電控泵噴嘴柴油發(fā)動機拆裝檢測臺架的設(shè)計

丁家寶

摘要：汽車專業(yè)教學(xué)的師生需要系統(tǒng)掌握現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、原理、維修等方面的內(nèi)容，否則就不能與汽車技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)。而實踐教學(xué)中，由于在實車上比較難于設(shè)置故障還有演示故障現(xiàn)象等情況。所以，讓學(xué)生在理解與學(xué)習(xí)的過程中遇到了一定的困難。為了解決該問題，讓學(xué)生對新興的電控柴油發(fā)動機系統(tǒng)更直觀的理解和掌握，因此，以寶來1.9TDI電控泵噴嘴柴油發(fā)動機為基礎(chǔ)，設(shè)計與制作出可用于拆裝測試使用的教學(xué)臺架。教師在利用臺架進行授課時，學(xué)生更容易加深記憶與理解，這將大幅高學(xué)習(xí)效率。

Abstract： Teachers and students of automotive professional teaching need to systematically master the composition， structure， principle， maintenance and other aspects of modern automotive electronic control systems， otherwise they will not be able to adapt to the development of automotive technology. In practice teaching， it is more difficult to set faults and demonstrate fault phenomena in real vehicles. Therefore， students encounter certain difficulties in the process of understanding and learning. In order to solve this problem， let students have a more intuitive understanding and mastery of the emerging electronically controlled diesel engine system. Therefore， based on the Bora 1.9TDI electronically controlled pump nozzle diesel engine， a teaching table that can be used for disassembly and assembly tests was designed and manufactured. shelf. When teachers use the bench to teach， students are more likely to deepen their memory and understanding， which will greatly increase learning efficiency.

關(guān)鍵詞：電控泵噴嘴;拆裝;檢測;臺架

Key words： electronically controlled pump nozzle;disassembly and assembly;inspection;bench

中圖分類號：S219.031? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）17-0125-02

0? 引言

隨著我國汽車制造技術(shù)水平的提升，對汽車專業(yè)技術(shù)技能型人才的能力水平有了更高的要求。技師學(xué)院的人才培養(yǎng)任務(wù)主要是為社會發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用技能型人才，所以在汽車專業(yè)教學(xué)中，應(yīng)該以市場需求為導(dǎo)向，調(diào)整人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方法，加強理論教學(xué)與實踐操作的結(jié)合，注重對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)和能力。通過可供拆裝測試使用的教學(xué)臺架，能夠強化學(xué)生理論聯(lián)系實踐的能力，并且在實踐中強化學(xué)生的創(chuàng)新能力和職業(yè)能力，切實提升教學(xué)質(zhì)量。作為汽車職業(yè)技術(shù)教育教學(xué)設(shè)備的一個重要組成部分，用于教學(xué)的電控發(fā)動機實驗臺在實踐教學(xué)的過程中發(fā)揮了重要的作用。

1? 電控泵噴嘴噴射系統(tǒng)工作原理

電磁閥的開閉由ECU根據(jù)當(dāng)前的汽車現(xiàn)況，結(jié)合供油MAF直接控制。此外，為達到更好的燃燒效果，每個氣缸做功沖程所需的柴油量被分成預(yù)噴射和主噴射兩部分（預(yù)噴射開啟壓力18.0MPa，主噴射開啟壓力30.5MPa），預(yù)噴射的柴油量很少，先行燃燒的主要目的是為主噴射的柴油提供更好的燃燒環(huán)境，主噴射在預(yù)噴射開始并完成之后才進行，它們之間的間隔由管噴射的液壓機構(gòu)根據(jù)油壓大小自行控制。采用該預(yù)噴、主噴技術(shù)能使柴油發(fā)動機達到平穩(wěn)、高效燃燒的理想狀態(tài)，且降低燃燒噪聲、降低尾氣中的有害氣體的含量。只有了解了該發(fā)動機的結(jié)構(gòu)、工作原理及其他部件的匹配關(guān)系后，才能對發(fā)動機與臺架的連接及臺架機械部分進行合理的設(shè)計。在此根據(jù)臺架的設(shè)計及測試過程的要求，簡要的說明其結(jié)構(gòu)和工作原理，進而設(shè)計臺架的控制電路并制定發(fā)動機拆裝測試臺架的制作方法。

