浅论柴油机共轨技术研究及发展前景-最新范文
柴油机高压共轨技术技术及市场前景分析
。国内电控燃油喷射系统80%以上由国外企业生产。
在这四种技术路线中，德尔福在中国市场针对中轻型车推广共轨技术，针对重型车提供泵喷嘴和单体泵技术；博世在中国市场主推高压共
轨系统；电装目前正在研发第3代、第4代共轨系统和为中国市场的共轨系统作适应性二次开发；而自主国产的亚新科南岳、成都威特等则提出
速电磁阀开关阀接收到电子控制装置发送的指令信号后，就迅速开启或关闭，从而控制燃油器工作，迅即通过高压柱塞的增压作用，将从共轨
中来的中压燃油加压至高压（120-150MPa）后喷出或停喷。高压共轨系统与中压共轨系统的主要判别在于，高压燃油的获得方式不同；前者由
高压燃油泵直接提供，而后者则借助于增压柱塞增压后获得。
高压共轨系统产品及其与之配套的产品。另外，主要国际汽车配件供应商都在进行柴油共轨喷射系统的开发，如：博世、德尔福、西门子、电
装公司、VDO和玛格纳-马瑞利公司，它们是全球主要的共轨喷射系统供应商，而目前在国内生产共轨柴油喷射系统的还只有博世一家。
相比，共轨系统把压力产生与实际燃油喷射过程分离。“轨”被作为高压蓄压器，其内部燃油压力始终保持与发动机具体工况相适应的最佳压
力。共轨系统可被轻易地安装到各类不同的发动机中。除此之外，共轨系统还提供了更广阔的扩展功能和在燃烧过程设计上更多大的自由度，
它可以使柴油发动机以更低的排放、更好的燃油经济性和低噪声运行。电控共轨系统，是国内专家一致认为目前水平最高、将来会占统治地位
象。严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机燃油压力变化所造成的缺陷，现代柴油机采用了一种称之为“共
轨”的电喷技术，原理一般认为，柴油机喷油技术经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操纵式喷油两个发展阶段。而现代电控喷油技
柴油机高压共轨燃油系统的现状及发展趋势分析
柴油机高压共轨燃油系统的现状及发展趋势分析摘要：随着排放法规的日益严格和柴油机电控技术的不断进步，高压共轨燃油喷射系统作为一种高度柔性控制的燃油喷射系统，以其显著的优越性，已经成为现代柴油机技术的发展趋势之一。
详细介绍了电控高压共轨燃油喷射系统的工作原理、组成和特点，概括了国内外的研究现状，并给出了今后的发展方向。
关键词：柴油机；燃油喷射系统；高压共轨；发展趋势0 前言能源危机和环境污染问题以及世界各国日益严格的排放法规促使人们进一步改善柴油机的燃烧过程，而影响燃烧过程的关键是燃油喷射系统的性能。
电控高压共轨燃油喷射系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状况，由计算机计算和处理，可以精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力，与传统的喷射技术相比，进一步降低了燃油消耗和排放，增强了动力性能，实现了柴油机综合性能的又一次飞跃[1]。
这种技术的典型代表有日本电装公司、BOSCH 公司等，国内也有一些科研院所在这方面做了很多工作，并取得了一定的成果。
1 电控高压共轨燃油喷射系统的工作原理燃油由发动机凸轮轴驱动的机械输油泵经滤清器从油箱中吸出，通过电子切断阀进入高压泵，此时压力约为0.5 MPa。
然后，燃油分为两路，一路作为冷却油通过高压供油泵的凸轮轴室进入压力调节阀后流回油箱，另一路充入高压供油泵，燃油压力上升至135 MPa 或更高后供入共轨。
共轨上有一个压力传感器和一个压力调节阀，用来调节电控单元设定的共轨压力。
高压燃油从共轨流入喷油器后又分为两路，一路直接喷入燃烧室，另一路在喷油期间，与针阀导向部分和控制柱塞处泄漏出的燃油一起流回油箱。
2 系统组成及主要部件电控高压共轨燃油喷射系统的基本组成见图2。
从功能上分析，该系统由控制系统和燃油供给系统两部分组成。
图1 电控共轨燃油系统的组成2.1 控制系统控制系统由传感器、电控单元（ECU）和执行器组成。
ECU 根据各个传感器的信息，计算出最佳喷油时间和最合适的喷油量，并确定合理的喷油时刻和喷油持续期，向执行器（电控喷油器的电磁阀）发出开关指令，从而精确控制发动机的工作过程。
柴油机高压共轨技术研究
・
小 型 内 燃 机 与 摩 托 车
Ｓ ＡＬＬ Ｉ Ｍ ＮＴＥＲＮＡＬ Ｃ０Ｍ ＢＵＳ ＯＮ ＴＩ ＥＮＧＩ ＮＥ ＡＮＤ ＯＴＯＲＣＹＣＬ Ｍ Ｅ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ １ １３ ．
Ｆ ｂ ２ １ ｅ ．０ ０
综述 ・
柴油机高压共轨技术研 究
ｔ ｔ ｈ ｔ ｒｄｉ ｏ ｌｅ ｇ ｎ ｔ ｉｈ ｐ ｅ ｓ ｅ ｃ ｍｍｏ —ａｌｄ ｅ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｖ ｎ ｏ ｍａｃ ｈｅ ｔａ ｔ ｎａ ｎ ｉ ｅ ｗｉｈ ｈｇ ・ ｒ ｓｕｒ ｏ ｉ ｎ ｒ ｉ ｉｓ ｌｓ ｓｅ ｉ ｉｅ ．
Ｋ ｙ ｏ ｄ ：Ｈ ｇ —ｒｓｕｅｃｍｍ ｎｒｉ， ｌｃ ｏ ａｎ ｔ ｎｅｔ ， ｏｔ ｌ Ｔ ａｓ ｒ ａｉ ｅ ｗ ｒ ｓ ｉ ｐｅｓｒ ｏ ｏ — ｌ ｅ ｔ ｍ ｇｅｉ ｉ ｃｏ Ｃ ｎｒ ， ｒｎｆ ｈ ａ ｅｒ ｃ ｊ ｒ ｏ ｏ ｔｎ ｍ ｏ
