康明斯发动机电喷发动机原理

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康明斯ISBe电喷发动机培训讲义 2 目录v 第一章电控高压共轨燃油系统结构原理v 第二章系统识别和参数v 第三章系统流程图v 第四章结构详解v 第五章保养指南v 第六章常见故障诊断与排除附：康明斯电控发动机操作及维护保养指南视频文件 3 第一章电控高压共轨燃油系统结构原理一、概述我们所说的电喷柴油发动机与传统的柴油机的主要区别在于它的燃油供给系统的不同，前者采用的是电子控制燃油系统，而后者采用的是机械式燃油系统，目前电子控制燃油系统可分为三种，分别为：电控直列泵燃油系统电控分配泵燃油系统电控高压共轨燃油系统前两种燃油系统是在传统的机械式燃油系统的基础上增加了一套精确控制发动机喷油量和喷油时间的电子装置，从而大大降低了发动机排放污染并提高了燃油经济性。第三种燃油系统是一种全新的燃油喷射系统，它是通过各种传感器检测出发动机的实际运行状态，通过计算机的计算和处理，可以对发动机的喷油量、喷油时间、喷油压力和喷油率进行最佳控制，从而实现了柴油发动机综合性能的又一次飞跃。康明斯 ISBe发动机就是采用的电控高压共轨燃油系统。 4 二、电控共轨系统工作原理燃油由发动机凸轮轴驱动的齿轮泵经滤清器从油箱中抽出，通过一个电磁紧急关闭阀流人供油泵。此时的压力约为 0.5MPa,然后，油流分为两路，一路经安全阀上的小孔作为冷却油通过供油泵的凸轮轴室流入压力控制阀，然后流回油箱。另一路充人 3缸供油泵。在供油泵内，燃油压力上升到 135MPa或更高，供入共轨。共轨上有一个压力传感器和一个通过切断油路来控制流量的压力控制阀。用这种方法来调节控制单元设定的共轨压力。高压燃油从共轨流人喷油器后又分为两路：一路直接喷入燃烧室，另一路在喷油期间，与针阀导向部分和控制柱塞处泄漏出的燃油一起流回油箱。 5 三、电控共轨系统的组成电控高压共轨式燃油系统的基本组成如图所示。从功能方面分析，电控共轨系统可以分成两大部分：1 控制系统电控共轨系统可以分成三大部分：传感器、计算机和执行器。计算机是电控共轨燃油系统的核心部分。根据各个传感器的信息，计算机进行计算、完成各种处理后，求出最佳喷油时间和最合适的喷油量，并且计算出在什么时刻、在多长的时间范围内向喷油器发出开启电磁阀、或关闭电磁阀的指令等，从而精确控制发动机的工作过程。电子控制系统的核心是 ECU电子控制单元。 ECU就是一个微型计算机。 ECU的输入是安装在车辆和发动机上的各种传感器和开关； ECU的输出是送往各个执行机构的电子信息。 6 电子控制系统的框图2 燃料供给系统燃料供给系统的主要组成部分如图所示。由图可见，燃油供给系统的主要构成是供油泵、共轨和喷油器。燃油供给系统的基本工作原理是：供油泵将燃油加压成高压，供人共轨内；共轨实际上是一种燃油分配管。储存在共轨内的燃油在适当的时刻通过喷油器喷人发动机气缸内。电控共轨系统中的喷油器是一种由电磁阀控制的喷油阀，电磁阀的开启和关闭由计算机控制。 7 四、电控共轨系统的特点电控高压共轨系统的特点可以归纳为： 1 自由调节喷油压力 (共轨压力控制 )通过控制共轨压力而控制喷油压力。利用共轨压力传感器测量燃油压力，从而调整供油泵的供油量、调整共轨压力。此外，还可以根据发动机转速、喷油量的大小与设定了的最佳值 (指令值 )始终一致地进行反馈控制。 