对于汽车发动机来说一般可分为两种,一种是汽油发动机,另一种是柴油机发动机。对于汽油机来说,我们都知道汽油发动机来说户要是靠活塞和火花塞的做功来完成工作,而高压油泵对于柴油机来说是重要的组成部分,也是柴油发动机的“心脏”。一旦油泵出现了什么毛病,就会使整个柴油机工作失常。

[汽车 拆解]
作为第三次发动机拆解的主角,长城2.0VGT柴油机终于粉墨登场了。此前我们已经对发动机生产环节进行了参观,而此时就要对这台2.0排量的新柴油机进行正式拆解了,为了大家阅读的方便,我们首先介绍的是柴油机的高压共轨系统与附件部分,而进排气和缸体部分将随后奉上。

高压油泵俗称喷油泵,是整个燃油系统的核心,大多数只用于柴油车上面。燃油系统主要是高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元和一些管道压力传感器组成,完成整个供油过程。高压油泵的作用主要是将油箱里的油经过输油管输送到油泵,在经过油泵的高压通过喷油器喷到发动机各缸内,在喷射时高压油泵要掌握各缸喷油压力,喷油始点、持续时间,这才能保证汽车的正常行驶,所以高压油泵对于整个柴油机来说是一个重要的环节,在我们平时在开柴油汽车时,发现发动机无力,费油,点火不正时,冒黑烟严重的发动机将无法启动,多数都是高压油泵有故障,要及时检查和修理,保证行车安全和避免造成更大的损失。

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燃油高压共轨直喷系统

与汽油机点燃燃料混合气不同,柴油机是通过将进气压缩加温,再与柴油喷雾混合,压燃燃烧的,因此一套行之有效的燃油喷射系统对于柴油机来说非常关键。由于柴油机的压缩比大(与一般汽油10-11的压缩比相比,GW4D20柴油机的压缩比达到了16.7),汽缸内的压力非常大,要形成均匀的油雾,也就需要很高的喷油压力,而现在主流的柴油机则是电控的高压共轨喷射,通过高压油泵加压,ECU采集传感器信号,控制带电磁阀的喷嘴改变喷油时机和喷油量,实现燃油喷射的精确控制。

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『高压共轨系统主要组成部件』

GW4D20柴油机目前所用的这套高压共轨燃油喷射系统由德尔福提供,主要由高压油泵、油轨、高压油管、喷油嘴、各种传感器、ECU等组成。这套高压共轨系统可以提供最高1800bar的喷油压力,这个压力在国内乘用车柴油机中也算较高的(如VM
2.5排量柴油机的喷射压力为1350bar)。

高压油泵

高压油泵的作用是供给柴油机在正常运转时的足够的高压燃油,同时保证柴油机迅速启动所需要的额外供油量和压力要求。GW4D20柴油机采用的是德尔福提供的高压油泵,该油泵采用将扇叶式输油泵与高压油泵制成一体的形式,双柱塞式设计,整体结构更为紧凑可靠,也能承受更高的工作压力。

油泵采用皮带驱动,最高压力可达1800bar,值得一提的是,这个压力与上下文所提到的喷油系统、油轨、喷油器的最大压力/工作压力并不完全一致,这与喷油系统和发动机的工况有关,多数时刻高压共轨系统并不一定处于满负荷运转,这样能确保对喷油系统进行更精确的控制,实现燃油燃烧的高效率。

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『4D20所用高压油泵』

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『油泵的驱动轴由皮带带动』

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『油泵的回油接管』

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『油泵上也有多个传感器和电控部件,图中绿色接头为温度传感器』

输油泵将经过燃油滤清器过滤之后的燃油泵吸到泵腔内,当供油压力超过安全阀的开启压力时,燃油经高压油泵进油阀进入柱塞腔并被压缩,油压的升高一旦达到高压油轨的油压,出油阀被打开,被压缩的燃油就进入了高压循环。供油行程结束后,柱塞腔内压力减小,出油阀关闭,当柱塞腔内压力又低于输油泵的供油压力时,进油阀又开启,吸油过程又开始。

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『高压油泵结构示意图:1.泵体,2.入油阀,3.出油阀,4.弹簧固定器,5.驱动轴,6.轴衬,7.输油泵,8.泵体,9.挺柱,10.滚动浮子,11.喉管,12.前端板,13.燃油比例控制阀,14.温度传感器。』

高压油轨

高压油轨的功用是将被高压油泵压缩的燃油储存在油轨中,在每个工作循环时,能够保证瞬间燃油压力相对恒定,在提升燃油压力的同时,又降低了燃油压力的波动,保证了燃油的充分雾化,又使得发动机工作更加平稳,而整个燃油喷射过程由ECU进行控制,各电控元件的响应时间也大大缩短。

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『4D20采用德尔福锻造油轨,锻造工艺的优点在于强度更高,可以承受更大压力,油轨的最大轨压为1800bar,最左侧为进油口,其余四个为通向喷油器的出油口』

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『高压油轨上端接口为轨压传感器,监测油轨内的油压』

喷油器

燃油经过加压之后,通过油轨,最终通过喷油器喷射到燃烧室内。由于柴油机没有火花塞,因此喷油器布置在燃烧室中心附近,结合7孔喷油嘴,有利于更为均匀地喷射油雾,有利于燃料充分燃烧,从而提升发动机的动力性能和燃油经济性。

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『喷油器位于燃烧室顶中部位置,并由电磁阀实现对喷油的控制』

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『喷油器喷嘴特写,每只喷油器有7个喷油孔』

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『由于单独标定匹配,每只喷油器拆除后都需标号,并加装黄色保护帽』

4D20的高压共轨系统选用的是改良的电控喷油器,可以实现短喷射时间间隔前提下的多次喷射,通常采取两次预喷射加主喷射的方式,从而使主喷射油束在预喷射油束的引导下按照设计方向合理流动,便于在燃烧室内形成均匀的油雾,提高燃烧效率,起到提升动力和燃油经济性的双重效果。


网友疑问:国内的柴油油品不是很理想,那么对于高压共轨这样精密的喷射系统,在柴油的使用上面是不是会出现一些问题呢?

对于国内的油品问题,确实存在着油品参差不齐的问题。4D20柴油机采用了带油水分离器的柴油滤清器,这样燃油中的杂质和水分都可以最大限度分离,不使之进入高压共轨系统。由于系统的工作压力很大,能通过滤清器的过滤、尺寸更小的杂质也很难堵塞喷油嘴(汽油电喷车型就较化油器车型更难堵塞,而柴油喷射系统的工作压力还要比一般的电喷高至少一个数量级),同时柴油较高的燃烧效率也有利于排除带入的微粒杂质。不过消费者也要尽量选择正规的加油站点,以确保基本的燃油质量。


此外,高压共轨系统还包括高压油管、ECU、各类传感器等部件,其中ECU主要起控制发动机、与其他ECU交换数据的作用,而且GW4D20还装备了爆震传感器,这是柴油机上面不多见的,它的主要作用是修正燃油系统在工作较长时间之后因为磨损而造成的各缸工作的不均衡性,减少发动机后期维护的工作量。爆震传感器将发动机各个汽缸间工作不均衡引发的振动变为电信号,传到ECU,ECU处理之后通过改变喷油量,从而对振动进行抑制。