卡特電控燃油系統工作原理

卡特電控燃油系統工作原理

卡特電控燃油系統工作原理

本文介紹了卡特電控燃油系統的工作原理、卡特電控低壓燃油系統、卡特電

控高壓機油系統、卡特電控發動機啟動時的工作原理、卡特電控噴油器內的燃油

油路、記錄故障碼一文.

(1)燃油系統的工作原理

HEUI燃油系統采用液壓方式而不是機械方式控制噴油速率,HEUI燃油系統

使噴油速率隨發動機轉速的變化而變化,從而提高了發動機的性能,改善了燃油

經濟性并降低了排放.HEUI噴油器柱塞在噴油電磁閥未接到來自ECM的信號產生

激勵之前不會運動,不像機械驅動的EUI燃油系統中的柱塞運動要受到發動機凸

輪轉速和凸起持續時間的限制,所以定時控制更加精確.

在HEUI系統中,除了所用的液壓驅動單體式噴油器以外,燃油系統的布局和

排列與用于3176B、Cl0、C12和3406E型發動機上的CoterpillarEUI燃油系統

很相似.是用于3406E型發動機的EUI燃油系統和用于3408E型及3412E型發動

機上的HEUI燃油系統的對比,其間的主要差別是在HEUI系統中采用了一個噴油

驅動壓力傳感器和一個噴油驅動壓力控制閥.3408E及3412E型發動機所用的

HEUI燃油系統中電子控制系統的供電電壓如下.

①ECM:24V.

②轉速及定時傳感器:12.5V.

③HEUI噴油器電磁閥:105～110V.

④模擬傳感器:5V.這包括下列傳感器:液壓機油壓力傳感器;冷卻液溫度傳

感器;大氣溫度傳感器;渦輪增壓器進口壓力傳感器;渦輪增壓器出口壓力傳感器;

潤滑機油壓力傳感器;液壓機油溫度傳感器;燃油溫度傳感器.

⑤數字傳感器:8V.包括下列傳感器:油門位置傳感器;油泵控制閥信號傳感

器;排氣溫度傳感器.

⑥油泵控制閥:0～24V.

(2)低壓燃油系統

HEUI系統屬于低壓燃油系統,在3408E型和3412E型發動機上,由齒輪式輸

油泵和燃油壓力調節器將燃油壓力保持在310～415kPa之間,如圖2-3所示,燃油

從燃油箱被吸出,通過燃油濾清器及油水分離器進入輸油泵,輸油泵將燃油泵人

ECM冷卻板,使ECM中電子元器件的溫度在發動機運轉期間保持在許可范圍之內.

在燃油供油系統中安裝一個燃油溫度傳感器,用于在發動機運轉期間補償因燃油

溫度升高所引起的功率損失,燃油流過第二級燃油濾清器后直接流入位于氣缸蓋

頂部的低壓供油道,向各個噴油器供給低壓燃油,向各個噴油器的供油量是其噴

油量的4倍以上,以保證對噴油器提供充分的潤滑和冷卻,沒有噴出的燃油離開

油道,經過一個壓力調節閥后通過公共回油管流回燃油箱.3116型和3126型發動

機低壓燃油系統的壓力一般在400～525kPa之間.

(3)高壓機油系統

(b)是CAT3408型發動機HEUI燃油系統的高壓機油系統,高壓機油泵由齒輪

驅動,通過機油濾清器和機油冷卻器將機油從發動機的油底殼中吸出.

簡化機油油路由低壓油路和高壓油路兩部分組成,低壓油路是從發動機潤滑

機油泵到液壓機油泵,高壓油路是從液壓油泵到噴油器增壓活塞,高壓機油壓力

由調壓控制閥(RPCV)控制.當調壓控制閥開啟時,機油被溢流回發動機的油底殼

中.調壓控制閥是一個電控溢流閥,用于控制液壓機油泵的泵油壓力,ECM通過改

變供給電控溢流閥的信號電流決定機油泵的輸出壓力.圖2-6是調壓控制閥的剖

面圖,在發動機停機時,調壓控制閥內部的滑閥被回位彈簧推到右側,將機油溢流

口關閉;在發動機啟動時,ECM向調壓控制閥發出信號,使電磁線圈產生磁場,銜

鐵就會對菌狀閥和推桿產生推力,彈簧力和流入滑閥腔內的機油壓力共同作用使

滑閥保持在右端,使機油溢流油口繼續保持關閉,從而使全部機油進入各氣缸蓋

內鑄造的機油油道中,直到機油油道內達到期望的機油壓力為止.

(4)發動機啟動時的工作原理

發動機暖機啟動時要求的機油壓力大約為10.34MPa,如果發動機進行冷啟

動(冷卻液溫度低于O度),ECM將要求機油壓力達到20.68MPa.