因為柴油機是壓燃式內(nèi)燃機，其點火方式為利用高溫高壓空氣直接引發(fā)柴油燃燒，所以混合氣的質(zhì)量對柴油機發(fā)動較為重要。為了提高柴油機的發(fā)動效率，就需要提升可燃混合氣的質(zhì)量，主要有以下幾種方式可改善混合氣質(zhì)量。第一，選擇與汽油機不同的燃燒室型式，主要有直噴式燃燒室和主副燃燒室分開的渦流式、預(yù)燃室式分隔式燃燒室，可以利用空氣運動促進混合氣在燃燒室中均勻分布;第二，利用高效噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的高噴射壓力，以提升燃油的霧化效果;第三，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和傳感器技術(shù)對噴油始點和噴油量進行控制，可有效降低油耗，減少污染物的排放，減低發(fā)動機噪聲，并提升柴油機的動力。電控泵噴嘴技術(shù)可以滿足以上要求，以下對電控泵噴嘴的結(jié)構(gòu)、混合氣的形成和工作過程做一詳細地介紹。

電控泵噴嘴去掉了高壓油管，把泵油的柱塞及泵體與噴油嘴部件接連在一起了，泵體上有起柱塞套作用的圓孔部件，柱塞下的高壓腔有信道通過電磁閥與低壓腔接通。當(dāng)凸輪推動搖臂使柱塞向下行駛時，如果電磁閥未通電關(guān)閉狀態(tài)，則被推送的油通過此信道和電磁閥泄回低壓腔都不會產(chǎn)生高壓。如果電磁閥通電關(guān)閉狀態(tài)，則被推送的油將產(chǎn)生高壓，這個高壓直接傳到噴油嘴上，當(dāng)超過針閥開啟壓力時，這個時候開始噴油了。

當(dāng)電磁閥關(guān)閉期間，泵噴嘴將持續(xù)不斷噴油。當(dāng)電磁閥斷電狀態(tài)，則電磁閥回位彈簧使電磁閥馬上打開，高壓腔的油泄回低壓腔，噴油嘴針閥處于關(guān)閉狀態(tài)，停止噴油。所以噴油量噴油量和噴油量是由電磁閥的通電正時和通電時間的長短控制的。此外，電控系統(tǒng)是由一組傳感器、ECU和執(zhí)行器組成。傳感器把柴油機工作的環(huán)境條件、工況及駕駛員的主意傳給計算機。計算機根據(jù)這些信息以及在開發(fā)柴油機時存入的匹配數(shù)據(jù)來計算出正確的通電正時和通電時間，控制執(zhí)行組件的工作。拆裝電子控制單元ECU、傳感器和執(zhí)行器。ECU采集加速踏板位置傳感器、空氣流量傳感器、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器等的信號，并與儲存在內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫進行比較分析，計算出發(fā)動機當(dāng)前狀態(tài)的最佳參數(shù)來確定最佳的噴油速率和噴油壓力。①空氣質(zhì)量流量傳感器：對空氣流量進行監(jiān)測，然后將瞬時獲取的流量數(shù)據(jù)傳輸給ECU，為燃燒過程控制提供參照依據(jù)，可滿足排放法規(guī)要求。②曲軸位置傳感器：主要用于對發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸位置的檢測，飛輪上的信號齒在轉(zhuǎn)動過程中，每次經(jīng)過傳感器時都會產(chǎn)生一個交變磁場，然后利用電磁圈產(chǎn)生的正弦感應(yīng)電壓分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息。③加速踏板位置傳感器：加速踏板通過轉(zhuǎn)軸與傳感器內(nèi)部的滑動變阻器的電刷連接，當(dāng)加速踏板位置改變時，電刷與接地端的電壓發(fā)生改變，ECU將該電壓信號轉(zhuǎn)換成加速踏板位置信號，ECU監(jiān)測加速踏板內(nèi)部兩套滑動電阻，保證輸出信號的可靠性。④冷卻液溫度傳感器：冷卻液溫度傳感器一般采用熱敏電阻式，用來檢測發(fā)動機冷卻液溫度的變化，ECU根據(jù)此傳感器信號對噴油量及噴油正時進行修正。⑤進氣溫度傳感器：進氣溫度傳感器的結(jié)構(gòu)原理與冷卻液溫度傳感器基本相同，用來檢測進氣溫度的變化，ECU根據(jù)此傳感器信號對噴油量及噴油正時進行修正。

