长城哈弗GW2.8TC型柴油机供油系统的检修

长城哈弗GW2.8TC型柴油机供油系统的检修 哈弗车GW2.8TC型柴油机供油系统及检修 0 前言 2006年8月25日，国内第一款拥有自主知识产权，采用国际最先进电控高压共轨、增压技术的GW2.8TC型柴油机在长城保定发动机生产基地量产下线，并首次装配哈弗汽车上。 由于共轨、增压技术的采用，发动机在1600,2600r/min时，能够获得225N.m的大扭矩，解决了最大扭矩时间短、动力不平稳的问，与同排量传统的柴油机相比，噪音降低了16%、百公里油耗减低了20%、CO排放量降低了15%。同时，由于采用了带中冷的EGR2 系统及排放处理装置，排放已达到欧3。由于GSK型预热塞的采用，发动机可以在-35?下顺利起动。 1 电控高压共轨系统 GW2.8TC型柴油机采用了德国BOSCH公司的CRS2.0电控高压共轨式供油系统。系统零部件的型号、安装位置及规格如表1所示。 表1 CRS2.0电控高压共轨式供油系统零部件的型号、安装位置及规格 零部件 型号 安装位置 规格 高压油泵 带轮室后端面 BOSCH CP1H 柱塞Φ7.2 冲程6.9 喷油器 缸盖顶面 BOSCH CR1P2 油嘴6×0.137 电磁阀灵敏度0.2ms 高压油轨 缸体左侧 激光焊接式LWR 供油压力为145MPa 电控单元 机罩内 工作电压 EDC 16C39 转速传感器 飞轮壳上部 工作电压 DG 6 相位传感器 带轮室盖外面 PG 3.8 工作电压 4.7,18.0V 工作间隙0.2,1.8mm 水温传感器 节温器上壳 TF-W 额定电压5?0.15V NTC式 20?时电 阻为2.5KΩ?0.6% 100?电阻为 0.186KΩ?2% 空气流量传感器 压气机进气口 HFM6 工作电压为7.5,17V 测量范围 ---40Kg,640Kg/h 共轨压力传感器 共轨前端 电阻式 输出电压—0.5,4.5V 脚踏板位置传感器 驾驶室内 FPM 电源电压5V(双电位计) 预热塞 缸盖顶面 GSK 保持恒温3min 进气管后端 真空式 EGR阀 7.00069.01 燃油滤清器 车架 带手动泵、油水分离器柴油加热器(流BOSCH 量125L/h)纸滤芯 该供油系统主要由各种传感器、ECU、执行器及连接线束等组成，系统的供油压力为145Mpa，供油过程由BOSCH EDC16C39型电控单元进行控制。ECU除了直接控制供油系统内的有关执行器外，还控制EGR系统、预热塞、空调、电风扇等与柴油机工作有关的其他系统的工作过程。 1.1电控高压共轨系统的组成 共轨式柴油机主要由各种传感器、ECU、执行器及连接线束等组成。 传感器有:水温传感器、发动机转速传感器、凸轮轴相位传感器、脚踏板位置传感器、空气流量传感器、共轨压力传感器等6个传感器。 执行器部分由低压油路、高压油路构成，低压油路由油箱、输油管、燃油滤清器、输油泵、高压油泵的低压区组成;高压油路部分由高压油泵高压区、共轨、高压油管、喷油器等部件组成。 1 图1 GW2.8TC型增压共轨柴油发动机供油系统管路布置 1--油箱;2—燃油滤清器;3—回油阀;4—回油三通;5—高压油泵进油计量比例电磁阀; 6-CP1H高压油泵;7--输油泵;8--共轨压力传感器;9—高压共轨;10—喷油器;11—EDC 16C39电控单元 功能 1.2 电控高压共轨系统的 发动机的供油提前角、供油量、供油规律均由ECU根据不同工况通过喷油器上的电磁阀进行控制。