汽车电控系统原理与检修中的电控泵喷嘴系统（UIS）

在20世纪80年代后期，由于排放对高喷油压力的要求及电控技术的急速发展，电控泵喷嘴（见图6-27）成了极有魅力的新一代喷油系统。博世公司在1994年开始生产货车用电控泵喷嘴，随后在1998年开始生产轿车用电控泵喷嘴。德国大众公司在柴油轿车Lupo上采用了博世公司的电控泵喷嘴系统，使得1.3L的柴油机达到了最大功率45kW，最大转矩为140N·m，百公里油耗仅2.99L，并达到欧Ⅲ排放标准。

1.电控泵喷嘴的结构和原理

图6-27 电控泵喷嘴

常规的高压油泵-高压油管-喷油器的供油系统中有较长的油管，存在高压容积，当供油压力过高时，会影响供油量及供油时间的精确控制。电控泵喷嘴省去了高压油管，把泵油的柱塞及泵体与喷油器组件连在一起，在泵体的侧面装有电磁阀，如图6-28所示。

图6-28 宝来轿车柴油机电控泵喷嘴

1—球销 2—泵油柱塞 3—柱塞弹簧 4—高速电磁阀 5—回油管 6—收缩活塞 7—进油管 8—喷油器弹簧 9—缓冲活塞 10—气缸盖 11—针阀 12—隔热密封垫 13—O形环 14—高压腔 15—喷射凸轮 16—滚柱式摇臂

泵喷嘴安装在气缸盖中，进、回油均在气缸盖内。泵喷嘴主要由驱动机构、高压泵、控制电磁阀和喷油器四部分组成：泵喷嘴驱动机构包括喷射凸轮、滚柱式摇臂、球销等，其功用是驱动泵喷嘴中的高压油泵完成泵油；高压油泵由泵油柱塞和高压油腔组成，其功用是产生高压油；控制电磁阀的功用是控制泵喷嘴的喷油正时和喷油量；喷油器主要由针阀、针阀体、喷油器弹簧、收缩活塞和针阀缓冲元件等组成。喷油器的针阀和针阀体与普通柴油机喷油器相同，收缩活塞和针阀缓冲元件用于控制喷油器的喷油规律。

喷油器的工作过程分为3个阶段，即进油阶段、预喷射阶段、主喷射阶段。

（1）进油阶段 喷射凸轮的凸峰转过之后，泵油柱塞在柱塞弹簧弹力作用下向上移动，高压油腔容积增大。此时，高速电磁阀处于初始开启状态，进油管到高压油腔的通道打开，使柴油进入高压油腔，为喷射做好准备。

（2）预喷射阶段 在泵喷嘴进油结束后，喷射凸轮通过滚柱式摇臂驱动泵油柱塞向下移动，初期由于高速电磁阀仍未关闭，高压油腔内的部分柴油被压回到进油管，直到ECU控制的高速电磁阀通电、高速电磁阀关闭高压油腔到进油管的通道为止；然后高压油腔内开始产生压力，当压力达到18MPa时，针阀承压锥面上承受的上升力（油压分力）高于泵喷嘴弹簧力，针阀上升开启喷油孔，预喷射开始。

（3）主喷射阶段 预喷射结束后，高速电磁阀仍然关闭，随着泵油柱塞继续压油，高压油腔内的油压立即重新上升，当油压上升到约30MPa时，针阀再次上升开启喷油孔，主喷射阶段开始。在主喷射阶段中，由于喷油孔的节流作用，喷油压力会进一步提高，最高压力可达205MPa。当喷油量达到预期控制目标时，ECU切断高速电磁阀电路，电磁阀开启，高压油腔的柴油回流到进油管，压力迅速下降，泵喷嘴弹簧迅速使针阀关闭喷油孔，同时收缩活塞和缓冲活塞也回到初始位置，主喷射阶段结束。

由泵喷嘴的工作过程可知，泵喷嘴中的收缩活塞将喷射过程分为预喷射（前期喷射）和主喷射（后期喷射）两个阶段，缓冲活塞则可控制针阀上升时的升程变化，使该泵喷嘴电控系统具有“先缓后急”的理想喷油规律。

此外，泵喷嘴电控系统是由一组传感器、ECU和执行元件组成（见图6-29）。传感器把柴油机工作的环境条件、工况及驾驶人的意图传给ECU，ECU根据这些信息以及在开发柴油机时存入的匹配数据计算出正确的通电正时和通电时间，从而控制执行元件的工作。

图6-29 泵喷嘴电控系统

G70—空气流量传感器 G28—发动机转速传感器 G40—霍尔传感器 G79—加速踏板位置传感器 F8—强制低档开关 F60—怠速开关 G62—冷却液温度传感器 G71—进气歧管压力传感器 G72—温度传感器 F—制动灯开关 F47—制动踏板开关 G81—燃油温度传感器 F96—海拔传感器 J248—柴油机直接喷射系统ECG J104—ABS ECU J217—自动变速器ECU J52—预热塞继电器 G6—预热塞 N240～N243—1～4缸喷油器阀 K29—预热警告灯 N18—EGR阀 N75—增压压力控制电磁阀 N239—进气歧管转换阀 J445—燃油冷却泵继电器 V166—燃油冷却泵(www.xing528.com)

2.电控泵喷嘴的特点

电控泵喷嘴由于取消了高压油管，所以容易产生高喷油压力。例如博世公司生产的柴油轿车用电控泵喷嘴的喷油压力已高达205MPa，燃油喷雾得到极好的细化，从而使燃烧更加完全，降低了油耗及颗粒排放；同时由于采用了电控系统，使电控泵喷嘴控制更灵活，通过电磁阀的两次动作可实现可控预喷射，大大地降低了噪声和振动，并改善了排放性能。此外，由于电控泵喷嘴及驱动装置都安装在气缸盖上，并可将低压的进、回油道都设置在气缸盖内，使发动机结构紧凑，外形减小。

与柴油机共轨电控喷射系统相比，电控泵喷嘴最大的特点是容易实现高压喷油。而共轨系统由于结构上需要密封的高压部位，限制了系统能够达到的最高压力，使其喷油压力相对较低。但由于电控泵喷嘴的供油规律仍采用凸轮控制，在控制喷油压力以及实现多次喷射等方面不如共轨系统的自由度大。

【习题6.2】

一、填空题

1.共轨电控喷射系统的高压油路包____括____、____、____和____。

2.250kPa=____MPa=____bar=____kg/cm²。

二、判断题

1.打开点火开关，即使发动机未起动，电动油泵仍能短时间运转，以建立初始油压，便于发动机起动。（ ）

2.燃油滤清器警告灯发亮时，说明燃油中存在较多的水分。（ ）

3.当燃油温度过高时，发动机的输出功率将会减少，甚至熄火。（ ）

4.在油轨中设置流量限制器的目的是防止过多的燃油进入气缸内燃烧造成积炭。（ ）

5.共轨电控喷射系统中的电动喷油器，在电磁阀通电时实现喷油，在电磁阀断电时停止喷油。（ ）

6.断续出现的故障将不会被存储在ECU的自诊断系统中。（ ）

7.电控泵喷嘴系统中的电动喷油器，在电磁阀通电时实现喷油，在电磁阀断电时停止喷油。（ ）

三、问答题

为什么在安装共轨电控喷射系统的高压燃油泵时不需要确定正时位置？