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1、,模块三 配气机构,发 动 机 电 控 技 术,模块二 曲柄连杆机构,模块一 发动机总体认识,模块四 冷却系,模块五 润滑系,模块六 汽油机燃料供给系,第六部分,柴油机电子控制燃油喷射系统,情景三 TDI柴油机系统简介,情景三 TDI柴油机系统简介,为了解决SDI 的先天不足，人们在柴油机上加装了涡轮增压装置，使得进气压力大大增加，压缩比一般都在12 以上，这样就可以在转速很低的情况下达到很大的扭矩，而且由于燃烧更加充分，排放物中的有害颗粒含量也大大降低。这便是 TDI 系统。 TDI 是指涡轮鼓风增压及缸内直接喷射。,情景三 TDI柴油机系统简介,一、大众TDI 发动机系统 （一）概述,发动
2、机速度特性,TDI 发动机,情景三 TDI柴油机系统简介,主要性能参数,情景三 TDI柴油机系统简介,（二）大众TDI 发动机主要结构特点,1、涡旋进气道 涡旋道的形状是：吸入的空 气在该通道内要形成涡旋运动。这样才能在每个气缸内形成强涡流。充气道的形状是：吸入的空气应直达气缸内。这样才能保证在转速高时，气缸能快速充气。,情景三 TDI柴油机系统简介,2、凹顶活塞 为了改善可燃混合气的形成，TDI 发动机采用了凹顶活塞。,情景三 TDI柴油机系统简介,3、TDI 喷油器,为实现喷油器的精确控制，奥迪TDI 发动机在喷油器执行元件模块当中利用了压电效应。压电效应是指，如果压电元件晶体被压缩或拉伸
3、，会产生交变电压，反之，如果在压电元件上施加电压，其晶体结构可被伸长。通过执行元件模块的长度方向的变形可产生液体的压力并传递至开关阀。,情景三 TDI柴油机系统简介,4、双级式喷油器 为了提高喷油压力，改善喷雾质量，改善燃烧质量，实现二次喷射，TDI 发动机采用双级式喷油器。此外，为了实现对喷油时刻的精确控制，在喷油器上安装了喷油器针阀位置传感器G80（又称喷油器针阀升程传感器）。,情景三 TDI柴油机系统简介,（三）TDI 发动机系统控制原理 TDI 发动机系统结构与其他电控喷油系统相似，同样由传感器、电控单元（ECU）、执行器（执行元件）三大部分组成。传感器检测发动机的工况，将各种信号输送
4、给发动机ECU。ECU根据各种信号与存储器的参数进行对比，确定最佳的喷油量和供油提前角的大小，同时还有废气再循环、涡轮增压及其他辅助控制器。另外，当系统出现故障时，ECU 会向故障指示灯K29 输出信号，点亮故障指示灯K29。,情景三 TDI柴油机系统简介,情景三 TDI柴油机系统简介,二、大众TDI 独立喷射系统 （一）概述 20 世纪30、40 年代，柴油发动机已经开始使用独立喷射系统。最早使用的是机械式（柱塞+喷油器）独立喷射系统。但由于当时电子技术在汽车上的应用程度较低，各种优越性得不到充分体现。直到20世纪后期，电子技术在汽车上广泛应用，电控技术比较成熟后，欧洲汽车公司又开始研制柴油
5、独立喷射系统。其中，德国大众汽车公司、德国奔驰汽车公司研制的独立喷射系统比较成熟。 大众汽车公司研制的1.9L TDI 发动机，主要应用于PASSAT（帕萨特）汽车。在汽车尾部标识为TDI，其中“DI”为红色标志的汽车装备就是指为独立喷射系统。,情景三 TDI柴油机系统简介,1、独立喷射系统的实现条件 （1）喷油压力提高：一般喷油压力为20.5 kPa。 （2）过程控制精确：一般采用控制单元（ECU）集中控制。 （3）采用二次喷油技术：能实现预喷、主喷油过程。,情景三 TDI柴油机系统简介,2、独立喷射系统的优点 采用独立喷射系统的发动机与一般柴油发动机相比，由于喷油压力高，喷油雾化良好；采用
6、ECU集中控制，控制喷油量、供油提前角更精确；采用预喷+ 主喷油方式，能实现先缓后急的喷油等。彻底改善了柴油发动机各种性能，主要有如下优点： （1）噪声小； （2）废气中有害气体少； （3）油耗下降； （4）功率上升。,情景三 TDI柴油机系统简介,（二）独立喷射系统结构组成 独立喷射系统与其他系统相似，主要由进气供给装置、燃油供给装置、电控系统、排气装置等组成。,情景三 TDI柴油机系统简介,（三）TDI 独立喷射系统结构与原理 1、供油系统结构与原理 独立喷射系统的供油系统主要由油箱、滤清器、冷凝器、输油泵、泵喷嘴等主要部件组成。,发动机转动，叶片转子式输油泵运转，单向阀打开，油箱中的柴油
7、经滤清器过滤后进入输油泵。输油泵产生一定压力后输送给泵喷嘴。同时，柴油中的气泡不能经过滤网。气泡经节流孔回到回油管路中。多余的柴油经回油管、限压阀（辅助通道）、柴油温度传感器、柴油冷凝器流回油箱。,情景三 TDI柴油机系统简介,（1）柴油滤清器。与其它燃油系统的滤清器作用相同，过滤柴油中杂质。 同时，还能将柴油中的水分离出来。 （2）单向阀。在发动机熄火后，保持低压油路中有1.6bar 的压力油，以便 下次顺利启动。 （3）输油泵限压阀。当发动机高速运行，输油泵出油口压力大于1.8bar 后，限压阀打开，输油泵空转，防止输油泵过载。 （4）过滤网。防止油中气泡进入泵喷嘴后形成气阻，减小喷油压力
