成流入发动机气缸。
(1)燃油吸入过程
燃油吸入过程如图所示,在燃油吸入和燃油压缩之间,高压电磁阀针从管路切换到径向柱塞高压泵。
当活塞从上死点向下死点方向转动时,供给泵供给的燃油从低压进油口流入,流经环形管路和阀针,然后流入分配头,最后输送到高压管路。
燃油输送压力向凸轮环的内部凸轮的方向推动径向柱塞,径向柱塞的体积增加,并吸入燃油。
此时,转子轴的分配器槽没有连接到柱塞套的高压出油口。
(2)燃油输送过程
燃油输送过程如图所示,凸轮环向内推动径向柱塞,活塞室的体积减小并且燃油被压缩。
油压输送过程
1.柱塞套2.环形管路3.转子轴4.径向柱塞5.柱塞套6.环形管路7.燃油回流8.阀针9.高压电磁阀10.分配槽11.高压电磁阀12.低压进油口13.膜片室14.蓄压室隔板15.高压管路16.低压进油口17.分配槽18.阀针
此时,分配器槽通过旋转转子轴连接到柱塞套的高压出油口。
高压燃油流经高压管路、分配器槽和高压出油口,然后通过恒压阀(CPV)流入喷嘴总成。
4.高压电磁阀
高压电磁阀由阀座、阀针和磁铁固定器(活动铁芯)、线圈和磁铁组成。
阀针和转子轴一起转动。
高压电磁阀的结构
1.阀座2.阀关闭方向3.阀针4.线圈5.磁铁6.磁铁固定器7.转子轴
1.溢流阀2.到油箱3.蓄压室隔板4.高压电磁阀5.阀针6.膜片室
高压电磁阀由泵控制单元(PSG)控制,泵控制单元(PSG)控制的电流流入高压电磁阀的线圈,产生磁场,在磁场的作用下磁铁固定器(活动铁芯)和阀针向阀座的方向移动。
阀座被阀针完全关闭后,高压管路中的燃油与低压管路中的燃油隔离开,然后通过径向柱塞高压泵的压缩,泵腔内的燃油产生高压,最后通过喷油器总成喷射到发动机气缸中。
喷射了所需的喷油量后,泵控制单元(PSG)停止提供给线圈的电流,阀座打开,高压管路与低压管路相通,喷射过程完成。
通过泵控制单元(PSG)提供电流的时刻和持续时间,高压电磁阀决定向径向柱塞高压泵供给燃油的时刻,以及每个气缸的喷油量。
从凸轮开始提升并且开始输送压力时,即控制喷油量,直到压力输送结束并且高压电磁阀打开。
这段时间间隔称为压力输送时间间隔。
因此,高压电磁阀关闭的时间间隔决定了喷油量(在高压电磁阀打开时,高压燃油供给立即结束)。
即使在高压电磁阀终止传输压力(高压电磁阀:
打开)后,径向柱塞仍继续压缩燃油,直到活塞到达凸轮的上死点。
在这个过程中,被径向柱塞仍继续压缩的燃油流经管路,然后流入膜片室。
此时,蓄压室隔板减小流回到低压回路的燃油压力。
同时,燃油累积,准备进行下一次喷射。
当泵控制单元(PSG)中的电流输入高压电磁阀线圈之时,磁铁固定器(可移动铁芯)向阀座方向推动阀针。
当阀座被阀针完全关闭时,高压管路中的燃油流入低压管路的通路被
开始喷射燃油
1.阀针2.磁铁固定器3.线圈4.高压管路
关闭。
随着径向柱塞的提升,高压管路中的燃油压力快速增大,然后高压燃油通过恒压阀
喷射结束
1.阀针2.线圈
(CPV)输送到喷嘴总成并喷射到发动机气缸中。
喷射了所需的喷油量后,线圈的电流被切断,并且阀针重新打开阀座。
高压管路中的燃油流入低压回路的通路被打开,压力随之下降。
喷射压力下降后,喷嘴关闭且喷射结束。
为了准确地控制此过程,泵控制单元(PSG)确定实际关闭高压电磁阀的时间。