喷油压力由ECU根据不同的工况的需要，接受脚踏板位置传感器、空气流量传感器、凸轮轴相位传感器、发动机转速等信号，通过高压泵上的电磁阀进行控制。高压油泵只是独立的燃油压力源，高压油泵产生的被ECU控制的燃油压力蓄压于高压油轨中，高压油轨以该压力向喷油器供油。 1.3 电控高压共轨系统的主要零部件及工作原理 1.3.1 低压油路部分 低压油路部分为高压油路提供足够的油量，主要的零部件有:油箱、低压回路的进出油管、燃油滤清器、输油泵、高压油泵的低压区。 (1) 输油泵 输油泵的工作是向高压油泵提供足够的燃油量。 GW2.8TC型柴油机采用了齿轮式输油泵，与高压油泵制成一 体。 齿轮式输油泵的供油量与柴油机转速成比例。其供油量 由在进油口端的节流阀限制。 输油泵为免维护的。 (2) 燃油滤清器 GW2.8TC型柴油机采用了装配有油水分离器的燃油滤 清器，可以把水从水分收集器中排除。当油水分离器中的水 位达到一定高度时，通过自动报警装置水位报警灯来提示， 报警灯点亮时驾驶员需进行水分收集器排水作业。手动输油 泵与燃油滤清器制成一体。 1.3.2 高压油路部分 2 高压油轨系统的高压部分被分成高压发生器( 高压油泵)、压力蓄能器(高压油轨)和燃油计量元件(进油计量比例电磁阀)。高压部分主要零部件:配有电磁阀的高压油泵、高压油轨、高压油轨压力传感器、流量控制阀和喷油器。 (1) 高压油泵 高压油泵的主要作用是供给柴油机足够的高压柴油，同时保证柴油机迅速起动所需额外供油量和压力要求。 高压油泵安装在柴油机的左侧。 它通过带轮法兰、带轮、齿带由凸轮 轴正时皮带轮驱动。高压油泵上安装 有用来控制高压油路压力的进油计量 比例电磁阀和控制低压油路压力的阶 跃回油阀。燃油被3个成辐射状安装 互隔120º的泵油柱塞压缩，高压油泵 每转1圈，有3次供油，峰值驱动扭 矩较低。见图 输油泵将燃油从油箱吸出，经过 带有油水分离器的燃油滤清器到达高 压泵的进油口。输油泵使燃油经安全 阀的节流孔，进入高压泵的润滑和冷却回路。凸轮轴使3个柱塞按照凸轮的外型上下运动。 当供油油压超过安全阀的开启压力(0.5,1.5bar)，高压泵的柱塞正向下运动(吸油行程)，输油泵使燃油经高压泵进油阀进入柱塞腔。在高压泵 柱塞越过下止点后，进油阀关闭。柱塞腔内的燃油被密封， 压缩后当压力升高到共轨的油压，出油阀被打开，被压缩的 燃油进入高压循环。柱塞继续供油，直到到达上止点(供油 行程)，压力减少，导致出油阀关闭。柱塞继续向下运动， 当柱塞腔内的压力低于输油泵的供油压力时，进油阀又开 启，吸油过程又开始。 进油计量比例阀 进油计量比例阀安装在高压油泵的 进油位置，用于调整燃油供给量和燃油压力值。而其调整要 求受ECU控制。进油计量比例阀在控制线圈通电时，燃油 计量比例阀是导通的，可以提供最大流量的燃油。ECU通过脉冲信号改变高压油泵进油截面积而增大或减小油量。(见图P65 WX) 阶跃回油阀与进油计量比例阀油路并联在一起，能使进油计量比例阀的入口处的燃油压力保持恒定，这是保证系统能正常运行的先决条件(见图5所示--WX) 安装在高压油泵上的阶跃回油阀的作用是保持进油计量比例阀燃油进油口处的油压为0. 5Mpa。 (2)共轨 共轨存储高压燃油的同时，由于 高压泵的供油和燃油喷射产生的高压 震荡在共轨容积中衰减，这样保证 在 喷油器在打开时刻，喷油压力维持定 值。共轨同时起燃油分配器的作用。 共轨上装有用来测量供油压力的共轨 压力传感器及流量限制器。 