當發動機著火運轉后,ECM向液壓機油調壓控制閥發出信號,噴油控制壓力

傳感器將監測油道內的實際壓力,ECM將實際的油道壓力與期望的油道壓力進行

比較,并調節發送給液壓機油調壓控制閥的信號,以獲得期望的油道壓力.通過調

節菌狀閥位置使滑閥腔中部分機油泄流來控制調壓控制閥滑閥腔內的機油壓力,

而菌狀閥位置又由ECM通過調節磁場強度來控制,所以,滑閥位置決定了溢流口

的開啟面積,從而控制了油道內的機油壓力.

(5)噴油器內的燃油油路

HEUI噴油器內的主要零、部件,在充油過程中,增壓活塞8下方的內部彈簧

將所有零、部件推到非驅動位置.高壓液壓機油從鑄造在氣缸蓋內的油道通過跨

接油管供入噴油器的油路低壓燃油由燃油供油總管經油道供人噴油器的情況.燃

油的壓力不足以使柱塞充油止回閥落座關閉,從而使柱塞腔內充滿燃油,當增壓

活塞被推向套筒頂端使止回閥關閉時,充油過程結束.由于噴油器電磁閥處于非

激勵狀態(ECM無信號輸入電磁閥),油道內的高壓機油就不會進入噴油器中.

噴油器工作時電磁閥從ECM噴油控制電路接收105～110V的電壓脈沖,所以

在發動機運轉期間一定要將手離開噴油器電磁閥一定距離;否則,將會被嚴重電

擊.

HEUI電控系統的所有部件,ECM將根據各種傳感器輸入的信號向某個噴油器

驅動模塊輸出決定噴油量的脈寬調制(PWM)信號驅動該噴油器噴油,當電磁閥被

驅動時,將克服菌狀閥保持關閉的彈簧壓力,將菌狀閥打開,同時會關閉所有機油

溢流通道,允許高壓機油流到菌狀閥周圍,并進入增壓活塞的頂部.

參照圖2-7,發動機處于熄火狀態時HEUI噴油器不噴油,電磁閥5將被回位

彈簧4壓緊在下方的閥座2上,當發動機處于運轉狀態而某個噴油器不噴油時,

高壓機油將被堵塞,菌狀機油閥腔9將開啟溢流,增壓活塞8和柱塞7被推到套筒

頂部,燃油活塞腔12將被燃油充滿,當來自ECM的PWM信號驅動噴油器電磁閥5

時,菌狀閥1將離開下閥座2而頂靠在上閥座6上,將到菌狀機油閥腔9的油道關

閉,從而允許高壓機油通過進口3進入單體式噴油器中,直接作用于增壓活塞8

頂上.增壓活塞的承壓面積大約是燃油柱塞面積的7倍.因此,當液壓油路供給油

壓21000kPa時,燃油柱塞下方的燃油壓力將升高到約145000kPa.當作用在增壓

活塞8頂上的液壓機油的壓力足夠高時,將推動增壓活塞8和燃油柱塞7向下運

動,升高套筒11和燃油活塞腔12內的柴油壓力.當燃油壓力超過噴油器噴油閥的

開啟壓力(約31000kPa)時,噴油閥將會開啟,將燃油通過噴頭上鉆出的小孔直接

噴入發動機燃燒室中.3408E型和3412E型發動機噴油器頭部有6個以140.排列

的直徑為0.252mm的噴孔,逆流止回閥14防止燃油回流,使壓力燃油作用于噴油

閥17上.當電磁閥5不被激勵時,噴油過程結束,允許菌狀閥1、增壓活塞8和燃

油柱塞7回到其等待噴油位置.在燃油柱塞7向上移動期間,會將燃油通過油道吸

入燃油活塞腔12內,再通過燃油充油口15和進油單向球閥13進入噴油器,為下

一次噴油做好準備.

除了進油單向球閥13和逆流止回閥14以外,噴油嘴還是傳統結構,在柱塞7

下移行程中,進油單向球閥13不會落座密封,保證燃油活塞腔12內充滿燃油,逆

流止回閥14只允許燃油流入噴油嘴,而不允許燃油從噴油器端部回流,逆流止回

閥的作用與各種單體式噴油器中由上方彈簧壓緊在閥座上保持關閉防止燃氣進

入噴嘴的針閥相似.

(6)記錄故障碼

為發動機電子控制系統,當傳感器產生的信號超出正常工作參數范圍時,將

在ECM存儲器中記錄診斷故障代碼,并與其他電控發動機一樣點亮儀表板上的報

警燈進行報警,能夠產生故障代碼記錄的事件包括:冷卻液溫度超過107度;冷卻

液流失;潤滑機油壓力過低(根據機油壓力脈譜判定);噴油驅動壓力不正常(低或

高);噴油驅動壓力系統故障;進氣節氣門(如果安裝);發動機超速直方圖;燃油壓

力過低.