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1、宝来发动机维修手册巴伐利亚职教师资培训中心第一节 宝来TDI发动机工作原理1泵喷嘴式柴油喷射系统（1）泵喷嘴式指的是喷油泵电控单元、喷油嘴组合在一起。发动机每个缸都有一个泵喷嘴，不需要高压管或分配式喷射泵。泵喷嘴系统有下列功能：能够产生所需的高喷射压力，能按正确的时间和正确的喷油量喷油。（2）泵喷嘴安装位置。泵喷嘴直接集成在汽缸盖上。与分配式喷射系统的缸盖相比，泵喷嘴式喷射系统缸盖有很大变化，位置比较高。（3）固定方式。泵喷嘴通过卡块固定在缸盖上。泵喷嘴应安装好，若泵喷嘴与缸盖不垂直，则紧固螺栓会松动，造成泵喷嘴或缸盖损坏。（4）凸轮轴配有4个辅助凸轮来驱动喷嘴，通过滚柱式摇臂来驱动泵喷嘴的泵
2、活塞，见图2-1-1。（5）高压腔充注燃油。在供油循环期间，泵活塞在活塞弹簧压力作用下向上移动，使高压腔的内容积扩大。泵喷嘴电磁阀不动作，电磁阀针阀处于静止位置，供油管到高压腔内的通道打开，燃油流入高压腔。2统一式形燃烧室这种燃烧室在直接喷射燃烧中应用最广泛，其特点是结构紧凑，热损失小。由于采用空间混合方式形成可燃混合气，导致备燃期长，工作粗暴，噪音大，柴油机承受机械负荷大。采取较小压缩比来减小机械负荷，涡轮增压，螺旋进气道，提高燃油喷雾质量，缩短备燃期，使工作柔和。3混合气的形成和燃烧要求良好的混合气是确保燃烧效率的重要因素。应在正确时刻，在高压下按正确喷油量喷油。即使极小的偏差也会产生高污
3、染、高燃烧噪声或高燃油消耗。点火延迟时间是开始喷油和燃烧室内压力开始上升之间的时间。若此时间喷油量大，压力会突然上升产生很大噪声，短暂的点火延迟对于柴油发动机燃烧过程是很重要的。4喷射过程（1）预喷射循环。在主喷射循环开始前，少量燃油在低压下被喷入，这个喷射过程叫预喷射循环。少量燃油燃烧使燃烧室内的压力和温度上升，符合主喷射快速点火的要求。在预喷射循环和主喷射循环间的喷射间隔内，燃烧室的压力平缓上升，而不是突然上升，使得燃烧噪音低。排入的氮氧化物也是少。（2）主喷射循环。主喷射循环的关键是产生良好的混合气，使燃油完全燃烧。高喷射压力使空气和燃油完全混合，最终雾化，充分燃烧，减少排放污染物并确保
4、发动机高效率运转。（3）喷射结束。在喷射结束过程，压力迅速下降和喷嘴迅速关闭是很重要的。应防止燃油在低喷射压力下以大颗粒滴入燃烧室，否则燃油不完全燃烧，将产生很多排放污染物。（4）预喷射循环开始。喷射凸轮通过滚柱式摇臂将泵活塞压下，将高压腔内的燃油排到供油管。发动机电控单元控制喷油嘴电磁阀吸合，启动喷射循环，此时，电磁阀针阀被压入阀座内，关闭高压腔到供油管的通道，高压腔内开始产生压力。当压力达到18Mpa时，压力高于喷油针阀弹簧压力，喷嘴针阀上升，预喷射循环开始。（5）预喷射的控制缓冲塞阻尼作用。在预喷射循环内，喷嘴针阀行程被液力阻尼垫阻尼，因此，可以准确控制喷射量。在前1/3行程，喷嘴无阻尼
5、打开，将预喷射油量喷入燃烧室。当缓冲塞堵住喷嘴壳体的内孔时，针阀上部的燃油只能通过泄油间隙排入喷嘴弹簧室，从而形成液力阻尼垫，限制预喷射循环的针阀行程。（6）预喷射循环结束。上升的压力使收缩活塞下移，使高压腔内容积扩大，于是压力瞬时下降。这时施加在针阀上的弹簧力和液体压力增大，喷嘴针阀关闭，预喷射结束。收缩活塞的下移增加了喷嘴弹簧的压紧程度。若想再次打开针阀，油压应比预喷射过程中的油压高。（7）主喷射循环开始。喷嘴针阀关闭后短时间内，高压腔内压力立即重新上升，这时喷嘴电磁阀仍然关闭，泵活塞下移。约30Mpa时，燃油压力高于喷嘴弹簧作用力，喷嘴针阀再次上升，主喷射循环开始。喷射过程中，进入高压腔
