◆文/貴州 李濤

(本文作者工作單位：貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

2.機(jī)油泵

發(fā)動(dòng)機(jī)配備帶一體式真空泵的可變流量機(jī)油泵，具有體積流量控制功能，能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)速改變輸出?？勺兞髁繖C(jī)油泵如圖12所示，部件分解圖如圖13所示。機(jī)油泵具有排量控制機(jī)制，能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)速改變輸出。機(jī)油泵是一個(gè)帶偏心安裝的控制環(huán)(2)的葉片泵(6)，偏心控制環(huán)由經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的控制彈簧(4)固定在位。通過(guò)移動(dòng)偏心安裝的控制環(huán)的位置，可調(diào)整輸油特性。如需調(diào)整位置，機(jī)油壓力將施加到控制環(huán)表面(3)上，然后作用在經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的控制彈簧(4)的張力上。當(dāng)機(jī)油壓力大于控制彈簧張力時(shí)，控制環(huán)順時(shí)針移入葉片泵的中心。這將減小偏心率，減少機(jī)油泵輸出。

葉片型真空泵與機(jī)油泵串聯(lián)，并通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的鉆孔和真空接頭連接至真空管。真空泵產(chǎn)生的真空用來(lái)為制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)助力器提供真空。真空泵通過(guò)真空管和汽缸缸體中的端口從制動(dòng)助力器引入空氣。從制動(dòng)伺服抽出的空氣流經(jīng)真空管接頭，該接頭配備一個(gè)防止機(jī)油進(jìn)入制動(dòng)系統(tǒng)的單向閥。這些空氣通過(guò)真空排氣閥排入汽缸缸體中。

3.活塞冷卻機(jī)油噴射器

活塞冷卻機(jī)油噴射器如圖14所示，機(jī)油潤(rùn)滑油路如圖15所示。三個(gè)活塞冷卻機(jī)油噴射器位于汽缸缸體中。每個(gè)噴射器都靠近一個(gè)汽缸，并由一個(gè)螺栓固定在汽缸缸體中。活塞冷卻機(jī)油噴射器為活塞和活塞銷提供冷卻和潤(rùn)滑。每個(gè)活塞冷卻噴射器都有一個(gè)單出口噴嘴，此噴嘴將機(jī)油噴入活塞中的冷卻室內(nèi)。油路的機(jī)油供應(yīng)由一個(gè)活塞冷卻機(jī)油噴射器電磁閥控制，該電磁閥由PCM控制。該電磁閥具有12V電源供應(yīng)，PCM在接地側(cè)通過(guò)PWM對(duì)其進(jìn)行控制。該電磁閥可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載打開(kāi)和關(guān)閉機(jī)油供應(yīng)。在冷啟動(dòng)后以及預(yù)熱過(guò)程中，由于活塞冷卻噴射器通電，供油切斷，所以加熱過(guò)程得以改善。由于活塞散熱量減少，排放得以減少?；钊鋮s噴射器電磁閥是常開(kāi)的，并由PCM電動(dòng)關(guān)閉。如果電磁閥電路發(fā)生任何電氣故障，則意味著機(jī)油將會(huì)供應(yīng)至活塞冷卻噴射器。

三、冷卻系統(tǒng)

1.可變冷卻液泵

Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變冷卻液泵和電子節(jié)溫器。可變冷卻液泵受到控制以提供最佳流量，從而支持來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)部件的所有冷卻請(qǐng)求?？勺兝鋮s液泵如圖16所示，冷卻液泵內(nèi)有一個(gè)導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩在葉輪上滑動(dòng)，可限制將水泵送到發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的冷卻液量。泵旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生壓力，在電磁閥的控制下，這個(gè)壓力被轉(zhuǎn)移至導(dǎo)流罩總成或泄漏回冷卻液系統(tǒng)。因此，如果泵不旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)流罩就不會(huì)移動(dòng)。該電磁閥具有12V電源供應(yīng)，PCM在接地側(cè)通過(guò)PWM對(duì)其進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的全面熱管理策略。泵內(nèi)的壓力作用在殼體中的回位彈簧上。沒(méi)有來(lái)自PCM的信號(hào)時(shí)，該電磁閥將會(huì)打開(kāi)，因而，導(dǎo)流罩在彈簧力的作用下返回其底座位置，使泵產(chǎn)生全流量。注意：可變冷卻液泵必須旋轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生用以移動(dòng)導(dǎo)流罩的內(nèi)部壓力。

在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)過(guò)程，葉輪完全由導(dǎo)流罩蓋住，因此冷卻液不會(huì)泵入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸缸體。隨著部件預(yù)熱，流量請(qǐng)求分5個(gè)階段增大?？勺兝鋮s液泵受到控制以提供最小流量，從而支持來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)部件的所有冷卻請(qǐng)求。在冷卻液溫度達(dá)到開(kāi)啟溫度85℃后，導(dǎo)流罩將移至其最遠(yuǎn)開(kāi)啟位置，從而在節(jié)溫器管理的溫度控制下實(shí)現(xiàn)最大泵送。