2 自由调节喷油量以发动机的转速及油门开度信号为基础，计算机计算出最佳喷油量，并控制喷油器的通断电时间。 3 自由调节喷油率形状根据发动机用途的需要，设置并控制喷油率形状：预喷射、后喷射、多段喷射等。 4 自由调节喷油时间根据发动机的转速和喷油量等参数，计算出最佳喷油时间，并控制电控喷油器在适当的时刻开启，在适当的时刻关闭等，从而准确控制喷油时间。 8 在电控共轨系统中，由各种传感器发动机转速传感器、油门开度传感器、各种温度传感器等实时检测出发动机的实际运行状态，由微型计算机根据预先设计的计算程序进行计算后，定出适合于该运行状态的喷油量、喷油叶间、喷油率模型等参数，使发动机始终都能在最佳状态下工作。计算机具有自我诊断功能，对系统的主要零部件进行技术诊断，如果某个零件产生了故障，则诊断系统会向驾驶员发出警报，并根据故障情况自动作出处理；或使发动机停止运行即所谓故障应急功能，或切换控制方法，使车辆继续行驶到安全的地方。传统的泵管嘴燃油系统中，喷油压力与发动机的转速和负荷有关，不是一个独立变量。在高压电控共轨系统中，喷油压力 (共轨压力 )与发动机的转速和负荷无关，是可以独立控制的。由共轨压力传感器测出燃油压力，并与设定的目标燃油压力进行比较后进行反馈控制。 9 第二章系统识别和参数一、发动机系统识别1、发动机铭牌发动机铭牌提供有关发动机的详细信息。发动机的生产序号和控制零件目录 (CPL)用于订购零件和维修。当与康明斯授权的维修站联系时，需提供以下发动机数据，当查找服务零件时，铭牌上的信息是必不可少的。1) 发动机生产序号2) 控制零件目录编号 (CPL) 3) 型号4) 额定功率和转速 10 注：如果发动机的铭牌模糊不清，在发动机缸体的机油冷却器壳体顶部可以找到发动机生产序号。2、喷油泵铭牌康明斯 Bosch喷油泵铭牌位于喷油泵顶部。铭牌包含以下信息：燃油泵生产序号康明斯零件号工厂代码 BOsch零件号日期代码 11 3、 ECM铭牌电子控制模块 (ECM)的铭牌显示 ECM的信息以及的 ECM的编程方法，铭牌位于 ECM上。ECM铭牌提供如下信息： ECM零件号 (PN) ECM生产序号 (SN) ECM数据代码 (DC)发动机生产序号 (ESN) ECM代码：指示 ECM的软件注：与康明斯特约维修站联系时，必须提供 ECM代码 . 12 二、发动机相关参数1、一般技术参数缸径和冲程 .102mm*120mm排量（四缸发动机） .3.9升排量（六缸发动机） .5.9升压缩比 .17.0:1(参考发动机铭牌）点火顺序（四缸发动机） .1-3-4-2点火顺序（六缸发动机） .1-5-3-6-2-43.9升发动机干重 .370kg5.9升发动机干重 .570kg曲轴转动方向（从发动机前方看） .顺时针方向进气门间隙 .0.254mm排气门间隙 .0.508mm进气门极限间隙 .0.152-0.381mm排气门极限间隙 .0.381-0.762mm 13 注：该类发动机具有无须调整顶置机构的特点。气门机构如此设计，使得在第一个 240000公里的正常工作期间无须调整气门间隙，所以建议在行使大约 240000公里和每行使 80000公里之后，对气门间隙进行检查。2、燃油系统参数发动机怠速转速 .600转分（ min） 800转分（ max）油轨压力 .25MPa至 140MPa经过燃油滤清器的最大压降 .200KPa燃油最大回油阻力 .120KPa喷油泵处的燃油进油温度范围 .