奧迪3.0I-V6-TDI型燃油供給系統(tǒng)詳解

    新款奧迪A6L轎車3.0I-V6-TDI型柴油機(jī)的燃油供給系統(tǒng)采用了Bosch公司的第3代共軌技術(shù)，如圖1所示。該系統(tǒng)配有一個(gè)由齒形皮帶驅(qū)動(dòng)的高壓泵，左、右氣缸座各有一條分配管。噴油壓力提高到了1600bar（1bar=100kPa），比以前的第二代共軌系統(tǒng)提高了250bar。

圖1

    1．壓電噴油閥

    新一代共軌系統(tǒng)上最重要的改進(jìn)就是燃油噴射系統(tǒng)采用了如圖2所示的壓電噴油閥（Piezo-噴油閥）。這種噴油閥是利用壓電效應(yīng)來控制的。壓電效應(yīng)是指當(dāng)離子構(gòu)成的晶體（電氣石、石英、酒石酸鉀鈉）發(fā)生變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢。壓電效應(yīng)也可以反過來用，即加上電壓后晶體會(huì)被拉長。

圖2

    采用壓電噴油閥的好處在于：每個(gè)工作行程可產(chǎn)生多個(gè)觸發(fā)周期；大大縮短多個(gè)噴油閥之間的切換時(shí)間；可以產(chǎn)生很大的力以對(duì)抗共軌壓力；燃油卸壓時(shí)可精確地控制行程；觸發(fā)電壓為110～148V，這取決于軌道的壓力。 

    需要注意的是：維修時(shí)，如果更換了噴油閥，則必須對(duì)噴油閥進(jìn)行與噴射系統(tǒng)匹配的操作，同時(shí)，還要進(jìn)行噴油量對(duì)比（IMA）試驗(yàn)。

    噴油閥中的液力轉(zhuǎn)換器（連接模塊）將執(zhí)行元件模塊長度的增長轉(zhuǎn)化為液體壓力和位移，然后作用到切換閥上。連接模塊（如圖3所示）的作用就像液壓缸，它的上面通過壓力調(diào)節(jié)閥總是作用有10bar的燃油壓力，該壓力使這個(gè)液壓缸反向運(yùn)動(dòng)。如果沒有這個(gè)反向壓力，則噴油閥就會(huì)失效。燃油在連接模塊中的連接活塞A和閥活塞B之間起壓力緩沖墊的作用。當(dāng)噴油閥有動(dòng)作但不噴油時(shí)（系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入了空氣），噴油閥就會(huì)以啟動(dòng)轉(zhuǎn)速來進(jìn)行排氣。

圖3                            圖4

    噴油閥中的切換閥（如圖4所示）由閥門板、閥門芯、閥門彈簧和節(jié)流片組成。燃油經(jīng)節(jié)流片上的入口節(jié)流閥（Z）流到噴嘴針閥處并進(jìn)入該針閥上部的腔內(nèi)，于是噴嘴針閥的上部和下部壓力就平衡了，噴嘴針閥就被噴嘴彈簧的作用力保持在關(guān)閉的位置上。當(dāng)壓下閥門芯時(shí)，回流通路就打開了，軌內(nèi)的壓力油首先流過噴嘴針閥上部的一個(gè)較大的出口節(jié)流閥（A），于是噴嘴針閥就被該壓力抬離針閥座，然后就開始噴油。

    由于壓電元件的切換脈沖非常快，因此在每個(gè)工作行程中可以完成多次連續(xù)的噴油過程。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)且以怠速運(yùn)行時(shí)，噴油閥要進(jìn)行兩次預(yù)噴油和補(bǔ)充噴油。是否進(jìn)行預(yù)噴油取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速以及變速箱的擋位。隨著負(fù)荷的增加，預(yù)噴油逐漸減少，直至全負(fù)荷時(shí)只有主噴油在工作了。兩次補(bǔ)充噴油都是用來還原顆粒過濾器的。

