- 电喷柴油发电机电磁阀的原理与检修
- 作者：康明斯发电机维修公司 | 来源 www.czufdj.com | 发布时间：2021-09-15 | 阅读次数：[]
一、喷油器电磁阀的结构及工作原理
喷油器电磁阀的功用：准确控制柴油发电机的喷油量、喷油正时以及喷油规律。1.Bosch共轨系统的喷油器电磁阀
目前，国内生产的国Ⅲ柴油发电机，为解决排放及降低噪音，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。
（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；
②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。
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，驱动电流、喷射率、阀体升程关系如图4-59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。
（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），所以只出现峰值电流。
（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4-60所示。
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柴油发电机的燃油喷射系统。
下面介绍一下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，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12.8V，它通过ECU发出的驱动喷油器的信号而施加到喷油器上。
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柴油发电机喷油器的驱动电压值到79.2V。
4.下面给出几个机型喷油器的参数：
①柴油发电机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145.0MPa。
②康明斯4F Delphi共轨6孔，无压力室式，工作电流6~16A，2次喷油间隔0.2ms，16位修正码，最大喷油压力160.0MPa。
③康明斯国ⅢBOSCH共轨CRIN2型，最大喷油压力160.0MPa，电器参数如表4-5所示。
BOSCH共轨CRIN2型的电器参数
项目
单位
数值
备注
线圈电阻
Ω
0.23
当温度20℃时，误差±5%
线圈电感（提升段）
μH
150
当温度20℃时
线圈电感（保持段）
μH
35
当温度20℃时
提升电压
V
48
提升开始时，20℃
提升电流
A
24～26
设定值25A
保持电流
A
11～13
设定值12A
二、喷油器电磁阀的检修
下面以康明斯柴油发电机BOSCH共轨系统为例，分析喷油器电磁阀的检修。如图4-63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。每个喷油器有一个唯一的IQA （Injector Quantity Adjustment）码。
（1）外线路检查。参考图4-63，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 -0.4Ω左右。
（3）电磁阀工作电流检查。柴油发电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）。
（4）电磁阀工作电压检查。起动柴油发电机情况下，喷油器电磁阀端子处应有5V脉冲电压输入；或用试灯（须串连300Ω左右的电阻）连接喷油器电磁阀两个端子，起动时试灯应时亮时灭。
（5）数据流检测。用“X-431故障诊断仪可以读取“系统预设喷油量”、“当前系统喷油量”、“主喷修正量”等3个参数的数据流。
三、喷油器电磁阀失效模式分析
1.柴油发电机（Bosch共轨系统）
①柴油发电机无法起动：当燃油中的杂质过多，若有2支及以上的喷油器堵塞时，喷油器回油量过大，导致柴油发电机轨压在建立后出现回落现象，引起柴油发电机无法起动；
②柴油发电机抖动：若有一支喷油器堵塞，或者喷油器电磁阀线路与柴油发电机金属磨损搭铁，或者某缸喷油器电磁阀与 ECU连接断路，会造成柴油发电机抖动且出现“N缸喷油器无效应信号”故障码。
③柴油发电机飞车（极少）：若燃油中杂质过多导致喷孔堵塞，柴油发电机高速运转时，燃油压力将喷头压掉，大量燃油进入燃烧室。
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：
①故障灯亮；
②某缸不工作，柴油发电机功率下降，扭矩不足；
③出现相应的故障码：P1203、P1204、P1209、P120B、P120C、P1211、P0261、P0262、P0264、P0265、P0267、P0268、P0201、P0202、P0203、P0204等。
2.Delphi共轨系统
①故障灯亮；
②某缸不工作，柴油发电机功率下降，扭矩不足；
③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。
3.Delphi单体泵系统
当出现下列条件时：
①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。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，仅该缸停止喷油；
④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。
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