(1)高压油泵的驱动方式。高压油泵是一个柱塞泵,它是连接低压油路与高压油路的关键部件,由凸轮轴的高压油泵凸轮驱动,其外观结构如图3-25所示。 般来说,四缸发动机的凸轮轴采用四角凸轮驱动高压油泵,至于使用进气凸轮轴还是排气凸轮轴,与具体的品牌及发动机型号相关。 凸轮轴的高压油泵驱动凸轮如图3-26所示。 当发动机运转时,凸轮轴的高压油泵驱动凸轮需要利用一个挺柱与高压油泵的柱塞啮合,使柱塞上下反复运动,实现燃油泵压功能。高压油泵的挺柱如图3-27所示。
(2)高压油泵的结构原理。高压油泵的内部结构如图3-28所示。
高压油泵经过特殊设计,在其内部的进油口和出油口分别设置一个单向阀,进油单向阀是一个常开型单向阀,它由一个电磁阀控制,当电磁阀断电时,进油单向阀处于开启状态,低压侧燃油能够进入高压油泵的工作腔;当电磁阀通电时,进油单向阀处于关闭状态,进油口关闭,高压油泵工作腔内的燃油能够被泵压。
出油单向阀是一个完全机械形式的常闭单向阀,当高压油泵工作腔内的燃油压力达到定值时,常闭单向阀开启,高压燃油从出油口泵出。
泄压阀的作用是防止燃油压力过高,当燃油压力超过350bar时,泄压阀开启,一部分高压侧燃油回流至高压油泵的进油口,从而达到限制油压的目的燃油压力阻尼器的作用是消除低压燃油的压力脉动现象,同时能够储存一定的燃油,从而使高压油泵能够泵压出持续稳定的高压燃油。
高压油泵的燃油控制回路如图3-29所示。
(3)溢流电磁阀。高压油泵进口处的电磁阀称为溢流电磁阀,有的品牌也称为流量控制阀。这个电磁阀是一个关键的控制元件,它由发动机控制模块通过脉宽调制电流进行控制,如图3-30所示。
这里需要特别注意的是,发动机控制模块必须精确地控制溢流电磁阀的通电时刻及通电时长,否则高压油泵无法泵压出高压燃油。这个道理就好像点火系统和配气机构样,必须满足正确的正时相位才能正常工作。
因此,要理解高压油泵电控基本原理:高压燃油压力的建立取决于溢流电磁阀的通电时刻(即凸轮轴正时),高压燃油的流量(油压)调整取决于溢流电磁阀的通电时长。高压油泵流量控制原理如图3-31所示。
高压油泵的工作循环包括以下三个工况。
①溢流工况:当四角凸轮开始从下止点向上运行时,溢流电磁阀处于断电状态,由于柱塞上行,高压油泵工作腔内的燃油从进油口被挤压出去,形成溢流状态,高压油泵无法泵压燃油,因此高压油轨的压力保持为低压侧燃油压力。
②泵压工况:四角凸轮继续上向运行,当到达某一相位角度时,溢流电磁阀通电,高压油泵的进油口关闭,柱塞上行,对高压油泵工作腔内的燃油进行泵压,当达到一定压力时,出油口的单向阀开启,高压燃油被泵送至高压油轨。
③抽吸工况:当四角凸轮到达上止点时,溢流电磁阀断电,高压油泵的进油口开启,柱塞经过上止点后下行,对低压侧的燃油进行抽吸,以补充工作腔内的燃油,为接下来的工况做好准备。
由此可知,发动机控制模块只要调整溢流电磁阀的通电时刻以及通电时长,就能够根据车辆工况需求实际调节高压燃油的压力,实现高压燃油输送功能。
下面介绍溢流电磁阀的电路控制特点。溢流电磁阀有一个两针插头,两个针脚分别为控制(高边回路)针脚和接地(低边回路)针脚,这两个针脚的导线都连接至发动机控制模块如图3-32所示。
发动机控制模块采用脉宽调制电流对溢流电磁阀进行控制,脉宽调制电流的波形特点如图3-33所示。
可以看出溢流电磁阀的电路控制特点是:高边回路采用蓄电池电压,控制方式为脉宽调制方式,当高边回路电压消失(溢流电磁阀断电)时,低边回路产生一个反向电动势,释放残留电荷,为下次通电提供必要的条件。
由于高压油泵的相位与凸轮轴的相位是保持一致的,因此溢流电磁阀的脉宽调制信号频率与发动机转速是同步的。进行加速或减速,可以看到高边回路的电信号脉宽相应地增加或缩短,从而实现髙压燃油压力的电控调节功能。加速时的溢流电磁阀脉宽调制电流波形如图3-34所示。
