博世Bosch-VP44电控燃油喷射系统培训教材

一．VP44喷射系统的特征
VP44喷油泵的顶部安装有泵控制单元（PSG：Pumpen Steuer Great），它可以通过CAN总线与发动机控制模块(ECM)交换信息。发动机控制模块(ECM)计算所需的燃油量和燃油喷射正时，然后将此信息发送到泵控制单元(PSG)。然后，此泵控制单元驱动相应的内部执行器。VP44喷射系统的主要特征如下：
为了准确地控制此过程，泵控制单元(PSG)确定实际关闭高压电磁阀的时间。
四．正时设备
正时设备的作用是确定各种发动机速度下的最佳喷射正时。正时设备的主要零部件有正时器、正时控制阀(TCV)和泵凸轮轴位置传感器。供给泵所供给的燃油压力由调节阀根
（2）输送燃油结束
如果高压电磁阀打开时高压管路中的压力骤减，则阀弹簧组弹力会向阀座方向推动阀，并且阀关闭。此时，喷嘴关闭时产生的反向压力波（反射波）流经节流孔，并向下推滚球和滚球支座，发射波减小。就防止了喷油被二次打开。
当管路中的燃油压力低于指定的压力时，弹簧向阀的方向推动滚球，从而防止管路内部的燃油回流。由此，管路中维持一个比较稳定的压力（残余压力），直到下一个输送间隔。
（2）燃油输送过程
燃油输送过程如图所示，凸轮环向内推动径向柱塞，活塞室的体积减小并且燃油被压缩。
此时，分配器槽通过旋转转子轴连接到柱塞套的高压出油口。高压燃油流经高压管路、分配器槽和高压出油口，然后通过恒压阀(CPV)流入喷嘴总成。
4．高压电磁阀
高压电磁阀由阀座、阀针和磁铁固定器(活动铁芯)、线圈和磁铁组成。阀针和转子轴一起转动。
4.系统寿命长
泵中使用的零部件具有很强的抗高压能力，可以延长使用时间。
5.提高发动机的匹配能力
由于燃油喷射是通过气缸的选择性调配控制的，因此可以更稳定地运转。
6.系统可靠
使用了同时具备发动机控制模块(ECM)和泵控制单元(PSG)的控制系统后，控制系统变得非常可靠。
7.提高了动力性能
控制单元根据加速装置的位置控制最佳喷油量，因此当踩下油门踏板时可增加扭距，从而提高了动力。
分配头用于分配高压燃油，这些燃油流经正在旋转的转子轴的分配器槽和压力筒的高压出油口（4缸有4个出油口，6缸有6个出油口），并通过恒压阀(CPV)和喷油器总成流入发动机气缸。
（1）燃油吸入过程
燃油吸入过程如图所示，在燃油吸入和燃油压缩之间，高压电磁阀针从管路切换到径向柱塞高压泵。当活塞从上死点向下死点方向转动时，供给泵供给的燃油从低压进油口流入，流经环形管路和阀针，然后流入分配头，最后输送到高压管路。燃油输送压力向凸轮环的内部凸轮的方向推动径向柱塞，径向柱塞的体积增加，并吸入燃油。此时，转子轴的分配器槽没有连接到柱塞套的高压出油口。
3．分配头
分配头由喷头、装入喷头的柱塞套、套入柱塞套中的转子轴、高压电磁阀和蓄压室隔板组成。
供给泵提供的燃油流经低压进油口、蓄压室膜片室和环形管路。在燃油吸入过程中，高压电磁阀的阀针阀座打开(电流供给时该阀关闭)，燃油充满高压管路。由于存在燃油压力(低压)，径向柱塞被向外推(向凸轮环的方向)，并且多余的燃油通过燃油回流和溢流阀流回到油箱中。在燃油压力输送过程中，高压电磁阀座一旦被关闭(电流供给打开)。转子轴旋转之后，燃油被径向柱塞压缩，并流经连接到高压出油口的分配器槽，然后通过恒压阀(CPV)壳体流入喷嘴总成。在喷射结束后，高压电磁阀电流关闭并且阀针阀座打开，但活塞仍继续运动，直到径向柱塞到达凸轮的上死点。压力输送完成后，多余的燃油通过管路流入膜片室。
