三、柴油機高壓噴射系統

（一）高壓共軌柴油機的油路和氣路是怎樣的？

（1）高壓共軌柴油機的油路分為低壓油路和高壓油路兩部分。

低壓油路包括燃油箱、帶粗濾器的輸油泵、進油管、出油管、細濾器以及高壓油泵的低壓區。低壓油路的作用是為高壓油路提供足夠的燃油量。

高壓油路包括高壓油泵、共軌壓力傳感器、軌壓限制器（又稱限壓閥）、流量控制閥（即流量限制器）以及高壓噴油器。此外，燃油分配和燃油計量也發生在高壓油路。

其中高壓油泵負責產生高壓燃油，并輸送到公共油管（即油軌），ECU通過控制高壓油泵流量調節閥的開度，對油軌內的油壓實行精確控制。同時ECU控制噴油器，噴油量的大小取決于油軌壓力和噴油器電磁閥開啟時間的長短，使空燃比適應各種工況的需要。

高壓共軌噴射系統內柴油的流動方向如下：輸油泵（即電動燃油泵）從燃油箱吸出柴油，經過油水分離器過濾，送到柴油精濾器，再進入高壓油泵、共軌管，最后到達噴油器（圖1-26）。

（2）高壓共軌增壓型柴油機的進排氣系統如圖1-27所示。

新鮮空氣在進入進氣管之前，通過空氣流量計（AFS）對空氣溫度、流量進行測量，之后由與可變截面渦輪增壓器（VTG）的渦輪機同軸帶動的壓縮機進行壓縮，壓縮氣體經過中冷器（IC）冷卻，再由進氣溫度傳感器（IATS）與增壓壓力傳感器（BPS）分別測出進氣溫度和增壓壓力，通過節流閥節流后的空氣與再循環的廢氣混合，然后進入發動機氣缸與燃油混合、燃燒。

燃燒做功后的廢氣，一部分根據發動機工況經過EGR閥開啟的通道，與節流閥后方經過增壓的空氣混合，進入燃燒室燃燒，幫助降低燃燒溫度，從而減少NO_x的排放；另一部分進入可變截面渦輪增壓器的渦輪機，推動渦輪葉片轉動，從而帶動壓縮機，做功后的廢氣經過處理后排放到空氣中。這就是高壓共軌增壓型柴油機進氣和排氣的閉合循環過程。

另外，高壓共軌柴油機進氣系統中的節流閥具有兩個作用：①由于進氣增壓后，進氣壓力高于排氣背壓，廢氣再循環導入進氣道比較困難，可能降低EGR率。通過節流閥的節流、降壓作用，能保證EGR率符合工況要求。②在發動機熄火的瞬間，通過關閉節流閥，有利于降低空氣在缸內壓縮后的“彈簧效應”引起的喘振。因此，高壓共軌柴油機上的節流閥與汽油機節氣門的功能有著本質的區別。

（二）如何檢修寶馬N13發動機的單活塞高壓泵？

寶馬N13與N20、N63、N74以及BX8發動機一樣，采用博世單活塞高壓泵，其高壓共軌系統沒有設置燃油低壓傳感器，發動機管理系統（DME）根據發動機負荷和轉速確定所需要的燃油量，通過對比油軌壓力傳感器測量的實際值與標準值，以脈沖寬度調制方式（PWM信號）控制燃油量控制閥（以下簡稱為“量控閥”）。量控閥通過打開或關閉燃油供給管路泵元件的方式調節壓力。

該單活塞高壓泵由進氣凸輪軸通過一個三段式凸輪驅動，每段凸輪相隔120°，曲軸每旋轉720°，凸輪軸只旋轉360°，四個氣缸各完成一次做功過程（等于四次噴油過程）。

一輛寶馬1系F20，底盤號為J134×××，發動機型號為N13。因涉水熄火，對發動機進行維修后，高壓系統故障燈點亮。檢測發現，系統存有故障碼11A002“燃油高壓系統壓力過低”。執行檢測計劃，診斷儀提示高壓油泵損壞。拆下高壓泵檢查，正常，未發現滾輪挺桿遺漏安裝等現象（圖1-28）。