3 由高压油泵过来的高压燃油通过高压有管到达共轨的进油口，通过进油口燃油进入共轨并被分配到各个湓油嘴。燃油压力由共轨压力传感器测量并通过ECU和高压油泵电磁阀调节到所要求的压力值。共轨内部永久充满压力油，当燃油从共轨送到喷油器进行喷射时，即使喷油量较大，共轨内的压力保持实质上的定值。 (3) 共轨压力传感器 共轨压力传感器由下列几部分组成:焊接在压力装置上的集成的传感器部件、装有电子回路的印刷电路板、装有电子插入式连线的传感器外壳。 燃油通过共轨上的一个小孔流向共轨压力传感器，它的尽头是用传感器密封。有压力的燃油通过一个盲孔到达传感器膜片。一个将压力信号转换为电信号的传感器部件(半导体装置)别安装在此膜片上，传感器产生的信号被输入一个用于放大拾取信号并将它送入ECU的检测回路。 共轨压力传感器的工作过程如下:当膜片形状变化时，连接于膜片的电阻值也将改变。系统压力的建立，导致膜片形状变化，改变的电阻值将引起通过5V电桥的电压变化。电压变化范围为0,70mv(依赖于应用压力)，并且被放大电路增幅至0.5,4.5V。若共轨压力传感器损坏，压力控制阀的触发也失去作用，ECU将启用紧急停车功能。 (4)喷油器 喷油时刻和喷油量的调整是通过电子触发的喷油器实现的。喷油器由孔式喷油嘴、液压伺服系统和电磁阀组成，燃油来自高压油路，经通道流向喷油嘴，同时经节流孔流向控制腔，控制腔与回油管路相连，途径一个电磁阀控制其开关的泄油孔。 泄油孔关闭时，作用在针阀控制活塞的液压力 超过了它在喷油嘴针阀承压面的力，结果，针阀被 迫进入阀座且将高压通道与燃烧室隔离、密封。 当喷油器的电磁阀被触发时，泄油孔被打开， 针阀控制腔的压力降低，作用于活塞顶部的压力也 随之下降。一旦压力降至低于作用于喷油嘴针阀承 压面的力，针阀被打开，燃油经喷孔喷入燃烧室。 即采用了一套液压放大系统，电磁阀打开泄油孔使 得针阀控制腔压力降低，从而产生控制柱塞的上下 压差，在压差作用下打开针阀。 此外，燃油还在针阀和控制柱塞处产生泄露， 这些油通过回油管，会同高压泵和压力控制阀出来 的回油共同流回油箱。 (见图) 2 电控高压共轨系统的传感器及执行器的检 修 2.1传感器的检修 2.1.1共轨压力传感器 怠速运转时: 共轨压力设定值为:220,300bar，自我保护模式下的共轨压力约为400bar 拔下RPS插头，点火开关ON，测量1号端子电压应为:4.5,5.5V; 拔下RPS插头，点火开关ON(发动机OFF)，测量RPS线束侧2号端子与地电压应为:0.5V;发动机怠速运转时，设定值为:1V;2号端子的电压值随压力的增加而增加，最大值为:4.5V; 测量ECM和RPS之间有无断路或短路故障。 注意:传感器重新安装，必须更换密封垫圈(软铁密封环); 4 拆卸密封件时，注意不要损坏密封面; 安装RPS时，必要时在密封垫圈上涂润滑脂; 拧紧力矩为:35?2Nm 2.1.2 水温传感器 采用了TF-W型水温传感器，使用了负温度系数的电阻。有两个接线端子，1#端子接ECU A58#端子、2#接ECU A41#端子。 40?，表明信号断路，当温度读数,120?，表明发动机水温正常时，当温度读数,- 信号线路接地短路。 如果温度传感器有缺陷或插头拔出(输出5V电压)，则散热器风扇开始起动。 水温表传感器电阻值与温度的对应关系如图2所示 。 若电阻值偏离标准值过大更换传感器。 