从凸轮开始提升并且开始输送压力时，即控制喷油量，直到压力输送结束并且高压电磁阀打开。这段时间间隔称为压力输送时间间隔。因此，高压电磁阀关闭的时间间隔决定了喷油量（在高压电磁阀打开时，高压燃油供给立即结束）。
即使在高压电磁阀终止传输压力（高压电磁阀：打开）后，径向柱塞仍继续压缩燃油，直到活塞到达凸轮的上死点。在这个过程中，被径向柱塞仍继续压缩的燃油流经管路，然后流入膜片室。此时，蓄压室隔板减小流回到低压回路的燃油压力。同时，燃油累积，准备进行下一次喷射。
8.减少发动机排放
在加速时发动机的功率会提高，喷射的燃油量也会增大，通常过多的燃油会产生油烟。VP44喷油泵可以精确地将喷油量平稳地控制在某一范围内，既不会产生油烟，也不会影响加速性能。
9.不需要附加设备
不需要诸如增压补偿器和膜盒式补偿器之类的附加设备，因为控制设备可以根据各个传感器的信号进行补偿。这可以使喷射泵的结构更加“简洁”。
第二节VP44电控燃油喷射泵的组成及结构
一．VP44电控燃油喷射泵的组成
VP44电控燃油喷射泵主要由低压燃油系统、高压燃油系统、正时设备和泵控制单元(PSG)等组成。
二．低压燃油系统
低压燃油系统主要由供给泵、调节阀和溢流阀组成如图所示。低压燃油回路必须为高压燃油回路提供充足的燃油。
１．供给泵
供给泵是靠传动轴驱动的，主要作用是将燃油从油箱吸入并输送给高压泵。供给泵主要由转子、叶片和衬环等组成。如图所示，转子由凸轮轴带动传动轴来驱动。转子上装有四个叶片。
三、控制系统
VP44电控燃油喷射系统使用两个控制模块进行完全控制。这两个模块分别是发动机控制模块(ECM)和泵控制单元(PSG)。PSG = Pumpen Steuer Great（德语）。
泵控制单元(PSG)从泵内部的传感器接收信号，然后确定凸轮环旋转角、泵速度和燃油温度等信息。然后，这些信息值与发动机控制模块(ECM)发送的所需值（如所需的喷射正时和所需的喷油量）进行比较。
３．溢流阀
当分配头回流的燃油压力超过弹簧弹力时，溢流阀的球阀向上推。多余的燃油受压通过排气口并回流到油箱，从而保证泵室内部的燃油压力不超过指定的范围。多余的燃油流作为冷却之用，并且在工作期间自动流出燃油泵。同时，安装的节流孔也可以用于自动放气。
三．高压燃油系统
高压燃油系统除了产生高压的设备之外，还包括燃油管路和控制喷射开始和喷油量的设备。主要零部件有产生高压的径向柱塞高压泵、燃油分配的分配头、控制喷射开始和喷油量的高压电磁阀和防止二次喷射的恒压阀(CPV)等。
VP44电控燃油喷射系统
第一节VP44电控燃油喷射系统概述
VP44电控燃油喷射系统是全电子控制的Bosch发动机管理系统。该系统的心脏是Bosch VP44径向柱塞喷油泵，它可以输送出油阀中最高为100 Mpa的喷射压力。径向柱塞分配喷射泵不再使用以前的平面凸轮，而是使用凸轮环来实现高压喷油，使其适合于小型、高速的直接喷射柴油发动机。开发这种泵的目的是为了提供最合适的喷油量和喷射正时，从而满足发动机的可靠性、多用途性、低排烟、低噪音、高输出功率和清洁的尾气排放。该系统与EGR冷却器以及催化净化器一起使用时，可以达到欧洲3号尾气排放标准。使用在4JH1-TC发动机、4KH1等发动机上。