該拆裝檢測臺架的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括發(fā)動機拆裝單元的設(shè)計、臺架接線電路的設(shè)計和控制板面的設(shè)計三部分組成。其中，發(fā)動機拆裝單元的設(shè)計又涵蓋了發(fā)動機翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計、臺架底座的設(shè)計、發(fā)動機支架的設(shè)計、蝸輪蝸桿減速機構(gòu)的選用及可回收系統(tǒng)的設(shè)計五個部分。而臺架接線電路的設(shè)計是根據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理設(shè)計成短路或斷路和對地短路三種情況來對故障進行設(shè)置，然后在故障設(shè)置箱中設(shè)有與電腦端子腳有關(guān)的所有故障開關(guān)，從而對臺架接線電路進行控制。最后再與控制面板相結(jié)合來實現(xiàn)就車檢測的功能。

該臺架所選用的是電控泵噴嘴柴油發(fā)動機，由于是柴油機實驗臺架，設(shè)計強度需高于汽油發(fā)動機。因此會在臺架的總體結(jié)構(gòu)、各個部件的設(shè)計、臺架材料的選用等方面進行改進與加強。

本臺架主要具有供發(fā)動機拆裝、運行、故障設(shè)置和故障檢測等的功能，具體如下：①發(fā)動機拆轉(zhuǎn)功能。該臺架靜態(tài)時可充分展示發(fā)動機的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理，使學(xué)生能一目了然，印象深刻。此外，也使教師避免了在實車上實施教學(xué)的不便，有助于教師實施理論教學(xué)和實訓(xùn)教學(xué)，又有助于教師實施班級教學(xué)和分組教學(xué)。②運行功能。本實驗臺模擬實車工作，可對發(fā)動機實施操作運行，使學(xué)生能更進一步掌握系統(tǒng)的工作原理，同時也激發(fā)了學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣。③故障檢測功能。在實驗臺上裝有自診斷接口及故障檢測端子，可以和示波器、萬用表、故障檢測儀配合使用，非常方便進行故障的檢測;在實驗臺上，可以使用萬用表對檢測端子的電壓、線路的電阻進行測量;實驗臺也可以與示波器連接使用來分析系統(tǒng)各個傳感器、執(zhí)行器的波形，讓學(xué)生在熟悉了各種檢測儀器的使用方法的同時還提高了自己的綜合診斷能力。

實驗臺控制面板除了實驗臺單位的名稱之外分為四個部分，第一部分為數(shù)字顯示儀表。第二部分電控柴油機電路圖。第三部分為燃油壓力表、真空表、發(fā)動機電腦檢測點。第四部分為電腦線束插頭端子名稱和符號說明。