該系統(tǒng)中使用了兩個(gè)額外的20W電動(dòng)泵。一個(gè)電動(dòng)泵位于散熱器罩的底部右側(cè)，用于供應(yīng)流經(jīng)低溫系統(tǒng)的冷卻液,低溫系統(tǒng)包含增壓空氣冷卻器器WCAC。第二個(gè)泵位于右側(cè)懸架座的前面，在停止/啟動(dòng)操作期間，該泵用于在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)向座艙加熱器供應(yīng)冷卻液，以保持乘客的舒適性。它也用于在關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后抽取冷卻液使其流過(guò)渦輪軸承殼體，為其提供繼續(xù)冷卻。

2.電子節(jié)溫器

電子節(jié)溫器如圖17所示，它包括一個(gè)帶電加熱元件的主節(jié)溫器。通電后，加熱元件加熱蠟式元件，使主閥打開(kāi)，讓冷卻液從發(fā)動(dòng)機(jī)流回可變冷卻液泵。隨著主閥的打開(kāi)，旁通閥關(guān)閉旁通路徑，驅(qū)動(dòng)冷卻液流經(jīng)散熱器。因此，在預(yù)熱階段，冷卻系統(tǒng)的操作不僅根據(jù)冷卻液溫度直接進(jìn)行控制，而且還在PCM指定下操作加熱元件，以實(shí)現(xiàn)更精密的冷卻液溫度控制。Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)工作溫度在90～105℃之間，除非負(fù)載增加，否則始終保持在103～105℃之間。節(jié)溫器蠟式元件的打開(kāi)溫度為105℃。因此，可以增大節(jié)溫器加熱器的占空比來(lái)幫助打開(kāi)主蠟式節(jié)溫器，從而維持低于105℃的目標(biāo)溫度。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在較高的負(fù)載條件下或在高速循環(huán)時(shí)運(yùn)行，則將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)至較低的工作溫度(約90℃)。

3.冷卻回路概述

ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路示意圖如圖18所示。Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理系統(tǒng)，旨在縮短冷啟動(dòng)后的預(yù)熱階段，并對(duì)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行引導(dǎo)以提高效率。重點(diǎn)是減少：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部摩擦、排放和對(duì)有損燃油效率的加熱措施的使用。

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)，冷卻液流程：旁通閥打開(kāi)；這將允許泵送的冷卻液流過(guò)系統(tǒng)，并通過(guò)旁通軟管返回可變冷卻液泵；可變冷卻液泵輸出得到控制，提供流過(guò)冷卻系統(tǒng)的最小冷卻液流量，具體取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或座艙加熱請(qǐng)求；此功能允許發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻液更加快速地預(yù)熱。

(2)預(yù)熱時(shí)冷卻液流程：可變冷卻液泵輸出再次得到調(diào)節(jié)，從而符合發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、轉(zhuǎn)速和座艙加熱需求。

(3)發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)時(shí)冷卻液流程：在目標(biāo)溫度下，可變冷卻液泵輸出被設(shè)為最大，導(dǎo)致冷卻液持續(xù)流動(dòng)。

(4)正常工作溫度-發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)載時(shí)冷卻液流程如下所示：

①蠟式元件對(duì)冷卻液溫度做出反應(yīng)并打開(kāi)主節(jié)溫器閥(較高的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度)。

②此時(shí)，冷卻液可以從發(fā)動(dòng)機(jī)流入散熱器頂部軟管。

③冷卻液由散熱器進(jìn)行冷卻，然后從底部軟管流出。

④在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度約為105℃時(shí)，主節(jié)溫器閥將會(huì)打開(kāi)。

(5))正常工作溫度-發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)載時(shí)冷卻液流程如下所示：

①加熱元件激活，此時(shí)節(jié)溫器在較低的(正常)溫度下打開(kāi)。

②節(jié)溫器的打開(kāi)和關(guān)閉會(huì)將發(fā)動(dòng)機(jī)溫度保持在90～105℃。

四、燃油和點(diǎn)火系統(tǒng)

1.燃油系統(tǒng)概述

Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)配備了無(wú)回油、按需運(yùn)行、直噴燃油輸送系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)示意圖如圖19所示，它包括低壓(LP)和高壓(HP)燃油回路，以便在所有工況下為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的燃油。該系統(tǒng)采用以下部件：