图2 水温传感器电阻值与温度的对应关系 水温传感器的拧紧力矩为:2.0,4.0 温度 电阻(KΩ) kg.m 60 125 2.1.3 发动机转速传感器 80 42(6,54(2 电磁感应式，有三个接线端子，1#端子110 22(1,26(2 接ECU A27#端子、2#接ECU A12#端子、3#125 15(2 接ECU A07#端子。信号电压波形为交变的 正弦波形，发动机在30rpm时就能产生合适的信号电压。(见图5-54) 测试条件:水温80?以上、关闭其他用电设备，正常怠速:750?40 正常间隙:1?0.5; CMP对比; 波形测量:CKP、 信号线圈的电阻值:0.65,1.00KΩ; 测量传感器的信号电压(发动机怠速运转):峰值电压最低1.5V 2.1.4 相位传感器 GW2.8TC型柴油机采用了PG3.8型霍尔效应相位传感器,一个铁磁体的触发轮随凸轮轴一起转动,霍尔效应的集成电路安装于出发轮和永久磁铁之间,永久磁铁产生垂直于霍尔元件的磁场。有三个接线端子，1#端子接ECU A20#端子、2#接ECU A50#端子、3#接ECU A11#端子。 CMP的3,与1,的电压，应为蓄电池的电压; 2,与1,的波形应5V的方波。 2.1.5 油门踏板位置传感器 双电位计式，ECU提供传感器5V电压，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，加速踏板位置改变时，电刷与接地端的电压发生变化，计算机内部的受压电路将该电压转变成加速踏板的位置信号。 点火开关ON，APS1 2(+)与3(-)及APS2的1(+)与5(-)间的电压应为4.5,5.5V;若未达到规定值，点火开关关闭，拔下ECU和传感器插头，检查线路有无短路或断路故障。若线路正常，测量传感器的信号电压: APS1的4与5的设定值为:怠速状态为:0.6,0.9V 油门全开时:3.6,4.6V APM1的2与5的设定值为: 怠速状态为:0.6,0.9V 油门全开时:3.6,4.6V APS2的3与6的输出电压为: 怠速时:0.25,0.6V 油门全开时:1.6,2.5V 5 APS1的输出电压应为APS2的输出电压两倍; APM2有同样的变化特性。 2.1.6 热膜式空气流量传感器 有四个接线端子，1#端子接390A#端子、2#接ECU A44#端子、3#接ECU A37#端子、4#接ECU A42#端子。 测量下列数值: 电源电压/5V电源电压/AFS信号:点火开关ON(无N)0V 怠速:1.7,2.2V 突然加速:电压上升 2.2执行器的检修 2.2.1 进油计量比例电磁阀 检查 1)测量PRV的电阻值:2.3?0.23Ω，正常检查RPS; 2)高压油路检查 检查有无渗漏现象; 封闭功能模块的回油管;拔出所有喷油器的电器插头，然后连接自诊断测试仪;点火开关ON，启动发动机5秒;读取实测值，共轨压力若小于100bar，高压泵有缺陷或系统内进气。 拧紧力矩为:5?1Nm 2.2.2 喷油器 拔出插头后，测量喷油器的电阻值， 设定值为:0.3,0.6Ω(室温下) 用马达检测仪的钳式安培计来检查喷油嘴的执行情况，安培计须满足下列条件:测量范围,25A、频带宽度,100Hz; 将插塞插入喷油器，将钳式安培计与相应喷油嘴2号端子的导线固定，将发动机处于怠速状态，设定值:参考有关喷油嘴的设定值(电流) 说明:维持电流阶段(最大12A)的时间发动机的转速、喷射时间和油门的变化; 第一个电流曲线显示的是预先喷射过程; 通过喷油器电磁阀端电与否，检查发动机的转速是否变化，判断喷油器是否喷油，若发动机运转状况没有变化，表明喷油器不喷油，但该实验不能验证喷油嘴是否喷射适量的燃油。 