四.正时设备
正时装置工作
1.凸轮环2.伺服阀3.正时装置活塞4.出油口5.供给泵6.进油口7.燃油吸入8.球头销9.膜片室10.液压制动器11.回流管路12.正时控制阀(TCV)
正时设备的作用是确定各种发动机速度下的最佳喷射正时。
正时设备的主要零部件有正时器、正时控制阀(TCV)和泵凸轮轴位置传感器。
供给泵所供给的燃油压力由调节阀根
据速度来进行调整。
此输送压力在液压制动器的膜片室中作为控制压力。
膜片室的室压由正时控制阀(TCV)控制。
正时活塞通过球头销连接到凸轮环。
正时活塞的轴运动以转动的形式传送到凸轮环。
当正时活塞向右运动(向弹簧端)时,喷射正时提前。
1.正时器
正时器的结构
1.正时活塞高压室2.正时活塞3.滚球4.凸轮环5.液压止动器6.膜片室7.正时活塞低压室8.液压止动器复位弹簧9.正时活塞复位弹簧10.伺服阀11.伺服阀调整弹簧
正时器由正时装置活塞、伺服阀调整弹簧、液压止动器、液压止动器复位弹簧及正时设备活塞复位弹簧组成。
正时器安装在泵支架的底部,与喷射泵的轴方向垂直。
正时活塞通过凸轮环上的滚球与凸轮环连接,这样正时活塞的轴向运动可以带动凸轮环旋转。
凸轮环的旋转可以改变柱塞与凸轮环的位置,从而改变了柱塞时刻,也就改变了喷油器的喷油时刻。
正时活塞由伺服阀液压制动器和复位弹簧组成。
由伺服阀打开和关闭控制口。
液压制动器的运动方向与轴方向相同,由液压制动器固定伺服阀的位置。
正时装置活塞的左端是正时装置活塞驱动压力室(高压室),右端是正时装置的低压室。
供给泵提供的燃油输送压力作用于连接到正时控制阀(TCV)的膜片室。
(1)喷射开始时刻的设定
发动机控制模块(ECM)存贮有对应于发动机工作情形(发动机负载、发动机速度和发动机冷却液温度)的喷射开始时刻特征图。
泵控制单元(PSG)持续地将设定的喷射正时和实际的喷射正时进行比较。
如果设定的喷射正时和实际的喷射正时存在差异,则正时控制阀(TCV)按负荷比来控制。
(实际的喷射正时开始由泵凸轮轴速度传感器确定。
)
(2)喷油提前角为零时
如图所示,当膜片室的压力小于液压止动器的复位弹簧的弹簧组弹力时,液压止动器被推向左边(延迟方向)。
结果是,伺服阀也被推向左边,并且在伺服阀调整弹簧弹力的作用处于平衡位置。
因此,正时装置高压室的通道(进气道)被切断。
正时装置活塞在左端(滞后端)受到正时装置活塞复位弹簧的阻力。
此时,回流管路被打开,进气道被关闭。
因而通往提前器高压腔的油道(进油道)被切断,提前器活塞在提前器活塞弹簧的作用下保持在左
7.正时设备的侧视图12.正时设备的俯视图
1.伺服阀2.液压制动器3.膜片室4.伺服阀调整弹簧5.回流管路6.液压制动器复位弹簧7.正时设备的侧视图8.进气道9.正时活塞复位弹簧10.高压室11.正时活塞12.正时设备的俯视图
边位置(延迟边)
(2)喷油提前时
如图所示,当膜片室的压力增大并超过液压制动器复位弹簧的弹力时,液压制动器向右运动(提前方向)。
结果是,伺服阀也被伺服阀调整弹簧推向右边,并且通向正时装置高压室的进气道打开。
此时回流管路和进气道均被打开。
7.正时设备的侧视图14.正时设备的俯视图
