液壓驅(qū)動(dòng)電子控制單體式噴油器（HEUI）燃油系統(tǒng)已成功用于Caterpillar3116B、3126B、3408B和3412E型發(fā)動(dòng)機(jī)，HEUI-B（第二代）燃油系統(tǒng)用于C9型發(fā)動(dòng)機(jī)。一般的電控單體式噴油器（EUI）燃油系統(tǒng)，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)搖臂總成推動(dòng)噴油器隨動(dòng)機(jī)構(gòu)和噴油柱塞向下運(yùn)動(dòng)，使封閉在噴油套筒內(nèi)的燃油壓力升高到足以打開噴油器總成內(nèi)的噴油針閥。在HEUI燃油系統(tǒng)中，代替搖臂作用于各噴油器端部的是增壓器柱塞排出的高壓機(jī)油。
　　一、結(jié)構(gòu)與功能
　　圖1是3126B型發(fā)動(dòng)機(jī)的HEUI燃油系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。  

圖1 HEUI 燃油系統(tǒng)

　　整個(gè)燃油系統(tǒng)由6個(gè)基本部件組成：液壓泵、液壓電子控制單體式噴油器、噴油驅(qū)動(dòng)壓力（IAP）控制閥、噴油驅(qū)動(dòng)壓力（IAP）傳感器、燃油輸油泵、電子控制模塊（ECM）。
　　HEUI燃油系統(tǒng)采用液壓方式控制噴油速率，HEUI噴油器柱塞在噴油電磁閥未接到來自ECM產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)之前不會(huì)運(yùn)動(dòng)，不像機(jī)械驅(qū)動(dòng)的EUI燃油系統(tǒng)中的柱塞運(yùn)動(dòng)要受到發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪轉(zhuǎn)速和持續(xù)時(shí)間的限制，所以，定時(shí)控制更加精確。點(diǎn)火提前角由單體式噴油器正時(shí)準(zhǔn)確控制，通過調(diào)節(jié)噴油持續(xù)時(shí)間精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
　　HEUI燃油系統(tǒng)中，除了液壓驅(qū)動(dòng)單體式噴油器以外，燃油系統(tǒng)的布局和排列與用于3176B、C10、C12和3406E型發(fā)動(dòng)機(jī)的Caterpillar與EUI燃油系統(tǒng)的很相似，主要差別是在HEUI燃油系統(tǒng)中采用了一個(gè)噴油驅(qū)動(dòng)壓力（IAP）傳感器和一個(gè)噴油驅(qū)動(dòng)壓力（IAP）控制閥。
　　HEUI燃油系統(tǒng)屬于低壓燃油系統(tǒng)，由齒輪泵、葉片泵或電子泵提供低壓燃油，3408E型和3412E型的燃油壓力一般在310~415kPa之間，3116B和3126B型的燃油壓力一般在400~525kPa之間。
　　機(jī)油油路由低壓油路和高壓油路兩部分組成，低壓油路從發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑機(jī)油泵到液壓機(jī)油泵；高壓機(jī)油泵是一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)的軸向柱塞泵，高壓油路從液壓機(jī)油泵到噴油器增壓器柱塞。

圖2　噴射驅(qū)動(dòng)壓力IAP控制閥

　　大多數(shù)情況下，高壓機(jī)油泵提供過量的機(jī)油流量，而IAP控制閥是一個(gè)高精度電控溢流閥（見圖2），作用是將過多的泵流量釋放，以便將噴油驅(qū)動(dòng)壓力控制在所需級(jí)別。ECM的性能曲線圖包括發(fā)動(dòng)機(jī)各種工作情況所需的驅(qū)動(dòng)壓力，ECM根據(jù)幾個(gè)傳感器輸入的信號(hào)和性能曲線圖，計(jì)算出所需的高壓機(jī)油泵輸出壓力（噴油驅(qū)動(dòng)壓力），再由ECM向IAP控制閥發(fā)出電信號(hào)，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，銜鐵對(duì)提升閥產(chǎn)生推力，以封閉滑閥室內(nèi)的壓力機(jī)油，機(jī)油壓力和彈簧力共同作用使滑閥向左移動(dòng)，關(guān)閉機(jī)油溢流口，使高壓機(jī)油道達(dá)到期望的機(jī)油壓力，此壓力再由噴油驅(qū)動(dòng)壓力傳感器反饋回ECM，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