注:ECM的117、118端子内部接两个电容器，其目的是触发喷油器的线圈，增加电流。 2.2.3 EGR电磁阀 1)检查电磁阀与ECU间的线路及电源电路; 2)检查废气再循环和电磁阀之间的真空软管有无泄露; 3)拔出电磁阀的插头，测量电阻及控制电压的频率: 电阻设定值为:14,17Ω、频率为300Hz; 4)检查真空源提供的真空状况: 发动机转速在1500rpm/min时保持20秒，后按照原状进行测量，设定值为大于650mmHg; 从废气再循环阀拔出真空软管，检查是否有真空，如果存在真空但是发动机转速不变，检查电磁阀的机械部件; 若阀门杆处于闭合位置或发生C019故障，就会冒黑烟。 2.2.4 预热塞 点火开关ON，电热塞指示灯短暂地开启以便进行自测。 6 打开预热开关，若继电器不动作，先检查保险丝或通过电压的方式逐步查找故障。 当前负荷情况/当前发动机转速/当前水温，ECU将根据以上3个输入变量所需的EGR阀门开度，闭环控制系统通过阀门开度传感器不断地将EGR阀门当前的与ECU中存储的理想值进行比较，并将EGR阀门的开度调整到理想状态。Garret GT22型或三菱TF035HM型，最高转速180000转，最高压比2。 备注:如果过多的废气再循环(超过进气量的40%),则由于缺少氧气,烟尘、co及HC废气排放及燃油的消耗将上升。 燃油雾化 燃油雾化良好提高了空气和燃油的混合效率，有助于减少HC和烟尘排放。为了防止出现可见的烟尘排放，喷油量必须根据进气量限制，这迫使过剩空气至少约为10,40%(α=1.1,1.4) 7(发动机关闭 发动机系统通过ECU将喷射油量调零进行关闭。该系统也具有许多额外的(余度)关闭途径。 故障检测 如果超过传感器输出信号的容许范围，通过开关输出一个替代值，此方法使用于下列信号: 蓄电池电压、冷却液温度、柴油温度、充气压力、大气压力和进气量、油门踏板位置传感器 博世公司喷油器补充: 注意:进油节流孔、回油节流孔、回油孔 喷油器可以分为3个功能组件:孔式喷油嘴、液压伺服系统、电磁阀等。 喷油嘴有两种形式:带压力室的P系列喷油嘴偶件和无压力室的P系列喷油嘴偶件。为了减少HC排放，压力室容积应尽可能小，最好采用无压力室式喷油嘴。 博世公司高压油泵补充: 高压油泵一般象普通分配泵那样装在柴油机上，通过离合器、齿轮、链条或正时齿型带由发动机驱动，最高转速为3000r/min,采用燃油润滑,另有用凸轮轴驱动的;视安装空间不同，调压阀或直接安装在高压油泵旁或单独布置。 序号 加速踏板1电位计电压值 V 加速踏板2电位计电压值 V 滤波前的加速踏板度 % 0.80 0.39 0.00 1 1.10 0.55 8.63 2 1.39 0.69 17.25 3 1.53 0.77 22.35 4 1.71 0.84 27.84 5 1.98 0.98 37.25 6 2.18 1.08 43.53 7 2.38 1.18 49.8 8 2.57 1.28 56.86 9 2.79 1.37 63.53 10 3.08 1.53 73.33 11 3.42 1.69 84.31 12 3.63 1.79 91.37 13 3.75 1.86 94.9 14 3.95 1.96 100 15 4.06 2.02 100 16 7 8