    2．齒輪泵和高壓泵

    齒輪泵（如圖5所示）由齒形皮帶通過高壓泵的貫穿偏心軸來驅(qū)動(dòng)，將油箱中的燃油（用油箱內(nèi)的泵）輸送到高壓泵中。

圖5

    為了能更好地調(diào)節(jié)燃油壓力，高壓泵（如圖6所示）使用了兩個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)且以怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃油壓力由燃油壓力調(diào)節(jié)器N276來調(diào)節(jié)，用以限制扭矩的輸出。在全負(fù)荷且發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)時(shí)，燃油壓力由燃油壓力調(diào)節(jié)器（計(jì)量單元ZME）N290來調(diào)節(jié)，以避免在不必要時(shí)加熱燃油。當(dāng)供油軌上的壓力超過200bar時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就會(huì)啟動(dòng)噴油過程。當(dāng)供油軌上的壓力降至130bar時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就會(huì)終止噴油過程。

圖6 

    3．顆粒過濾器

    3.0I-V6-TDI型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用了無催化凈化添加劑的顆粒過濾器（如圖7所示）。這個(gè)所謂的“催化炭煙過濾器”（CSF）有一個(gè)含有貴金屬的過濾層。為了能還原過濾器和監(jiān)控排放系統(tǒng)，需要安裝多個(gè)傳感器：3個(gè)溫度傳感器和1個(gè)壓差傳感器。溫度傳感器分別安裝在渦輪增壓器前方、催化凈化器后方和顆粒過濾器前方。壓差傳感器用于監(jiān)控顆粒過濾器前、后的壓力差，還可識(shí)別出過濾器是否被炭煙堵塞。

圖7

    在被動(dòng)還原中（即不由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)控制），顆粒過濾器中所含的炭煙被緩慢而仔細(xì)地轉(zhuǎn)化成CO2，這個(gè)過程出現(xiàn)在350～500℃之間，主要是車輛行駛在高速公路上時(shí)，由于短程行駛或城市循環(huán)而使排氣溫度過低而造成的。對(duì)于常見的城市循環(huán)工況，每行駛1000～2000km應(yīng)通過發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)來進(jìn)行一次主動(dòng)的還原過程。

    濾芯的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的催化凈化器相似，二者的區(qū)別在于該催化凈化器的通道在進(jìn)氣和排氣方向上是交替鎖閉的，這樣含有炭煙的廢氣就必須得穿過透氣的氧化硅層，使得廢氣就流到排氣系統(tǒng)出口，而炭煙則滯留在陶瓷壁上了。這個(gè)陶瓷壁涂有一層銠和氧化陶瓷的混合物。

    通過濾芯的銠涂層可產(chǎn)生二氧化氮（NO2），這種物質(zhì)在350℃以上時(shí)會(huì)引起炭煙氧化(被動(dòng)還原)。涂層中的氧化陶瓷成分在580℃時(shí)可以用氧氣（O2）來加速熱還原反應(yīng)（主動(dòng)還原）。

    發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中有一個(gè)預(yù)先編制好的模擬模式程序，該程序根據(jù)使用者的駕駛風(fēng)格和壓差傳感器獲得的信號(hào)來判斷過濾器的吸附飽和程度，在必要時(shí)執(zhí)行主動(dòng)還原程序。這就要通過補(bǔ)充噴油（與主噴油接近）、加大噴油量、延遲噴油時(shí)刻、關(guān)閉廢氣再循環(huán)、阻塞節(jié)氣門等多種方法來將渦輪增壓器的溫度提高到約450℃。

    當(dāng)催化凈化器的溫度超過350℃時(shí)，就會(huì)進(jìn)行第二次補(bǔ)充噴油（與主噴油很遠(yuǎn)）。這個(gè)補(bǔ)充噴油來得很遲，以至于燃油只來得及汽化，而尚未燃燒。這些燃油蒸汽將在催化凈化器處發(fā)生反應(yīng)，從而將氣體溫度提高到750℃，于是炭煙顆粒就開始燃燒。

    過濾器上有一個(gè)溫度傳感器，它可以調(diào)節(jié)第二次補(bǔ)充噴油的噴油量，使車底過濾器前的溫度達(dá)到620℃，于是炭煙顆粒很快就會(huì)被燒掉。機(jī)油燃燒后的剩余物（機(jī)油灰）無法燒掉,因此就堆積在過濾器內(nèi),從而導(dǎo)致過濾器失效，當(dāng)行駛里程達(dá)到150000～200000km時(shí)，過濾器就會(huì)失效，必須更換過濾器。

來源:不詳    作者:不詳