檢查燃油量控制閥，發現其工作正常。分析認為，可能是在之前的維修中，燃油系統部件的安裝出現了問題。

從ISTA中查找到高壓油泵的標準安裝位置（圖1-29），同時ISTA上有明確的維修警示：“在驅動法蘭和驅動單元上，分別有一個箭頭，定位時，它們必須相互對準！進氣凸輪軸上的凸輪輪廓定位件必須在上部閉合！”

而在該故障車上，進氣凸輪軸的凸輪輪廓定位件沒有閉合（圖1-30）。

按照ISTA維修說明，重新調整高壓油泵驅動單元和進氣凸輪軸之間的正時位置，故障被徹底排除。

該故障的形成機理是：由于正時出現錯位，出于安全保護考慮，DME減少了燃油量控制閥的打開時間，以降低高壓油泵的燃油壓力。

（三）油軌內的燃油壓力是怎樣被調節的？

在高壓燃油噴射系統的公共油軌上，安裝了油軌壓力傳感器、軌壓限制閥以及流量限制閥，共同調節油軌內的燃油壓力和流量。

1.油軌壓力傳感器

油軌壓力傳感器負責向ECU提供共軌內燃油的壓力信號，其安裝位置及接線端子如圖1-31所示。油軌壓力傳感器分為柱塞式和膜片式兩種類型。

在膜片式油軌壓力傳感器的膜片上有涂層（半導體敏感材料），當高壓燃油經過壓力室的小孔流向膜片時，膜片的形狀發生變化，其上涂層的電阻值也隨之變化，并產生電壓變化，于是向ECU發送油壓的電信號（圖1-32）。

如果共軌柴油機難以起動，證實是因為油軌壓力不足，應當連接故障診斷儀檢查油軌壓力傳感器的電壓值是否為0.5V左右，設定的油軌燃油壓力是否為30～50MPa。

2.軌壓限制閥（簡稱限壓閥）

因為高壓油泵的柱塞屬于間歇性泵油，加上噴油器的短暫噴射，所以共軌管內的燃油壓力可能發生波動，為此設置了限壓閥。

在正常壓力下，限壓閥柱塞的錐形頭部與閥體的密封座接觸，彈簧力使柱塞緊緊地壓在閥座上，限壓閥被關閉，共軌管保持密封狀態；當油軌內燃油出現異常的高壓力，并且超過限定值時，彈簧受壓縮，柱塞被頂開，限壓閥的溢流口打開，燃油溢出，迅速泄放部分燃油，油軌內油壓下降，從而使油壓穩定在合理區間。

3.流量限制閥

流量限制閥的功用是在某個噴油器關閉不嚴的情況下阻止連續噴油，防止燃油大量泄漏。只要從油軌流出的燃油超過一定限量，流量限制閥立即關閉通往故障噴油器的油路（圖1-33），以減小共軌管和高壓油管中油壓的波動。

2012款奧迪Q7TDI3.0L車的CRC柴油發動機裝備博世第三代壓電式共軌噴射系統，其燃油壓力的調節，除了高壓油泵帶有進油計量閥（N290）進行低壓側調節之外，還安裝了一個壓力調節閥N276，在發動機冷態時能進行高壓側調節。如果發動機無法起動，讀取故障碼為“燃油油軌壓力過低”，可能是壓力調節閥N276失常。

（四）如何檢修柴油機預熱系統的故障？

一輛2012款江鈴凱運貨車，搭載JX493ZLQ3發動機，采用博世共軌噴射系統，國Ⅲ排放標準，行駛里程65000km。車主反映，車輛冷起動時發動機故障燈點亮，運轉很久以后才熄滅。

連接KT700診斷儀檢測，顯示歷史故障碼P1604、P0384和P150B。清除故障碼后再次起動車輛，未檢測到故障碼，讀取相關數據流也正常。根據維修經驗和江鈴技術通報分析，故障可能與預熱系統有關。