8、。 （5）节流孔。只能让气泡通过。 （6）泵喷嘴。喷油泵与喷油器集成一体。 （7） 限压阀。保持回油管中回油压力为0.1MPa。 （8）辅助通道。当回油管路中气泡过多，单向阀关闭，靠辅助通道回油。 （9）柴油温度传感器。检测柴油温度，将信号输送给发动机ECU，用来控 制喷油量、柴油冷凝器工作。 （10）柴油冷凝器。独立喷射系统与共轨式电控柴油喷射系统均装备了柴油 冷凝器，有水冷和风冷两种形式，用来冷却柴油。,情景三 TDI柴油机系统简介,2、喷油泵的结构与原理 （1）喷油泵的结构结构,主要由柱塞式高压泵、喷油器、油量控制电磁阀、驱动部分组成。,情景三 TDI柴油机系统简介,（2）喷油泵喷的安装
9、,泵喷嘴安装在汽缸盖上，喷油器直接将雾状柴油喷入燃烧室。由凸轮轴通过摇臂驱动泵油泵。为了保证喷油合适的安装，有利于混合气的形成，可通过调整垫片调节泵喷嘴的高度。,情景三 TDI柴油机系统简介,（3）喷油泵喷的工作过程。 高压泵的柱塞由凸轮驱动，由于凸轮轮廓结构决定了柱塞向下运动的速度较快，在柱塞弹簧回位的速度较慢。另外，由于针阀减振器作用，当高压泵开始泵油，针阀打开少许，喷油器喷少许油，随后逐渐关闭。当凸轮继续驱动高压泵柱塞，油压继续升高，针阀迅速打开，喷油器又开始喷油。当凸轮转过最大升程后，升程开始减小，在柱塞回位弹簧作用下，柱塞开始向上移动。油压下降，针阀开度减小，直到关闭，喷油器停止喷油
10、。因此，泵喷嘴式高压泵在喷油过程中实现二次喷油，与柴油发动机理想喷 油相适应。,情景三 TDI柴油机系统简介, 进油过程 摇臂落在凸轮的基圆上，凸轮未驱动摇臂。在柱回位弹簧作用下，柱塞上移，同时电磁阀打开。输油泵输送来的压力油从进油道V 处进入泵喷嘴，经过电磁阀进入高压室。 压油过程（预喷开始） 在凸轮的驱动下，柱塞下移。当柱塞下移到一定位置时，发动机ECU 控制电磁阀断电，电磁阀阀芯关闭进油道。当柱塞封闭了柱塞套上的进油孔后，柱塞继续下移，高压室为密封空间。由于空间减小，油压升高，压油开始。此时油压可达18MPa，喷油器预喷开始。 柱塞开始下移时，电磁阀尚未关闭。柱塞下移一定行程后，电磁阀才
11、关闭。只有电磁阀关闭，高压室才处于密闭空腔，油压才能升高。因此，电磁阀的关闭时间决定了喷油器的喷油时刻。由此可见，发动机ECU 通过控制电磁阀的关闭时刻来控制供油提前角。,情景三 TDI柴油机系统简介, 压油过程（预喷结束） 柱塞在凸轮的驱动下继续下移。柱塞内腔（高压室）油压升高，使减振器室上端锥阀打开，针阀高压室与高压室相通，油压下降，针阀下移，关闭喷孔，预喷结束。 主喷过程 柱塞继续下移，针阀保持不变。当高压室压力达到30MPa，高压油作用在针阀承压锥面上的压力大于针阀上端作用力，针阀上移，主喷油开始。由于此时高压泵柱塞下移速度快，喷孔直径小，喷油压力可达205MPa。 主喷油结束 柱塞继
12、续下移，当电磁阀打开，高压室与进油腔（低压腔）相通，油压迅速下降，针阀在弹簧力作用下迅速下移，关闭喷孔，停止喷油。因为电磁阀阀芯两端压力相等，打开速度快，油压下降快，针阀关闭迅速，停油快。,情景三 TDI柴油机系统简介,3、输油泵结构与原理,独立喷射系统发动机输油泵通常与制动真空助力泵组成一体，安装在发动机前端，由带轮传驱动。,独立喷射系统一般采用叶片转子式输油泵，星形转子与泵腔围成三个月形空腔。另外，在弹簧作用下将两片叶片压紧在转子上，实现密封作用。,情景三 TDI柴油机系统简介,叶片转子式输油泵工作原理 与其它转子式油泵原理相同，利用容积变化来实现进油、压油。发动机运转带动输油泵转子转动，
13、吸油腔容积增大，出现真空而进油。同时，出油腔容积减小，油压升高而出油。由图可知，转子转动一周，输油泵完成3 次进油、3 次压油。,随着发动机转速升高，输油泵泵油量会增加。当出油压力大于750kPa 时，限压阀打开，输油泵的出油腔与进油腔相通，输油泵空转；当出油腔压力低于750kPa 时，限压阀关闭，输油泵又恢复泵油。,情景三 TDI柴油机系统简介,4、供油总管 为了保证各缸发动机各缸燃油温度、压力等质量相同，各缸的 进油总管相通,情景三 TDI柴油机系统简介,5、燃油冷却系统 独立喷射系统与共轨式柴油喷射系统均需装备燃油冷却系统，主要由冷凝器、柴油冷却水泵、柴油温度传感器、辅助散热器、发动机冷却水泵等组成。 柴油温度传感器检测到回油管中柴油温度大于70时，发动机ECU 控制柴油冷却泵继电器，使电动柴油冷却泵开始工作，将辅助散热器的低温冷却水泵入柴油冷凝器，与高温的柴油进行热交换，冷却水流回辅助散热器将热量散发到大气中。,