奧迪.I-V-TDI型燃油供給系統詳解

新款奧迪A6L轎車3.0I-V6-TDI型柴油機的燃油供給系統采用了Bosch公司的第3代共軌技術，如圖1所示。該系統配有一個由齒形皮帶驅動的高壓泵，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提高了250bar。

圖1

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1．壓電噴油閥

新一代共軌系統上最重要的改進就是燃油噴射系統采用了如圖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來控制的。壓電效應是指當離子構成的晶體（電氣石、石英、酒石酸鉀鈉）發生變形時，會產生一個電勢。壓電效應也可以反過來用，即加上電壓後晶體會被拉長。

圖2

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采用壓電噴油閥的好處在於：每個工作行程可產生多個觸發周期；大大縮短多個噴油閥之間的切換時間；可以產生很大的力以對抗共軌壓力；燃油卸壓時可精確地控制行程；觸發電壓為110～148V，這取決於軌道的壓力。

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

噴油閥中的液力轉換器（連接模塊）將執行元件模塊長度的增長轉化為液體壓力和位移，然後作用到切換閥上。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節閥總是作用有10bar的燃油壓力，該壓力使這個液壓缸反向運動。如果沒有這個反向壓力，則噴油閥就會失效。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。當噴油閥有動作但不噴油時（系統內進入了空氣），噴油閥就會以啟動轉速來進行排氣。

圖3 圖4

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噴油閥中的切換閥（如圖4所示）由閥門板、閥門芯、閥門彈簧和節流片組成。燃油經節流片上的入口節流閥（Z）流到噴嘴針閥處並進入該針閥上部的腔內，於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閉的位置上。當壓下閥門芯時，回流通路就打開了，軌內的壓力油首先流過噴嘴針閥上部的一個較大的出口節流閥（A），於是噴嘴針閥就被該壓力抬離針閥座，然後就開始噴油。

由於壓電元件的切換脈沖非常快，因此在每個工作行程中可以完成多次連續的噴油過程。當發動機冷機且以怠速運行時，噴油閥要進行兩次預噴油和補充噴油。是否進行預噴油取決於發動機的負荷、轉速以及變速箱的擋位。隨著負荷的增加，預噴油逐漸減少，直至全負荷時只有主噴油在工作了。兩次補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動，將油箱中的燃油（用油箱內的泵）輸送到高壓泵中。

圖5

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為了能更好地調節燃油壓力，高壓泵（如圖6所示）使用了兩個調節系統。當發動機冷機且以怠速運轉時，燃油壓力由燃油壓力調節器N276來調節，用以限制扭矩的輸出。在全負荷且發動機熱機時，燃油壓力由燃油壓力調節器（計量單元ZME）N290來調節，以避免在不必要時加熱燃油。當供油軌上的壓力超過200bar時，發動機控制單元就會啟動噴油過程。當供油軌上的壓力降至130bar時，發動機控制單元就會終止噴油過程。

圖6

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3．顆粒過濾器

3.0I-V6-TDI型柴油發動機使用了無催化淨化添加劑的顆粒過濾器（如圖7所示）。這個所謂的“催化炭煙過濾器”（CSF）有一個含有貴金屬的過濾層。為了能還原過濾器和監控排放系統，需要安裝多個傳感器：3個溫度傳感器和1個壓差傳感器。溫度傳感器分別安裝在渦輪增壓器前方、催化淨化器後方和顆粒過濾器前方。壓差傳感器用於監控顆粒過濾器前、後的壓力差，還可識別出過濾器是否被炭煙堵塞。

圖7

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在被動還原中（即不由發動機管理系統控制），顆粒過濾器中所含的炭煙被緩慢而仔細地轉化成CO2，這個過程出現在350～500℃之間，主要是車輛行駛在高速公路上時，由於短程行駛或城市循環而使排氣溫度過低而造成的。對於常見的城市循環工況，每行駛1000～2000km應通過發動機管理系統來進行一次主動的還原過程。

濾芯的結構與傳統的催化淨化器相似，二者的區別在於該催化淨化器的通道在進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出口，而炭煙則滯留在陶瓷壁上了。這個陶瓷壁塗有一層铑和氧化陶瓷的混合物。

通過濾芯的铑塗層可產生二氧化氮（NO2），這種物質在350℃以上時會引起炭煙氧化(被動還原)。塗層中的氧化陶瓷成分在580℃時可以用氧氣（O2）來加速熱還原反應（主動還原）。

發動機控制單元中有一個預先編制好的模擬模式程序，該程序根據使用者的駕駛風格和壓差傳感器獲得的信號來判斷過濾器的吸附飽和程度，在必要時執行主動還原程序。這就要通過補充噴油（與主噴油接近）、加大噴油量、延遲噴油時刻、關閉廢氣再循環、阻塞節氣門等多種方法來將渦輪增壓器的溫度提高到約450℃。

當催化淨化器的溫度超過350℃時，就會進行第二次補充噴油（與主噴油很遠）。這個補充噴油來得很遲，以至於燃油只來得及汽化，而尚未燃燒。這些燃油蒸汽將在催化淨化器處發生反應，從而將氣體溫度提高到750℃，於是炭煙顆粒就開始燃燒。

過濾器上有一個溫度傳感器，它可以調節第二次補充噴油的噴油量，使車底過濾器前的溫度達到620℃，於是炭煙顆粒很快就會被燒掉。機油燃燒後的剩余物（機油灰）無法燒掉,因此就堆積在過濾器內,從而導致過濾器失效，當行駛裡程達到150000～200000km時，過濾器就會失效，必須更換過濾器。