奥迪轿车3.0I-V6-TDI型柴油机燃油供给系统详解

关键词：奥迪供油系统

新款奥迪A6L轿车3.0I-V6-TDI型柴油机的燃油供给系统采用了Bosch公司的第3代共轨技术，如图1所示。该系统配有一个由齿形皮带驱动的高压泵，左、右气缸座各有一条分配管。喷油压力提高到了1600bar（1bar =100kPa），比以前的第二代共轨系统提高了250bar。

图1

1．压电喷油阀

新一代共轨系统上最重要的改进就是燃油喷射系统采用了如图2所示的压电喷油阀（Piezo-喷油阀）。这种喷油阀是利用压电效应来控制的。压电效应是指当离子构成的晶体（电气石、石英、酒石酸钾钠）发生变形时，会产生一个电势。压电效应也可以反过来用，即加上电压后晶体会被拉长。

图2

采用压电喷油阀的好处在于：每个工作行程可产生多个触发周期；大大缩短多个喷油阀之间的切换时间；可以产生很大的力以对抗共轨压力；燃油卸压时可精确地控制行程；触发电压为110～148V，这取决于轨道的压力。

需要注意的是：维修时，如果更换了喷油阀，则必须对喷油阀进行与喷射系统匹配的操作，同时，还要进行喷油量对比（IMA）试验。

喷油阀中的液力转换器（连接模块）将执行元件模块长度的增长转化为液体压力和位移，然后作用到切换阀上。连接模块（如图3所示）的作用就像液压缸，它的上面通过压力调节阀总是作用有10bar的燃油压力，该压力使这个液压缸反向运动。如果没有这个反向压力，则喷油阀就会失效。燃油在连接模块中的连接活塞 A和阀活塞 B之间起压力缓冲垫的作用。当喷油阀有动作但不喷油时（系统内进入了空气），喷油阀就会以启动转速来进行排气。

图3 图4

喷油阀中的切换阀（如图4所示）由阀门板、阀门芯、阀门弹簧和节流片组成。燃油经节流片上的入口节流阀（Z）流到喷嘴针阀处并进入该针阀上部的腔内，于是喷嘴针阀的上部和下部压力就平衡了，喷嘴针阀就被喷嘴弹簧的作用力保持在关闭的位置上。当压下阀门芯时，回流通路就打开了，轨内的压力油首先流过喷嘴针阀上部的一个较大的出口节流阀（A），于是喷嘴针阀就被该压力抬离针阀座，然后就开始喷油。

由于压电元件的切换脉冲非常快，因此在每个工作行程中可以完成多次连续的喷油过程。当发动机冷机且以怠速运行时，喷油阀要进行两次预喷油和补充喷油。是否进行预喷油取决于发动机的负荷、转速以及变速箱的挡位。随着负荷的增加，预喷油逐渐减少，直至全负荷时只有主喷油在工作了。两次补充喷油都是用来还原颗粒过滤器的。

2．齿轮泵和高压泵

齿轮泵（如图5所示）由齿形皮带通过高压泵的贯穿偏心轴来驱动，将油箱中的燃油（用油箱内的泵）输送到高压泵中。

图5

为了能更好地调节燃油压力，高压泵（如图6所示）使用了两个调节系统。当发动机冷机且以怠速运转时，燃油压力由燃油压力调节器N276来调节，用以限制扭矩的输出。在全负荷且发动机热机时，燃油压力由燃油压力调节器（计量单元 ZME）N290来调节，以避免在不必要时加热燃油。当供油轨上的压力超过200bar时，发动机控制单元就会启动喷油过程。当供油轨上的压力降至130bar时，发动机控制单元就会终止喷油过程。

图6

3．颗粒过滤器

3.0I-V6-TDI型柴油发动机使用了无催化净化添加剂的颗粒过滤器（如图7所示）。这个所谓的“催化炭烟过滤器”（CSF）有一个含有贵金属的过滤层。为了能还原过滤器和监控排放系统，需要安装多个传感器：3个温度传感器和1个压差传感器。温度传感器分别安装在涡轮增压器前方、催化净化器后方和颗粒过滤器前方。压差传感器用于监控颗粒过滤器前、后的压力差，还可识别出过滤器是否被炭烟堵塞。

图7

在被动还原中（即不由发动机管理系统控制），颗粒过滤器中所含的炭烟被缓慢而仔细地转化成CO2，这个过程出现在350～500℃之间，主要是车辆行驶在高速公路上时，由于短程行驶或城市循环而使排气温度过低而造成的。对于常见的城市循环工况，每行驶1000～2000km应通过发动机管理系统来进行一次主动的还原过程。

滤芯的结构与传统的催化净化器相似，二者的区别在于该催化净化器的通道在进气和排气方向上是交替锁闭的，这样含有炭烟的废气就必须得穿过透气的氧化硅层，使得废气就流到排气系统出口，而炭烟则滞留在陶瓷壁上了。这个陶瓷壁涂有一层铑和氧化陶瓷的混合物。

通过滤芯的铑涂层可产生二氧化氮（NO2），这种物质在350℃以上时会引起炭烟氧化(被动还原)。涂层中的氧化陶瓷成分在580℃时可以用氧气（O2）来加速热还原反应（主动还原）。

发动机控制单元中有一个预先编制好的模拟模式程序，该程序根据使用者的驾驶风格和压差传感器获得的信号来判断过滤器的吸附饱和程度，在必要时执行主动还原程序。这就要通过补充喷油（与主喷油接近）、加大喷油量、延迟喷油时刻、关闭废气再循环、阻塞节气门等多种方法来将涡轮增压器的温度提高到约450℃。

当催化净化器的温度超过350℃时，就会进行第二次补充喷油（与主喷油很远）。这个补充喷油来得很迟，以至于燃油只来得及汽化，而尚未燃烧。这些燃油蒸汽将在催化净化器处发生反应，从而将气体温度提高到750℃，于是炭烟颗粒就开始燃烧。

过滤器上有一个温度传感器，它可以调节第二次补充喷油的喷油量，使车底过滤器前的温度达到620℃，于是炭烟颗粒很快就会被烧掉。机油燃烧后的剩余物（机油灰）无法烧掉,因此就堆积在过滤器内,从而导致过滤器失效，当行驶里程达到 150 000～200 000km时，过滤器就会失效，必须更换过滤器

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