-30 至 80发动机最低启动转速 . .150转分3、润滑系统参数机油压力低怠速时（最低允许值） .69KPa 在额定速度时（最低允许值） 207KPa 14 标准发动机机油容量（四缸发动机）：仅限油底壳 .11升系统总容量 .13升高油位至低油位 (机油标尺上的刻度） .2.1升标准发动机机油容量（六缸发动机）：仅限油底壳 .17.5升系统总容量 .19.5升高油位至低油位 (机油标尺上的刻度） .2.5升机油温度 .1204、冷却系统参数冷却液容量（仅限于四缸发动机） 8.5升冷却液容量（仅限于六缸发动机） 10升标准节温器调节范围 .85 至 95允许的最高工作温度 .100推荐的最低工作温度 71 15 第三章系统流程图一、燃油系统流程图 12、至喷油器13、高压连接件14、喷油器15、来自喷油器和油轨的燃油流回燃油滤清器座16、来自高压油泵的燃油流回燃油滤清器座17、至燃油供应油箱1、来自燃油箱2、水 /燃油分离器 (可能没有安装在发动机上 )3、 ECM冷却板4、至燃油齿轮泵5、至燃油滤清器6、燃油滤清器座 7、燃油滤清器8、至高压油泵9、高压油泵10、至燃油油轨11、燃油油轨 16 二、润滑系统流程图 12、全流式机油滤清器13、来自机油滤清器14、主油道 1、转子式机油泵2、来自机油泵3、压力调节阀关闭4、压力调节阀打开5、至机油冷却器6、至机油泵入口7、机油冷却器8、滤清器旁通阀9、滤清器旁通阀关闭10、滤清器旁通阀打开11、至机油滤清器 17 三、涡轮增压器润滑图 1、涡轮增压器机油供应2、涡轮增压器机油回流 18 四、动力部件润滑图 1、来自机油冷却器2、主油道3、至气门系4、来自主油道5、至活塞冷却喷嘴 6、至凸轮轴7、曲轴主轴颈8、至连杆轴瓦的机油9、定向活塞冷却喷嘴10、至空气压缩机的内部润滑油路 19 五、顶置机构零部件润滑图 1、主油道2、摇臂支座3、输油槽 4、摇臂轴5、摇臂轴孔6、摇臂 20 六、冷却系统流程图 1、冷却液入口2、水泵叶轮3、冷却液流过机油冷却器4、冷却液流过气缸5、冷却液从缸体流入缸盖6、冷却液在气缸之间流动 7、冷却液流入节温器壳体8、冷却液旁通路线9、冷却液流回散热器10、旁路打开11、冷却液在缸盖中旁通12、冷却液流回水泵入口 21 七、进气系统流程图 1、空气进入涡轮增压器2、经过涡轮增压器的空气进入空 -空中冷器3、空 -空中冷器 4、进气歧管（缸盖的一部分）5、进气门 22 八、排气系统流程图 1、排气门2、排气歧管3、涡轮增压器4、涡轮增压器废气出口 23 第四章结构详解 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 第五章保养指南一、保养日程表每天或添加燃油时检查并修正：发动机机油油位冷却液液位检查进气管排泄燃油 -水分离器目测检查发动机检查曲轴箱呼吸管排泄空气箱和储气罐每隔 12000公里或 3个月安装硬件喷油泵空气压缩机检查进气管检查空 -空中冷器检查空气滤清器阻力每隔 24000公里或 6个月检查防冻剂检查燃油滤清器更换机油检查机油滤清器每隔 48000公里或 1年风扇轮毂皮带张紧装置驱动皮带每隔 96000公里或 2年减振器更换防冻剂散热器软管每隔 240000公里或 4年顶置机构气门间隙 57 二、每天或每周的保养项目1、曲轴箱呼吸管保养检查在寒冷的天气运行时应每天检查一次曲轴箱呼吸管，看一看是否出现结冰而使呼吸管堵塞。