該車與預熱系統相關的故障碼見表1-3，這幾個故障碼產生后，都會造成發動機的起動性能不良，重點應放在“P0384：預熱塞驅動電路對電源短路”。

查看電路圖（圖1-34），該車預熱繼電器有四個端子，在主繼電器閉合后，電源經過15A熔絲，到達預熱繼電器的控制線圈，并通過ECU的67號端子搭鐵。于是檢查預熱繼電器的電源及搭鐵線路，關閉點火開關，拔下繼電器，檢測30號端子為12V；87號端子與預熱塞之間的線路導通正常，連接導線的電阻小于1Ω；繼電器85號端子與86號端子之間線圈導通正常；86端子與ECU的67號端子之間線路導通也正常。

接通點火開關，預熱指示燈點亮，預熱繼電器85號端子上有電源電壓。由于該車型不支持用故障診斷儀測試預熱繼電器，于是拔掉冷卻液溫度傳感器的插頭，再接通點火開關，能聽到預熱繼電器發出的吸合聲音，閉合時間約19s（讓ECU默認發動機的冷卻液溫度為-35℃，發動機冷卻液溫度低于25℃時，ECU才會給預熱繼電器信號，讓預熱塞工作），說明預熱繼電器及相關電路正常。

維修人員懷疑預熱繼電器的型號有問題，于是用數字式萬用表測量預熱繼電器控制線圈的電阻，為14.2Ω。詢問4S店關于江鈴汽車的配件編號，得知該預熱繼電器更換過型號。國Ⅳ車預熱繼電器的編號為8942481610，國Ⅲ車的編號為374020005（圖1-35）。找一個國Ⅲ預熱繼電器，測量其控制端兩端子之間的電阻為51.4Ω。接著計算兩者的電流：

國Ⅲ車預熱繼電器：I=U/R=12.5V/51.4Ω=0.24319A；

國Ⅳ車預熱繼電器：I=U/R=12.5V/14.2Ω=0.88028A。

兩者額定電流相差：國Ⅳ/國Ⅲ=0.88028A/0.24319A=3.6197倍。

該故障的產生原因是：錯裝了國Ⅳ車的預熱繼電器，ECU監控到預熱繼電器控制的電流過大，所以點亮發動機故障燈。更換國Ⅲ的預熱繼電器后，經過反復試車，故障沒有再現。

（五）高壓共軌柴油機誤加汽油怎樣處理？

以寶馬柴油車為例，處理柴油機誤加汽油，需要區分以下四種情況。

1.發動機未曾起動

將燃油箱徹底排空，用磁鐵檢查燃油箱緩沖裝置內是否有磁性碎屑。如果有（來自燃油油位傳感器或燃油泵），按照情況2處理。

如果燃油箱內沒有磁性碎屑，則注入5L柴油，然后重新安裝燃油油位傳感器。用柴油徹底沖洗油路系統，確保汽油不進入高壓油泵，也不進入高壓系統。建議使用燃油系統診斷儀中的服務功能，并激活前送泵。然后更換燃油濾清器，再給車輛加滿柴油。