恒压阀(CPV)可以减小喷嘴阀关闭时产生的反向压力波（反射波），防止喷嘴重新打开产生二次喷射。同时，恒压阀(CPV)防止高压管路中产生气穴现象（这种现象会腐蚀管路），并在喷射管路中维持一个比较稳定的压力（残余压力），从而确保后续喷射的喷射正时保持稳定。
（1）输送燃油开始
径向柱塞压缩活塞腔中的燃油。当输送到恒压阀(CPV)的燃油压力超过喷射管中的残余压力和阀弹簧组的弹力时，阀被向上推开，燃油输送到喷嘴总成（开始输送燃油）。
1.喷射压力高
径向柱塞分配喷射泵可以产生100 Mpa（大约为1000 Bar）的压力，能够满足小型、高速的直接喷射柴油机的需要。
2.燃油雾化好
使用高压燃油喷射功能后，燃油在高压下雾化，从而使燃油更好雾化、更好地与与空气混合、燃烧更充分。这样排出的尾气会更清洁。
3.燃油喷射控制精度高
控制设备可以实现喷油量和燃油喷射正时的高速控制，使燃油成本更低而输出功率更高。
在旋转期间，弹簧弹力和离心力向着凸轮环内部方向压叶片，从而形成空腔。当叶片旋转时，这些空腔的体积会增大，直到它们到达衬环连接进油口的凹槽处。然后，压力减小并吸入燃油。当空腔经过进油口和凹槽后，体积减小并且燃油被压缩。燃油压力增加，直到空腔到达出油口，此时燃油通过调节阀输送到高压燃油回路。
２．调节阀
调节阀安装在供油泵的出口端，由阀壳体、弹簧和阀活塞组成。如图所示，阀活塞在弹簧的弹力作用下关闭回油口１。供给泵速度增加，从出油口输送燃油输送压力超过调节阀弹簧弹力，此时活塞向上推。多余的燃油流经排气口并回流到进油口端，并且输送的压力维持在一个指定的范围内。供给泵速度减慢，输送压力减小，此时活塞在弹簧弹力下向下推，排气口关闭。
（2）压油过程
当径向柱塞继续旋转，凸轮环的内部凸轮将它们向内压缩时，活塞腔的体积减小并且燃油被压缩，直到活塞到达上死点。在喷射过程中，高压电磁阀的阀针阀座关闭，高压油管路与低压油管路被切断。燃油通过喷油器被喷入燃烧室。
2．恒压阀(CPV)
恒压阀(CPV)由壳体、垫片、阀弹簧、阀、阀座、滚球、滚球支座、弹簧和孔塞组成。
10.自诊断功能
系统中附带了自诊断功能。这种功能可以显示故障代码，以便于诊断出现的故障。
二．燃油系统
燃油管路系统环绕在径向柱塞分配喷射泵的周围，包括油箱、供给泵、滤油器、喷油器总成和连接这些部件的管路。
油箱中的燃油首先经过滤油器，然后由喷油泵中的内部供给泵通过进油口供给到喷射泵中。滤油器用来过滤燃油，而底部的脱水器则用来从燃油中脱去水分。从进油口吸入的燃油由喷射泵内部的供给泵加压，然后通过控制燃油流向的高压电磁阀的阀针供给到柱塞室。输送到柱塞腔的燃油通过径向柱塞进行加压。此时，燃油压力正好与泵的转速成比例。当燃油压力超过指定的压力时，多余的燃油通过调节阀流回燃油入口。高压燃油的最佳喷油量是指按最佳喷射速度，由泵控制单元(PSG)控制的高压电磁阀和正时控制阀(TCV)供给到喷嘴总成时的压力。
1．径向柱塞高压泵
如图所示，高压泵由凸轮环２、转子轴３、滚动支座、滚轴和柱塞９组成。凸轮环的内座圈上有与发动机缸数相同的凸轮，例如4缸的有4个凸轮，并且凸轮通过球头销连接到正时调整设备。转子通过连接到转子轴的结合盘驱动。当转子轴上安装的径向柱塞转动时，它们受到来自凸轮环内部的（通过滑靴和滚轴）、供给泵供给的燃油输送压力和离心力的阻力。径向柱塞进行的转动和内部凸轮牵引的往复运动导致燃油被吸入活塞室并被压缩。