1、2009.1学习情境3：执行器的检修项目项目3.23.2：喷油器电磁阀的检修：喷油器电磁阀的检修 2009.1用于精确控制喷油量、喷油正时以及喷油规律。1.Bosch共轨系统的喷油器电磁阀Bosch共轨的喷油器（含电磁阀）如图1所示。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理图1 Bosch共轨的喷油器1.电磁阀线圈供电；2.控制阀弹簧；3.电磁铁及线圈；4.枢轴；5.回位弹簧；6.空腔；7.球阀；8.回油节流油道；9.阀控制腔；10.接共轨；11.进油节流孔；12.控制活塞；13.油嘴弹簧；14.压杆；15.承压腔；16.油嘴轴针；17.喷油嘴 2009.1目前，国内生产的国柴油机，为解决排放及降低噪
2、音，喷油器的喷油过程广泛采用预喷射加主喷射的过程。国内应用的Bosch第二代共轨系统，喷油器电磁阀喷油波形如图2所示。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理图2 Bosch第二代共轨系统的喷油器的电流波形2009.1（1）主喷射电流波形的组成及作用主喷射电流波形由峰值电流和维持电流组成。各段电流的作用及相关说明如下：1）峰值电流使电磁阀的上升响应速度加快。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理2009.12）在峰值电流后为维持电流，以减少系统能量消耗。这就是典型的电流控制型喷油器驱动形式，电流控制型驱动器的内部结构要比电压控制型更复杂，因为从其命名就可以知道，它除了完成基本的开/关功能外，还要提供电流限制
3、功能。驱动器电路工作时，回路电流在一段时间内不受限制，直到喷油嘴针阀开启为止。这个时间周期被制造厂商预先调整，一旦电磁喷油器针阀开启，因工作气隙较小,磁路磁阻很低,电磁线圈通入较小的保持电流便能产生足够大的电磁吸力维持电磁控制阀的开启状态，于是驱动器控制电流讯速下降到一个较小值，以保护喷油器不会因在整个脉冲周期内承受大电流而发生过热损坏，节省电能，同时有利于电磁控制阀的快速闭合。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理2009.1为了精确计量燃油，要求喷油器电磁阀的开启响应和关闭响应时间之和应一般小于0.5ms，电磁阀体的感抗会使阀体响应滞后，因此采用低感抗的高频电磁阀并配合以电流控制驱动电路，驱动电
4、流、喷射率、阀体升程关系如图3所示。电流控制型喷油器驱动有两种方法降低回路电流，普遍使用的是一种控制电路阻抗限流的方法。通过控制晶体管的基射极电流，来控制集射极电流的大小，这个阶段晶体管工作在放大区，自身的发热较大，散热问题必须考虑。另一种方法是周期性的使用电路处于开/关状态，当这个过程足够快的时候，电磁喷油器的磁场不会崩溃，喷油器将保持在开启状态。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理2009.1（2）预喷油电流波形在主喷之前进行的预喷射（时间间隔约1ms）可以使燃烧噪音明显降低，但由于喷射会导致PM排放增加，因此可以使预喷射段靠近主喷射段，以降低PM排放。因为预喷油时间短暂（约为0.5ms），所
5、以只出现峰值电流。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理2009.1一、喷油器电磁阀的结构及工作原理图3 喷油器电磁阀的特性曲线2009.1（3）多段喷射介绍进入电控共轨系统时代以后，由于采用时间控制，喷油率形状的控制进入了新阶段。多段喷射也就是将一个喷油循环细分成若干段相互关联的、各自独立的喷射段，即引导喷射、预喷射、主喷射、后喷射及次喷射等如图4所示。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理图4 多段燃油喷射在多段喷射过程中，电磁阀必须完成多次开启、关闭动作，因此驱动能量和消耗能量成了问题，通常采用电容储能驱动方式，这种储能方式以往运用在高速发动机的点火系统。2009.12.Delphi共轨系统的喷油器
6、电磁阀目前，国柴油机配套的Delphi共轨系统的喷油器如图5所示。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理图5 玉柴4F柴油机Delphi共轨系统的喷油器体及其剖面结构 说明：该喷油器无压力室式喷油器 2009.1一、喷油器电磁阀的结构及工作原理图6 玉柴4F柴油机Delphi共轨系统喷油器喷油过程 2009.13.Denso共轨系统的喷油器电磁阀目前，国内生产的部分中型、重型国柴油机，如重汽的WD6135、上柴的SC8DK采用了Denso的ECD-U2（HP0高压泵）共轨系统。喷油器及电磁阀的工作原理基本相同，在此，不再叙述。下面单独说明喷油器的控制电路及触发电压等相关问题。为了改善喷油器的敏感度，