①燃油泵驅(qū)動(dòng)模塊(FPDM)；

②燃油箱和低壓(LP)燃油泵，其工作壓力為4.5~6.3bar(1bar=100kPa)；

③燃油輸送管路；

④燃油低壓傳感器；

⑤高壓燃油泵(最大工作壓力為250bar)；

⑥包含燃油分供管壓力和溫度(FRPT)傳感器的燃油分供管；

⑦三個(gè)電磁閥型噴油器。

2.低壓燃油系統(tǒng)-燃油泵

燃油箱內(nèi)含一個(gè)燃油泵，如圖20所示。該模塊收集來(lái)自油箱兩側(cè)的燃油，在轉(zhuǎn)向/橫向加速期間，燃油泵確保渦流罐中有足夠的燃油，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油需求，燃油由文丘里泵輸送至渦流罐。文丘里效應(yīng)就是，當(dāng)液體流過(guò)管的收縮部分時(shí)，液體壓力將會(huì)下降。燃油快速流過(guò)吸油管時(shí)會(huì)形成低壓，這個(gè)低壓就將燃油箱左(被動(dòng))側(cè)的燃油吸回到燃油箱的燃油泵(主動(dòng))側(cè)。

3.低壓燃油系統(tǒng)-三相燃油泵

燃油泵使用了無(wú)刷直流(DC)電機(jī)，該電機(jī)按交流電(AC)原理運(yùn)行。如圖21所示，該電機(jī)具有3個(gè)主要電氣連接(3相)，這些連接采用星形配置，名稱分別為U、V和W。每個(gè)連接都充當(dāng)電源和接地供應(yīng)(AC)。根據(jù)所需的燃油壓力，PCM向燃油泵驅(qū)動(dòng)模塊(FPDM)發(fā)送一個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)來(lái)控制燃油泵的輸出。然后，F(xiàn)PDM沿所有3根導(dǎo)線分相供電以驅(qū)動(dòng)泵，泵可以激活作用在轉(zhuǎn)子上的每個(gè)線圈。當(dāng)其中一相位激活時(shí)，其他相位會(huì)為電流提供接地路徑。若要停止燃油泵，來(lái)自PCM的PWM信號(hào)需達(dá)到75%?？赏ㄟ^(guò)測(cè)量相位1和相位2之間的電阻以及相位1和相位3之間的電阻來(lái)檢查電機(jī)的完好性。如果任意一相發(fā)生斷路，泵將無(wú)法運(yùn)行。

4.低壓燃油系統(tǒng)-燃油泵驅(qū)動(dòng)模塊

低壓(LP)燃油泵的操作由燃油泵驅(qū)動(dòng)模塊(FPDM)來(lái)控制，F(xiàn)PDM接受來(lái)自PCM的PWM信號(hào)，對(duì)燃油泵進(jìn)行控制。低壓(LP)燃油泵的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)，從而改變供應(yīng)給高壓(HP)燃油泵的燃油壓力，低壓(LP)燃油泵的標(biāo)稱輸出壓力為4.5～6.3bar。燃油泵的輸出壓力將隨著發(fā)動(dòng)機(jī)需求和燃油溫度的改變而改變。PCM監(jiān)測(cè)來(lái)自燃油低壓傳感器的輸入，然后調(diào)整低壓(LP)燃油泵的轉(zhuǎn)速以滿足需要。燃油泵驅(qū)動(dòng)模塊(FPDM)在路虎極光車型上的位置，如圖22所示。

PCM輸出的PWM信號(hào)的接通時(shí)間代表泵轉(zhuǎn)速的一半，例如如果PWM信號(hào)接通時(shí)間占空比為50%，則FPDM會(huì)將泵轉(zhuǎn)速控制在100%。僅當(dāng)FPDM接收到接通時(shí)間介于4%和50%之間的有效PWM信號(hào)時(shí)，才會(huì)向燃油泵通電。為了關(guān)閉燃油泵，PCM將傳輸一個(gè)接通時(shí)間為75%的PWM信號(hào)。FPDM有一個(gè)來(lái)自燃油泵繼電器的電源，它會(huì)通過(guò)硬接線連接向燃油泵供電。PCM通過(guò)硬接線連接車身控制模塊/網(wǎng)關(guān)模塊(BCM/GWM)總成，并接收“喚醒”信息。以下情況將使燃油泵繼電器通電：①打開(kāi)駕駛員車門；②操作點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；③發(fā)動(dòng)機(jī)拖轉(zhuǎn)啟動(dòng)請(qǐng)求。

如果PCM沒(méi)有檢測(cè)到燃油輸送管路中的壓力，則在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)將會(huì)停止發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)行時(shí)將會(huì)阻止發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并存儲(chǔ)相應(yīng)的故障診斷碼(DTC)。PCM接收來(lái)自FPDM的監(jiān)測(cè)信號(hào)，PCM將存儲(chǔ)FPDM生成的任何DTC?？墒褂谜J(rèn)可的診斷設(shè)備PATHFINER從PCM中檢索DTC(無(wú)法查詢FPDM本身)。如果發(fā)生事故，約束控制模塊(RCM)將輸出碰撞信號(hào)以禁用燃油泵繼電器。

(未完待續(xù))