如果加錯油后未接通過點火開關，在沒有磁性碎屑的情況下，徹底排空燃油箱就行了。

2.發動機起動而且已經行駛（例如從加油站出來）

將燃油箱徹底排空，檢查燃油箱緩沖裝置中是否有磁性碎屑。還要將高壓泵流量調節閥的濾網和油軌壓力調節閥的濾網拆下來，檢查是否有磁性碎屑。

如果燃油系統（圖1-36）中沒有磁性碎屑，按照情況1中所述排空并沖洗燃油系統，更換燃油濾清器、高壓油泵，然后給車輛加滿柴油。

如果燃油系統內有磁性碎屑，按照情況3處理。

3.車輛已行駛，燃油系統中有磁性碎屑

更換燃油箱和整個燃油系統，只有固定的供油管路和回流管路可以繼續使用。然后從燃油流動的相反方向沖洗，最后給車輛加滿柴油。

如果損壞情況比預期的嚴重，按照情況4處理。

4.車輛已行駛，高壓泵卡住，凸輪軸和正時鏈斷裂

檢查高壓泵的圓錐體是否出現了摩擦焊接現象。如果該圓錐體上有明顯的摩擦焊接痕跡，必須更換高壓泵下部的鏈條和鏈輪。

如果凸輪軸無法轉動，應該對氣缸蓋和氣缸體的機械部件進行損壞情況分析（下部鏈條撕裂，凸輪推桿斷裂，凸輪軸斷裂，柱塞損壞等）。斷裂的凸輪推桿必須予以更換，并清潔機油回路，從機油回路中找到并取出所有損壞的凸輪推桿軸承的滾針。

在凸輪軸斷裂的情況下，應更換氣缸蓋及損壞的安裝件、高壓泵的兩根鏈條和鏈輪。還要更換整個燃油系統和燃油箱，最后給車輛加滿柴油。

（六）博世高壓共軌系統同步信號數值的含義是什么？

對于采用博世高壓共軌噴射系統的柴油發動機，在用診斷儀進入控制系統讀取數據流時，會出現一個重要的數據——同步信號，這個數據是一組數字（圖1-37），其含義如下。

2——發動機停止運轉，或曲軸與凸輪軸兩者之一無信號。

35——曲軸與凸輪軸信號不同步。

38——沒有相位信息可供同步使用。

048——曲軸與凸輪軸之間同步正常。

064——發動機控制系統正在等待，直至發動機完全停止運轉。

128——發動機控制系統處于應急行駛模式。

129——通過冗余傳感器系統使發動機工作。

130——主傳感器系統已出現故障，將通過冗余傳感器系統繼續工作。

要想同步信號顯示數據為048（同步信號正常），發動機必須滿足以下條件：①故障存儲器中沒有故障記錄；②曲軸位置傳感器工作正常；③凸輪軸位置傳感器正常工作。

下面舉例加以說明。

一輛宇通客車，裝配錫柴4DF3-13E3型發動機，采用博世共軌噴射系統，在行駛過程中出現ECU重啟，限速1600r/min，泄壓閥打開。檢測ECU，報故障碼P0607——控制模塊性能，P100E——壓力泄放閥驅動故障，無法打開/永久被沖開。

根據經驗，認為是共軌壓力與額定壓力的跟隨性超差。通過診斷儀查看共軌壓力值，正常。

試車，觀察數據流，發現凸輪軸同步信號在轉速為1300～1800r/min時顯示為129（正常應為048）。其故障原因可能是：發動機在1300～1800r/min的轉速區間運行時間過長，ECU實行自我保護，重新啟動并且將ECU備份數據覆蓋標定數據，由于ECU短暫斷電，使燃油泵計量單元調節到最大，致使油軌泄壓閥打開。

檢查曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的相對位置信息，重新調整兩者的安裝間隙，但故障依舊；用示波器檢測曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的輸出波形，正常。

為什么信號到ECU之后就不正常呢？于是在ECU的接頭處用示波器查看波形，發現曲軸位置信號受到干擾。檢查發現，線束有虛接和被擠壓的現象。可能是線束質量差，商用車發動機的振動大，造成線束電阻變異。在低速行駛時還正常，一旦進入高轉速，信號的頻率增高，形成電磁干擾，所以造成上述兩個信號不同步。最后更換發動機線束，故障被排除。

（七）如何執行寶馬柴油車噴油器的調校？

以寶馬N57T柴油發動機為例。

在氣缸蓋上的進氣管道和進氣歧管內積炭的情況下，由于明顯縮小了進氣道的橫斷面積，會對空氣流量產生不良影響。如果無法再清除積炭或者進氣管路損壞，在更換進氣管路后，必須復位噴油器的“零油量調教值”（NMK）。寶馬汽車零油量調教值（NMK）是由數字式柴油發動機電子伺控系統（DDE）計算出來的。