7、将驱动电压变为高电压，从而加速电磁线圈磁化和喷油器电磁阀的响应。ECU 中的充电电路将蓄电池电压提高到大约100V，维持电压12.8 V，它通过ECU 发出的驱动喷油器的信号而施加到喷油器上。一、喷油器电磁阀的结构及工作原理2009.1一、喷油器电磁阀的结构及工作原理图7 Denso喷油器的控制电路2009.1一、喷油器电磁阀的结构及工作原理喷油器为了实现高频动作，其触发电压一般为几十伏，甚至上百伏，原因是ECU内设置了大容量的电容器，利用了电容储能的驱动方式。怠速时，实测的圣达菲车D4EA柴油机喷油器的驱动电压值如图8所示，ECU内的电容器如图9所示。图8 喷油器的驱动电压 图9 ECU（已
8、烧毁）内的电容器 2009.1下面给出几个机型喷油器的参数：1.长城车GW2.8TC型柴油机BOSCH共轨CR1P2型，喷油孔直径0.137 mm，6孔，电磁阀灵敏度0.2ms，最大喷油压力1450bar。2.玉柴4F Delphi共轨6孔，无压力室式，工作电流616A，2次喷油间隔0.2ms，16位修正码，最大喷油压力1600bar。3.玉柴国BOSCH共轨CRIN2型，最大喷油压力1600bar，电器参数如下表所示。二、喷油器电磁阀的检修线圈电阻0.23当20时，公差5%线圈电感（提升段）H150当20时线圈电感（保持段）H35当20时提升电压V48提升开始时，20提升电流A2426设定值
9、25A保持电流A1113设定值12A2009.14.下面以长城车GW2.8TC型柴油机BOSCH共轨系统为例，分析喷油器电磁阀的检修。如图10所示，每个喷油器电磁阀有2个接线端子，每个端子与ECU的对应端子相连。如图11所示，每个喷油器有一个唯一的IQA(Injector Quantity Adjustment)码。二、喷油器电磁阀的检修图10 喷油器电磁阀与ECU的电路连接 图11 喷油器IQA码的位置 2009.1（1）外线路检查。参考图10，用万用表的电阻挡，分别测量各喷油器电磁阀与ECU对应端子之间的电阻值，来判断外线路是否存在短路及断路故障；（2）电磁阀电阻值测量。关闭点火开关，分别
10、拔下各喷油器电磁阀插头，测量各电磁阀侧1与2端子间的电阻，正常情况下，两端子间的电阻值应在0.2-0.4左右；（3）电磁阀工作电流检查。发动机工作时喷油器的峰值电流为18A左右，保持电流为12A左右（用Bosch KTS或其他诊断仪，并需要接钳式电流表，来检测喷油器的工作电流波形，十分方便）；钳式电流表如图12所示。二、喷油器电磁阀的检修图12 钳式电流表 2009.1三、喷油器电磁阀失效模式分析2.玉柴国 BOSCH共轨当某缸喷油器出现驱动模块、驱动线路或电磁阀本身故障时，会出现下列现象：a.故障灯亮；b.某缸不工作，发动机功率下降，扭矩不足；c.出现相应的故障码：P1203、P1204、P
11、1209、P120B、P120C、P1211、P0261、P0262、P0264、P0265、P0267、P0268、P0201、P0202、P0203、P0204等。2009.1 3.玉柴国Delphi共轨系统 a.故障灯亮；b.某缸不工作，发动机功率下降，扭矩不足；c.出现相应的故障码：P1201、P1202、P1203、P1204、P1618、P1619、P1611、P1612、P0201、P0202、P0203、P0204等。注意：当喷油器电磁阀失效，则必须更换整个喷 油器，不可以更换电磁阀！三、喷油器电磁阀失效模式分析2009.14.玉柴国Delphi单体泵系统 当出现下列条件时：1
12、)某一缸驱动线路开路；2）某一缸驱动线路短路；3)某一缸驱动线路高端对地短路；4)某一缸驱动线路高端对电源短路；5)某一缸驱动线路低端对地短路；6)某一缸驱动线路低端对电源短路。三、喷油器电磁阀失效模式分析ECU采取下列处理措施：1）故障灯闪烁，产生相应故障码；2）油门仍然起作用；3）针对1）、2）、5）进入条件，仅该缸停喷；2009.14）针对3）、4）进入条件，该缸所属高端驱动模块（bank）的相关单体泵全部停喷：例如第1缸出现3）故障，则第1、3、5单体泵全部停喷；例如第6缸出现4）故障，则第2、4、6单体泵全部停喷；这种故障模式导致运行及起动非常困难；5）针对6）进入条件，该缸所属高端
13、及低端驱动模块的相关单体泵全部停喷：例如第1缸出现6）故障，则第1、2、3、5单体泵全部停喷；这种故障模式通常导致无法运行及起动。三、喷油器电磁阀失效模式分析2009.1 说明：1.目前国电控单体泵（组合泵）柴油机，只是采用了机械式喷油器，国柴油机采用了电控喷油器。2.压电喷油器压电晶体式喷油器以在第三代共轨系统中开始应用（国柴油机采用第二代系统），相关知识请参考拓展知识。三、喷油器电磁阀失效模式分析2009.1拓展知识：1.电控泵喷嘴技术2.Bosch第三代共轨系统（CRS3.0）3.国柴油机后处理技术4.潍柴国柴油机排气制动（WEVB）技术该部分内容，学生自学为主，教师负责答疑。目前，国内柴油机采用电控泵喷嘴技术（受到凸轮轴须上置于缸盖的限制），相对较少。相关内容，请参考拓展知识部分的参考资料。