如果出现结冰，应拆下呼吸管，必要时清除管中的堵塞物。2、燃油 -水分离器排泄关掉发动机。用手打开放水开关，放掉油水分离器中的水和沉淀物，直到干净的油流出为止。3、检查机油油位检查机油油位时，为确保正确，车辆必须保持水平。为了得到正确读数，应关闭发动机。在关闭发动机后应等待至少 10分钟才能检查机油油位。确保机油流回油底壳。在机油油位低于 “L”或高于 “H”油位标记时，千万不要运行发动机。4、检查冷却液液位警告：当发动机还热时，不要拿掉散热器盖！温度必须在 50 之下，方可拿掉压力盖，慢慢放掉冷却系统中的压力。 58 必须每天检查冷却液液位，并让散热器充满冷却液。散热器盖必须工作正常。每 250小时更换滤芯一次。使用弗列加滤芯。冷却液中必须含有适量 DCA4以提供最佳的防腐能力。注意：如果需补充冷却液，加入前，必须使 50 的水和 50 防冻液充分混合。5、每周检查驱动皮带检查皮带的切向裂纹。横向裂纹可以接受。与横向裂纹相交的纵向裂纹足不可接受的。如果皮带有残缺或损坏，更换它。6、每周检查冷却风扇检查冷却风扇的裂纹。确保它的安装牢固。换掉损坏的风扇。7、润滑油和滤清器更换周期只使用高质量润滑油 (15W40,APICF4等级 )和康明斯认可的弗列加滤清器。选用适合于当地气温的润滑油，参看你的发动机使用和维护手册。机油和滤芯的最大推荐更换周期足 250小时或 3个月或 1万公里 (以先到为准 )。如果使用单一成份的润滑油，其更换周期是 125小时或 5000公里 (以先到为准 )。注意：当换滤芯和机油时不要让脏东西进入润滑系统。 59 8、燃油，燃油滤清器的更换周期康明斯推荐使用高质量和适当粘度的柴油和弗列加滤清器。燃油滤芯推荐的最大更换周期是 250小时，或 3个月，或 1万公里 (以先到为准 )。注意： a 更换滤芯和给油箱加油时，注意不要让脏物进入燃油系统。 b 必须定期清洗油箱。 c 不要使用低质量、非康明斯滤芯，否则有可能造成燃油泵的严重早期磨损。9、每周检查进气系统和空气滤清器检查进气管是否有裂纹，管子是否松动。当进气阻力达到规定的最大允许的进气阻力时，更换空滤芯或按厂家要求清洗空滤芯。注意：即便是小量的脏物进入发动机，都将导致活塞环的严重磨损和下排气大。确保进气系统的干净和无漏气现象。 10、起动马达和蓄电池确保蓄电池连线的清洁和无松动。连续两次起动之间的时间间隔必须超过2分钟。每次起动时间不能超过 30秒。你必须定期给电池充电，并注意对蓄电池的冬季保暖。 60 三、每隔 12000公里或 3个月的保养项目1、燃油泵的保养检查检查 Bosch燃油泵的安装螺母。运转发动机、检查燃油泵的密封件是否泄漏。2、空 -空中冷器保养检查检查空 -空中冷器是否有堵塞散热片的脏物和脆屑。检查是否有裂纹、孔洞或其它损坏。检查空 -空中冷器管路中有无裂纹和损坏。3、空气滤清器保养检查蜗轮增压式发动机的最大进气阻力为 47mmHg. 应在额定转速和全负荷条件下检查涡轮增压式发动机的最大进气阻力。当阻力达到最大允许值时，应更换空气滤清器滤芯，或根据滤清器说明书进行清洗。注：在没有安装空气滤清器的情况下，绝对不能运转发动机。空气在进入发动机之前必须滤掉灰尘和杂物，如果灰尘或杂物进入发动机，回造成发动机早期磨损。 4、空气压缩机保养检查检查压缩机壳体有无裂纹和损坏。检查空气管有无破裂或裂纹。