不要將“零油量調教值”（NMK）與“單個噴油器噴射量匹配值”（IMA值，見圖1-38）混淆，這兩個值具有不同的修正目標。“零油量調教值”（NMK）用于修正和補償噴油器高里程后性能惡化造成的影響，而“噴射量匹配值”（IMA）用于修正噴油器在制造過程中的公差。

DDE內部的“零油量調教值”無法通過寶馬專用診斷設備ISTA直接復位，可以按照下面的步驟復位噴射量匹配值（IMK）。

（1）手動選擇測試模塊。其方法是：進入服務功能→01發動機→柴油機電子裝置→匹配程序→噴油量匹配。

（2）讀取、比較并記錄當前IMA調校值。

（3）用通用的IMA重置碼重置單個氣缸的噴油器的所有IMA數值。電磁閥型噴油器的IMA重置碼為AAAAAEA。

（4）重新編程，輸入原來的IMA數值，然后讓車輛進入休眠狀態，刪除存儲器的故障記憶，再重新檢查車輛。

注意：在強烈投訴或者反復維修無效的情況下，可以降低EGR（廢氣再循環）比率，以幫助降低積炭的強度。其檢測路徑如下：服務功能→01發動機→柴油機電子裝置→匹配程序→廢氣再循環匹配。

（八）檢修柴油發動機有什么技巧？

1.認清高壓油泵（圖1-39）的零件號

一輛寶馬X5車，車型為E70，發動機為N54，行駛里程7萬km。客戶反映該車有時動力不足，急加速時發動機抖動嚴重，信息中心顯示功率下降，發動機故障燈點亮。

試車，發現怠速平穩，但是車輛停放1h左右起動困難，起動機要長時間運轉才行。根據經驗判斷，屬于燃油供應不足。

為了模擬故障發生時的狀況，做了一次激烈的駕駛試驗，沒過多久發動機便出現劇烈抖動，故障燈也亮了，信息屏顯示發動機功率下降。

檢測發動機控制單元，發現故障碼110001——共軌油壓調節異常導致噴油中斷；11A904——共軌油壓低于下限。執行檢測計劃，測量低壓油路的油壓為450kPa，正常。查閱技術公告得知，該車型的高壓油泵需要由原來的30X升級為41X。查看該車的高壓泵，零件號為092450538303，屬于舊型號。根據零件手冊提供的信息，新型號為15300100410。更換高壓油泵，用同樣的方法試車，故障不再出現。

2.更換油液后車速降低的處理方法

一輛2014款奔馳GL3503.0柴油車，更換空氣濾清器、燃油濾清器、機油濾清器、變速器油、差速器油、分動箱油、制動油液后，車速只能達到150km/h。其主要原因是，在保養過程中，油路混進了少量空氣，仔細將油路中的空氣排除干凈即可恢復正常。當然，不排除保養時造成控制系統斷路、短路或傳感器信號中斷，可以連接診斷儀檢測確認。

3.正確識讀柴油機的預熱指示燈

以依維柯得意V352.5L廂式貨車裝備的SOFIM8140.43S型高壓共軌柴油機為例。該機采用了三個溫度傳感器，分別測量冷卻液溫度、進氣溫度以及柴油溫度。

（1）如果其中有一個傳感器檢測到溫度低于10℃，預熱功能就被激活。

（2）當鑰匙處于ON位時，預熱指示燈點亮一段時間（與溫度相對應）并閃爍，加熱器對進氣歧管中的空氣加熱，此后才可以起動發動機。

（3）當起動機運轉時，預熱指示燈熄滅。如果預熱指示燈點亮后，在20～25s內發動機沒有起動，那么預熱程序取消。

（4）如果上述三個溫度傳感器檢測到的溫度全部超過10℃，當鑰匙處于ON位時，預熱指示燈點亮2s，進行短暫的自檢，然后熄滅。