1.伺服阀2.凸轮环3.液压制动器4.膜片室5.伺服阀调整弹簧6.回流管路7.液压制动器复位弹簧8.正时设备的侧视图9.进气道10.正时装置活塞复位弹簧11.高压室12.来自供给泵13.正时活塞14.正时设备的俯视图
供给泵供给的燃油通过进气道流入正时装置的高压室。
当燃油供给压力超过正时器活塞复位弹簧的弹簧组弹力时,正时装置活塞被推向右边(提前方向),并且凸轮环向提前方向转动。
结果是,凸轮环的凸轮使径向柱塞的压缩间隔开始时间提前,致使喷射开始时间提前。
最大正时装置提前角可以达到15度凸轮角(等于30度机轴角)。
此时,回流管路被关闭,进气道被打开。
(3)稳定位置
如图(喷油提前角为零时)所示,液压止动器向右运动,膜片室压力和液压制动器复位弹簧的弹簧组弹力平衡,液压制动器静止。
提前器活塞与伺服阀向同一方向运动,进油油道关闭。
流向提前器高压腔的燃油被切断,提前器活塞被限制在高压腔压力和活塞回位弹簧弹力相平衡的位置(稳定位置)。
此时,回流管路被关闭,进气道被关闭。
(4)喷油延后时
如图所示,正时控制阀(TCV)响应泵控制单元(PSG)的控制信号,增大膜片室和供给泵进油口之间的回流管路的打开时间,以便减小膜片室压力。
膜片室压力减小。
当膜片室压力小于液压制动器复位弹簧的弹簧组弹力时,液压制动器和伺服阀向左运动(滞后方向)。
此过程一直继续,直到液压制动器弹簧组和伺服阀调整弹簧的弹力与膜片室压力处于平衡。
结果是,将正时高压室连接到低压室的回流通道打开。
7.正时设备的侧视图13.正时设备的俯视图
1.伺服阀2.液压制动器3.膜片室4.伺服阀调整弹簧5.回流管路6.液压制动器复位弹簧7.正时设备的侧视图8.进气道9.正时活塞复位弹簧10.高压室11.正时活塞12.低压室13.正时设备的俯视图
如图所示,正时装置高压室中的燃油流经回流通道,然后回流到低压室。
由于高压室压力减小,正时装置活塞复位弹簧将正时装置活塞推到左边(滞后方向),并且凸轮环向滞后
方向转动。
结果是,凸轮环的凸轮推迟径向柱塞的压缩间隔开始时间,从而滞后喷射的开始时间。
模拟伺服阀运动的正时装置活塞运动到切断回流通道的方向。
结果是,从正时装置高压室流入低压室的燃油停止流动,正时装置活塞在正时装置高压室压力和正时装置活塞复位弹簧的弹簧组弹力处于平衡的某个位置停止。
(处于稳定位置)
8.正时设备的侧视图14.正时设备的俯视图
1.伺服阀2.凸轮环3.液压制动器4.膜片室5.伺服阀调整弹簧6.回流管路7.液压制动器复位弹簧8.正时设备的侧视图9.进气道10.正时活塞复位弹簧11.高压室12.正时活塞13.低压室14.正时设备的俯视图
2.正时控制阀(TCV)
如图所示,正时控制阀(TCV)由阀体、阀针、阀壳、磁铁固定器(可移动铁芯)、线圈、凸缘板和连接器组成。
阀体上装有节流孔。
正时控制阀(TCV)安装在泵支架上,控制正时装置的液压制动器的膜片室压力。
控制阀打开时
1.线圈2.来自膜片室3.到供给泵4.节流孔5.阀针
正时控制阀(TCV)工作
1.膜片室2.液压制动器3.复位弹簧4.正时控制阀(TCV)
正时控制阀(TCV)
1.节流孔2.阀体3.磁铁固定器4.线圈5.连接器6.安装用的凸缘板7.阀壳8.阀针
如图所示,正时控制阀(TCV)用作为可调节节流阀,它可以快速打开和关闭正时控制阀