检查空气压缩机安装螺母，包括支架有无松动或金属构件损坏。运行发动机并检查压缩机工作是否正常，以及检查空气、机油和冷却液是否泄漏。 61 四、每隔 24000公里或 6个月的保养项目1、燃油滤清器的保养程序清洗掉燃油滤清器座周围的所有碎屑。拆卸旋转式燃油滤清器并排泄燃油滤清器内的杂物。用清洁的机油润滑 O型密封圈，将滤清器安装到滤清器座上。转动滤清器直到密封垫接触滤清器座表面。密封垫接触到滤清器座表面之后，再拧紧滤清器 1 2至 3 4圈，或根据滤清器制造商的要求紧固滤清器。2、机油和机油滤清器热的机油可能造成人身伤害，应避免热机油与皮肤直接接触。注：需使用一个至少能盛 26升机油的容器。运转发动机，直到水温达到 60 。关闭发动机，从油底壳的底部拆下放油螺塞。清洗机油滤清器座周围区域，然后拆卸机油滤清器，清洗滤清器座上的密封垫表面。注意：机油滤清器 O形圈可能粘在滤清器座上。确保在安装新的滤清器之前已将其拿掉。注意：在安装之前向滤清器中注入清洁的机油。安装滤清器之前，在密封垫密封表面涂敷一薄层机油。在机油滤清器座上安装滤清器。拧紧滤清器直到密封垫接触滤清器座表面。密封垫接触到滤清器座表面之后，再拧紧滤清器 1 2至 3 4圈，或根据滤清器制造商的要求紧固滤清器。 62 清洗放油螺塞密封表面并检查放油螺塞的螺纹是否干净，将放油螺塞安装到钢质油底壳上。康明斯发动机要求使用优质 15W-40多级机油。用清洁的机油给发动机加注到正常油位。运转发动机，检查在滤清器和放油螺塞部位是否泄漏。3、冷却系统保养检查注意：不要从热的发动机上拆下压力盖。应等到冷却液温度低于 50 时才能拆卸冷却系统压力盖。否则，热冷却液喷溅或蒸汽可能造成人身伤害。防冻剂的浓度过高或使用含硅酸盐的放冻剂回对发动机造成损害。防冻剂在任何条件下都是必不可少的。使用防冻剂后，由于降低了冷却液冰点和提高了冷却液沸点因而扩宽了发动机的工作温度范围。腐蚀抑制剂防止冷却系统的部件被腐蚀，因而延长了部件的寿命。 63 五、每隔 48000公里或 1年的保养项目1、风扇皮带张紧装置保养检查在发动机已关闭的情况下，顶部或底部的张力臂限位块都不应接触到张紧装置体上的凸台。如果二者中的任一个已接触到凸台，则必须更换皮带。如果出现上述情况，检查并确保使用的皮带的零件号是正确的。检查张紧装置皮带轮和张紧装置体上是否有裂纹。如果观察到裂纹，必须更换张紧装置。检查张紧装置是否有积垢。如果存在这种情况，必须把张紧装置拆下来进行蒸汽清洗。检查张紧装置，看一看绕枢轴转动的张紧装置张力臂是否有与静止的环形基座相接触的迹象。如果这两个部位有相互接触的迹象，则枢轴套管衬套磨损，必须更换张紧装置。2、传动皮带保养检查每天目测检查皮带。检查皮带是否有交叉裂纹。在沿皮带宽度方向上出现裂纹则不影响皮带的使用。但沿皮带回转方向上出现与上述裂纹相交的裂纹，则表明皮带已经损坏，不能继续使用了。如果皮带上出现了磨损或材料缺失，也应该更换皮带。皮带损坏可能是由于以下原因引起的：1）张紧度不正确 2）规格或长度不正确3）皮带轮未对准 4）安装不正确5）恶劣的工作环境 6）皮带上有机油或油脂 64 六、每隔 96000公里或 2年的保养项目1、橡胶减振器检查检查减振器轮毂（ B）和惯性盘（ C）上的标记线（ A）。如果标记线错位超过1.59mm，更换减振器。检查橡胶元件是否老化。如果橡胶碎片脱落或者橡胶圈低于金属表面超过 3.18mm，更换减振器。