6、的燃油多于经喷嘴喷出的燃油，压力不断上升，最高可达205Mpa。（8）主喷射循环结束。当发电机电控单元停止激活喷嘴电磁阀后，电磁阀针阀回位，燃油被泵活塞排到供油管。泄压。喷嘴针阀关闭，主喷射循环结束。5泵喷嘴泵喷嘴的回油管具有如下功能：冷却泵喷嘴，来自供油管的燃油冲刷通向回油管的泵喷嘴油道，排出泵活塞处泄出的燃油。通过回油管内节流孔分离来自供油管内的气泡。6燃油系统（1）单向阀：发动机不工作时，防止燃油回流。（2）旁通阀：若燃油内有空气，则通过此处排出。（3）节流孔与过滤器：收集、分离供油管内的气泡。（4）限压阀1：调节供油管内压力，大于750Kpa时打开。（5）限压阀2：保持回油管内压力在1
7、00Kpa，在电磁阀针阀处保持压力平衡。（6）燃油泵。燃油泵位于缸盖上，紧挨在真空泵后面，其功能是将燃油由油箱输送到泵喷嘴。两个泵都由凸轮轴驱动，因此叫串联泵。为了检查供油管压力，油泵上有一个用于接压力测试仪V.A.S5187的接头。燃油泵是间歇式叶片泵。对于这种形式的泵，间歇叶片被弹簧压力紧压在转子上。其优点是在发动机转速较低时也可供油。燃油泵工作的过程：容积增大时油泵进油，容积减小时油泵出油。燃油被吸出和泵和泵入两个油腔。吸油腔和供油腔通过隔断叶片彼此分开。（7）分配管。分配管集成在缸盖内的供油管内，其功能是等量地向各泵喷嘴分配燃油。工作过程：油泵将燃油输送到缸盖内的供油管，在供油管内，燃
8、油沿着分配管内管流向1缸。燃油通过十字孔进入分配管和缸盖壁之间的环形管。在此，燃油与受热燃油混合，并被泵喷嘴强制送回供油管，使供油管内流到各缸的燃油油温一致。为所有泵喷嘴提供的燃油量相同，发动机运转平稳。若没有分配管，泵喷嘴的油温将会不同。泵喷嘴强制送回供油管的受热燃油，在供油管内被流动的燃油直接从4缸推到1缸喷嘴，4缸到1缸油温上升，并且为泵喷嘴提供燃油量不同，这将会使发动机运转不平稳并且在前几缸中产生高温。7电子柴油机控制（EDC）原理图（图2-1-2）8热膜式空气流量计（1）工作原理：保持空气流量计G70中热电阻的温度恒定。流经G70的空气对热电阻冷却作用不同，保持热电阻温度恒定所需的电
9、流也不同，所以保持热电阻温度恒定所需的电流值就是吸入的空气量的对应值。另外，由于冷空气的冷却作用较强，需要空气温度作为修正系数。带反向空气流量识别的空气流量计用来测定进气量。空气翻板的开关动作在进气管内产生反向气流，带反向空气流量识别的热膜式空气流量计可测定返回的空气流量，修正后将信号传给发动机电控单元，以便精确测量进气量。（2）信号作用：发动机电控单元利用该测量值计算喷油量和废气再循环率。（3）信号失效：信号失效时，发动机电控单元用一个固定值来替代。9加速踏板位置传感器G79（1）信号作用：识别加速踏板位置，计算喷油量。（2）信号失效：信号失效时，发动机电控单元不能识别加速踏板位置。发动机在
10、高怠速下运转，以便驾驶员将车开到附近的服务站。（3）怠速开关和强制低档开关集成在加速踏板位置传感器内（在脚踏板壳体内）。10霍尔传感器G40（1）霍尔传感器安装在凸轮轴齿轮下面的齿形皮带导向轮上，监测安装在凸轮轴齿轮上的7个凸齿位置。（2）信号作用：发动机启动时，发动机电控单元利用霍尔传感器产生的信号识别各缸。（3）信号失效：信号失效时，发动机电控单元利用发动机转速传感器产生的信号作为替代信号。（4）发动机启动时各缸的识别：发动机启动时，发动机电控单元应知道哪缸处于压缩冲程，以便激励相应的泵喷嘴电磁阀。发动机电控单元计算由霍尔传感器产生的信号，确定凸轮轴位置。11凸轮轴传感器耙轮（1）每个工作
11、循环凸轮轴旋转360，在传感器轮上每一缸都有一个凸齿来代表，这些凸齿相距90，为了能使凸齿代表各缸，传感器轮上有额外的凸齿来代表1、2和3缸，相距角度不同。（2）工作过程：凸齿每次经过霍尔传感器时，都会产生一个霍尔电压并传送给发动机电控单元。因凸齿相隔间距不同，霍尔电压产生的时间间隔也不同。12发动机转速传感器G28（1）发动机转速传感器是一个感应式传感器，位于缸体上。（2）发动机转速传感器轮圆周上，有56个齿和两个齿轮（两个齿），齿缺相距180作为确定曲轴位置的参考标记。（3）信号作用：发动机转速传感器产生的信号记录了发动机转速和确切的曲轴位置。利用此信息，发动机电控单元计算出喷油始点和喷油