各部件的功用如下：①燃油壓力表經(jīng)常被用來測試燃油系統(tǒng)的壓力。②進氣壓力表用來反映發(fā)動機進氣的工作壓力，可根據(jù)不同工況的壓力來判斷進氣系統(tǒng)是否有故障。③組合儀表主要用來顯示發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速、燃油液面、發(fā)動機故障燈等。④保險繼電器盒用來放置與發(fā)動機實驗臺相關(guān)的繼電器、保險以便于檢測方便。⑤OBDⅡ檢測口是用來連接診斷儀，對發(fā)動機進行檢測。⑥啟動開關(guān)是用來啟動發(fā)動機。

2? 臺架的使用方法

2.1 運行功能的操作方法? 具體的運行功能操作方法如下：①準備工作。起動之前，檢查實驗臺冷卻液液的面、油箱油量、機油液面以及線路狀況，發(fā)現(xiàn)異常，及時處理或補充。②如果沒有異常之處，打開電源總開關(guān)。③操作點火開關(guān)，點火開關(guān)在“ON”檔位置時，電源被接通，控制臺的儀表開始指示;點火開關(guān)在“START”檔位置時，起動起動機，發(fā)動機工作。④實驗結(jié)束后，關(guān)閉點火開關(guān)后切斷總電源。

2.2 發(fā)動機故障檢測的基本原則? ①由于電子控制系統(tǒng)故障的原因和維修都較為復(fù)雜，所以在發(fā)動機出現(xiàn)故障，首先對電子控制系統(tǒng)以外的部位進行排查。如果找到故障點，則可避免對傳感器、電腦、執(zhí)行器等復(fù)雜部位的檢查，可有效提升故障排查效率。②故障排查遵循由易到難的原則，先采用直觀檢查法進行故障排查，即看、摸、聽等方式，對于較為簡單的故障可迅速定位?？粗饕怯^察線路和零部件接觸部位是否有松動、斷裂等現(xiàn)象，油路是否存在漏油現(xiàn)象;摸主要是用手觸摸可疑線路連接處的溫度，判斷是否存在高溫現(xiàn)象;聽主要是用耳朵或者借助簡單的設(shè)備聽疑似故障部位有無漏氣現(xiàn)象，發(fā)動機是否存在異響等。直觀檢查法可快速確定簡單故障，如果沒有找到故障點，則需使用儀器儀表或者其他專用工具進行深入的檢查，同樣遵循由易到難的原則。③發(fā)動機在使用過程中，可能會受到環(huán)境、結(jié)構(gòu)等原因的影響而導(dǎo)致某些部位經(jīng)常出現(xiàn)故障。所以在故障排查時，可優(yōu)先檢查這些部位，有助于快速定位故障點。如果不是常見故障類型，可對其他部位進行檢查，這種排查方式可縮短故障排查時間，提高故障排查效率。④對于電子控制系統(tǒng)的故障，可以通過故障自診斷系統(tǒng)進行監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到故障時就會發(fā)出報警信號，故障代碼會被同時存儲。對于部分故障，在使用故障自診斷系統(tǒng)檢查之前，先要讀取故障代碼，按照代碼指示排除故障。如果故障代碼指示的故障處理后，發(fā)動機故障還存在，或者初始階段就沒有故障代碼，需要對發(fā)動機進行再次檢查。⑤先對發(fā)動機故障的表現(xiàn)特征進行分析，然后根據(jù)相關(guān)的依據(jù)以及以往的經(jīng)驗，判斷可能引起故障的原因，在此基礎(chǔ)上進行故障排查可提高排查的效率。⑥電子控制系統(tǒng)發(fā)生故障，可從電壓、電阻以及相關(guān)參數(shù)是否處于正常值范圍來判斷。所以在維修該型車輛時，應(yīng)該先做好各項數(shù)據(jù)的收集和整理工作，在發(fā)生故障時能夠根據(jù)參數(shù)范圍快速定位故障點。收集和整理參數(shù)的途徑較多，維修手冊、專業(yè)書刊，或者對無故障車輛系統(tǒng)進行參數(shù)測量，然后記錄下來。這些都是汽車故障維修的經(jīng)驗，經(jīng)驗的積累可有效提升故障排查效率。

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