注意：还应检查轮毂上的减振环是否向前移动。如果检查发现减振环向前移动，更换减振器。检查减振器有无硅油泄漏的迹象，有无凹坑或是否晃动。目测检查减振器的厚度，看其盖板有无变形或凸起。检查装配部位有无裂纹；壳体是否凹凸不平，如有此类缺陷，必须予以更换。2、更换冷却液排泄：打开散热器上的排泄阀，并拆下进水口底部的螺塞，放掉冷却液。在大多数情况下一只容量为 19升的容器就足够了。检查软管是否损坏，软管卡箍是否松动或损坏。按需要进行更换。检查散热器是否泄漏、损坏或积垢。如有必要，进行清洗和更换。清洗：加注碳酸钠和水的混合液。在加注过程中，必须将空气从发动机冷却液通道中排出。等待 2-3分钟，让空气排除，然后加入冷却液到顶部。在冷却液温度高于 80 的条件下，运转 5分钟，关闭发动机并放掉冷却液。 65 向冷却系统中加入清洁水，在冷却液温度高于 80 的条件下，运转发动机 5分钟，关闭发动机并放掉冷却液。如果排出的水仍然很脏，必须再次清洗冷却系统，直到放出来的水是干净的为止。加注：加注冷却液，在加注过程中，必须将空气从发动机冷却液通道中排出。等待 2-3分钟，让空气排除，然后加入冷却液到顶部。注：不要单纯用水作为冷却液，仅用水作为冷却液将会由于腐蚀造成损坏。用50%的水和 50%的乙二醇或丙二醇防冻剂的混合液加注冷却系统。3、散热器软管的检查检查所有软管有无裂纹、刮伤或扁瘪。注：由于软管有一定的弹性，硅胶发动机冷却液软管将会隆起。 66 七、每隔 240000公里或 4年的保养项目顶置机构设置应该在 240000公里测量气门间隙，在此之后每间隔 80000公里测量一次。拆卸摇臂室盖和密封垫。注意：不要从热发动机上拆下压力盖，要等到冷却液温度低于 50 时才能拆下压力盖。否则热的冷却液或蒸汽喷出会造成人身伤害。为了保证气门间隙读数正确，发动机冷却液的温度应在 60 以下。将发动机转到定位信号轮大定位槽在 12点钟的位置。这是排气或压缩冲程的上止点。注意：当 1号气缸上的两个摇臂都处于松弛状态时，则 1号气缸位于压缩冲程。如果不是，则发动机转动 360度，这两个摇臂就都会处于松弛状态。在 1号气缸处于上止点位置后，就可以对 4缸（ 1I、 1E、 2I、 3E）发动机和 6缸 (1I、 1E、 2I、 3E、 4I、 5E)发动机的摇臂进行气门间隙检查。气门间隙检查极限见第二章的发动机相关参数。注意：气门间隙检查通常作为故障判断步骤的一部分来进行。只要测得气门间隙在上述极限内，则检查期间就不需要再重新调整。将塞尺插入丁字压板和摇臂之间，测量气门间隙。如果测得间隙超出规定的范围，则松开锁紧螺母，调节调整螺钉使气门间隙达到公称值。拧紧锁紧螺母后再次测量气门间隙。气门间隙公称值见第二章的发动机相关参数。 67 将曲轴转动一圈（ 360度），然后测量 4缸（ 2E、 3I、 4I、 4E）发动机和 6缸(2E、 3I、 4E、 5I、 6I、 6E)发动机的气门间隙。如果气门间隙超出规定值，则重新调整到公称值。注意： 6号摇臂（ 6缸发动机）和 4号摇臂（ 4缸发动机）应处于松弛状态。安装密封垫和摇臂室盖。 68 第六章常见故障诊断与排除 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 The end!

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