12、量。（4）信号失效：信号失效时，发动机熄火。（5）快速启动识别：为了让发动机快速启动，发动机电控单元计算来自霍尔传感器和发动机转速传感器的信号。发动机电控单元利用来自霍尔传感器的信号识别各缸。曲轴传感器轮上有两个齿缺，当曲轴转过半圈时，发动机电控单元就会获得一个相关信号。通过此方式，发动机电控单元在初期就可识别相关各缸的曲轴位置并控制相应的电磁阀来进行喷射循环。13温度传感器（1）信号失效：信号失效时，发动机电控单元利用燃油温度传感器产生的信号修正喷油量。（2）信号作用：发动机电控单元利用冷却液温度传感器信号修正喷油量。14燃油温度传感器G81（1）燃油温度传感器是负温度系数热敏电阻（NTC）
13、。当燃油温度升高时，其电阻值下降，其安装在油泵到燃油冷却器间的回油管中，用于监测燃油的温度。（2）信号作用：燃油温度传感器信号用来监测燃油温度。发动机电控单元利用这个信号计算喷油始点和喷油量。该信号也用来控制燃油冷却泵开关。（3）信号失效：信号失效时，发动机电控单元利用来自冷却液温度传感器信号计算出一个替代值。15冷却液温度传感器G62（1）冷却液温度传感器负温度系数热敏电阻（NTC），其安装在缸盖的冷却液接头上，将当前冷却液温度信号传送给发动机电控单元。（2）信号作用：发动机电控单元利用冷却液温度传感器信号修正喷油量。（3）信号失效：信号失效时，发动机电控单元利用来自燃油温度传感器信号修正喷
14、油量。16进气温度传感器G42（1）信号作用：考虑不同温度下增压空气密度不同的影响，发动机需要进气歧管温度传感器产生信号来修正增压压力。（2）信号失效：信号失效时，发动机电控单元用一个固定的替代值来计算增压压力，其结果会使发动机功率下降。17进气歧管压力传感器G71（1）信号作用：进气歧管压力传感器提供的信号用于检查增压压力。发动机电控单元将实际测量值与增压压力脉频图上的设定值进行比较，若实际测量值偏离设定值，则发动机电控单元通过电磁阀调整增压压力，实现增压压力控制。（2）信号失效：信号失效时，不能调节增压压力，发动机功率下降。（3）进气歧管压力传感器和进气歧管温度传感器集成在一起，安装在进气
15、管内。18海拔高度传感器F96（1）海拔高度传感器位于发动机电控单元内。（2）信号作用：该传感器向发动机电控单元传送一个取决于海拔高度的环境压力。发动机电控单元利用该信号计算增压压力和废气再循环的海拔高度修正值。（3）信号失效：信号失效时冒黑烟。19离合器踏板开关F36（1）离合器踏板开关安装在脚踏板上。（2）信号作用：发动机电控单元利用该信号识别离合器是分离还是接合，若分离，则喷油量短时减少，确保换挡平顺。（3）信号失效：若信号失效，则换挡时会出现发动机熄火现象。20制动灯开关F和制动踏板开关F47（1）制动灯开关F和制动踏板开关F47集成为一体，安装在脚踏板上。（2）信号作用：两个开关将“制动动作”信号提供给发动机电控单元。（3）信号失效：若其中一个信号失效，则发动机电控单元将减少喷油量，发动机功率下降。21车速信号发动机电控单元从车速传感器获得该信号。该信号用于判断不同工况，换挡时减少冲击，检查巡航控制系统功能是否正常。22空调接通信号空调开关向发动机电控单元发送一个信号，提示空调压缩机将很快被接通，发动机电控单元在空调压缩机接通前提高发动机怠速转速，以防止空调压缩机接通后发动机转速突然下降。23发电机端子DF信号发电机端子DF信号将发动机的负载情况传送至发动机电控单元。依据可提供的容量，发动机电控单元