圖3　HEUI單體式　噴油器

　　發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，大約需要6MPa的噴射驅(qū)動(dòng)壓力才能啟動(dòng)單體式噴油器，在達(dá)到6MPa的實(shí)際驅(qū)動(dòng)壓力之前，單體式噴油器不點(diǎn)火。HEUI噴油器（見圖3）中，因?yàn)樵鰤浩髦谋砻娣e是噴油器柱塞表面積的6倍，所以產(chǎn)生倍增燃油噴射壓力也是驅(qū)動(dòng)力的6倍，6MPa的驅(qū)動(dòng)壓力產(chǎn)生約35MPa的燃油噴射壓力，這有助于冷啟動(dòng)，啟動(dòng)后，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況需要，噴射驅(qū)動(dòng)壓力在6~24MPa之間波動(dòng)，而產(chǎn)生的噴射壓力大約為34～162MPa。
　　除了電控單體式噴油器的驅(qū)動(dòng)壓力是液壓力之外，HEUI燃油系統(tǒng)跟別的電控燃油系統(tǒng)的差別不大，都有一系列向ECM連續(xù)傳送輸入電信號(hào)的傳感器，大多數(shù)傳感器都是從ECM輸入5V直流電壓，再根據(jù)其工作情況向ECM反饋0.5～5.0V的電信號(hào)。然后，ECM根據(jù)存儲(chǔ)器中預(yù)置的校正表產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)，輸出到HEUI噴油器以控制各噴油器的噴油實(shí)際時(shí)間，PWM信號(hào)決定噴油的開始、持續(xù)和結(jié)束，從而控制了發(fā)動(dòng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下的噴油量，決定發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在任何負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下都能達(dá)到最佳性能。
　　HEUI燃油系統(tǒng)中電子控制系統(tǒng)的供電電壓一般如下：ECM為24V；HEUI噴油器電磁閥為105～110V，模擬傳感器為5V，共包括噴油驅(qū)動(dòng)壓力傳感器、冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣歧管壓力傳感器、大氣壓力傳感器、潤滑機(jī)油壓力傳感器、機(jī)油溫度傳感器、燃油溫度傳感器、燃油壓力傳感器。3126B型發(fā)動(dòng)機(jī)的各傳感器的位置如圖4所示。
　　二、最常見的兩例故障
　　以3126B型發(fā)動(dòng)機(jī)為例，說明HEUI燃油系統(tǒng)常見故障及排除方法。
　　1.發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)
　　首先確定蓄電池電壓是否正常，啟動(dòng)馬達(dá)能否轉(zhuǎn)動(dòng)且啟動(dòng)轉(zhuǎn)速是否達(dá)到要求；再看有沒有故障報(bào)警，從故障燈閃爍碼或監(jiān)控屏查出故障碼（如果有卡特彼勒公司的專用電子診斷儀能更方便地調(diào)出故障碼），根據(jù)故障碼可以快速找出有故障的電氣部件（如ECM電源、速度/正時(shí)傳感器、單體式噴油器及其線束的故障或接頭接觸不良等）；大多數(shù)不能啟動(dòng)的原因是簡(jiǎn)單的燃油管路問題，如燃油濾芯堵塞、油路進(jìn)空氣、燃油壓力過低、燃油質(zhì)量不合格等；若以上都沒有問題，在沒有專用診斷儀的情況下，可用試燈接到HEUI噴油器兩個(gè)接線端子上，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)看有沒有PWM信號(hào)（此信號(hào)用數(shù)字式萬用電表是無法測(cè)量的）傳到HEUI噴油器，若有，則可以排除電氣方面有問題；再用電子診斷儀查看或用壓力表測(cè)量噴油驅(qū)動(dòng)壓力，高于6MPa，則說明高壓油系統(tǒng)運(yùn)行正常；以上都正常，則可以判斷是HEUI噴油器故障。噴油器的內(nèi)部偶件是精密部件，其間隙為2.5μm，所以HEUI噴油器對(duì)燃油質(zhì)量要求很高，這種噴油器因早期磨損而不能啟動(dòng)時(shí)，可以采用噴啟動(dòng)液的方式應(yīng)急啟動(dòng)。此外，活塞環(huán)斷裂、活塞環(huán)及缸套磨損嚴(yán)重、渦輪增壓器損壞、氣門磨損、氣門間隙不對(duì)都會(huì)導(dǎo)致氣缸壓縮壓力不足。

圖4　3126B型發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器位置圖

　　2.發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足
　　一般都是供油或供氣不足所致。供油不足原因?yàn)槿加凸芏氯?、燃油濾芯堵塞、燃油管路進(jìn)空氣、燃油不合格等；供氣不足原因?yàn)榭諡V堵塞、渦輪增壓器葉片損壞、軸承燒死等；HEUI噴油器內(nèi)部磨損、活塞環(huán)與缸套磨損嚴(yán)重、某個(gè)噴油器不工作等都會(huì)使功率輸出不足。
　　此外，還要注意發(fā)動(dòng)機(jī)是否在減載的模式下運(yùn)行，轉(zhuǎn)速是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；如電氣方面有故障，可用故障燈或電子診斷儀查看有沒有故障碼，如故障碼顯示故障是噴油驅(qū)動(dòng)壓力不足或過高，或某缸噴油器不工作，可用電子診斷儀做斷缸試驗(yàn)，找出工作不良的噴油器。
　　還應(yīng)查看高壓機(jī)油是否泄漏，噴油驅(qū)動(dòng)壓力控制閥的油封是否損壞，線束是否接觸不良；此外，進(jìn)氣歧管壓力傳感器故障也可能會(huì)導(dǎo)致輸出功率不足。
　　有經(jīng)驗(yàn)的維修師可以根據(jù)空載和滿載工況下的排氣煙色快速判斷一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)可能存在的問題，比如冒黑煙通常表明供氣不足（進(jìn)氣阻力大或增壓壓力過低），因燃油量過多引起的情況很少見；冒藍(lán)煙表明存在燒機(jī)油現(xiàn)象，可能是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部問題或增壓器密封泄漏；冒白煙一般是由于壓縮壓力過低或氣缸里有水。
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