８ ９
制精度较高， 有效避免 了高压油路 中的气泡和残压为 零的现象 ， 使循环喷油量波动小 ， 改善了各缸供油均衡 性， 从而减轻振动和降低排放 。
Ｉｊｃ ｏ ｙｔｍ ｏ ｉ ｅ ｎｅｔ ｎ Ｓ ｓ ｉ ｅ ｆｒＤ ｅ ｌ ｓ
Ｋａ ｇ Ｆ ｎ ｌ ｎ ｅ ｇｉ ｎ，Ｗ ａ ｇ Ｊ ｎ ｈ ｎ ｎ ｕ ｃ ａ ｇ
Ｄｅ ａｔ ｎ ｆＭｅ ｈ ｎ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｃ ａ ｉａ ｇｎ ｅ ｇ，Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｌｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ ｌｇ ｆ
３ 柔性 控 制 喷油 速 率 变 化 ， 现理 想 喷 油 规 律 ， ） 实 容 易实现 预喷射 和 多次喷射 ， 既可降低 柴 油机 Ｎ 又 Ｏ，
浅析船舶柴油机共轨技术
浅析船舶柴油机共轨技术共轨技术是指高压喷油泵、压力传感器和ECU（计算机控制）组成的闭式系统中将喷油压力的产生和喷射过程彼此分开的喷油技术。
本文旨在通过对船舶柴油机共轨技术的浅析，分析该技术的管理要点，并给予实际从业者一定的指导建议。
系统组成共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器，供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由柴油机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。
如图1.1所示。
1.1.电喷式柴油机取消了凸轮轴、燃油高压油泵、排气阀的高压驱动油泵以及空气分配器。
1.2.供油单元增加了一套供油单元。
此单元由4至6台常规柱塞套简油泵组成，但不再需要定时，由主机自身传动齿轮带动。
1.3.伺服油泵在供油单元中设有伺服油泵，正常工作时输出伺服油。
伺服油系统中还设有电动液压油泵，在备车状态时提供液压油至液压油总管或叫液压油轨。
1.4.燃油喷射控制单元为了防止电磁阀卡死在常开位置导致燃油源源不断地喷进气缸，燃油系统中专门设计了燃油喷射控制。
油量由电子调速器根据主机工况输出信号给WECS9500控制系统，再由它控制燃油喷射控制单元，控制油路的接通与断开。
此阀设有位移传感器，把所喷射的油量反馈给控制系统，一旦油量在本循环中已给足，就切断电磁阀，并只有在三只电磁阀均回到零位时，才能给出下一循环的油量，以防止电磁阀卡死时造成的误喷油。
1.5.电子控制单元(ECU)它是电喷的核心部分，实际工况中，当燃油压力约在90MPa，并且油压随负荷的变化而相应调整。
低转速时，油压相对较低，约在60MPa 左右，以免油压过高而缸内压缩压力较低致使油束喷到活塞头上。
当主机接收到起动信号时，由ECU根据安装在自由端的角度传感器的角度信号，控制气缸进气顺序。
一旦主机转动后，带动供油单元中的油泵。
主机转动一次，每只油泵将供油三次。
因液体是不可压缩的，在起动过程当中，油压会很快建立。
柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展
柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展陈然摘要：随着排放法规的日益严格和柴油机电控技术的不断进步，高压共轨喷油系统作为一种高度柔性控制的燃油喷射系统，以其显著的优越性，已经成为现代柴油机技术的主要发展方向之一。
本文介绍了电控高压共轨喷油系统的组成、工作原理和特点，概括了国内外的研究状况，最后提出了未来的研究目标和发展趋势。
关键词：柴油机；喷射系统；高压共轨；发展趋势能源危机和环境污染问题以及世界各国日益严格的排放法规促使人们进一步改善柴油机的燃烧过程，而影响燃烧过程的关键是燃油喷射系统的性能。
电控高压共轨喷油系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状况，由计算机计算和处理，可以精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力，与传统的喷射技术相比，进一步降低了燃油消耗和排放，增强了动力性能，实现了柴油机综合性能的又一次飞跃。
柴油机高压共轨系统在整个内燃机行业被公认为20世纪三大突破之一[1]，是21世纪柴油喷射系统的主流。
1电控高压喷油系统的原理和结构与前两代喷油系统相比,电控共轨燃油喷射系统克服了燃油压力受柴油机转速的影响,不再采用传统的柱塞泵脉动供油原理,而采用了公共控制油道——共轨管,高压油泵只是向公共油道供油以保持所需的共轨压力,通过连续调节共轨压力来控制喷射压力,使其达到与工况相适应的最优数值,而且还使得喷油压力和喷油速率的控制成为可能,且系统的控制自由度及精度得到了大幅度提高。
高压共轨喷油系统的结构见图1,为典型的电控高压共轨喷射系统,主要由高压泵、带调压阀的共轨管、带电磁阀的喷油器、各种传感器和电控单元(ECU)组成。
图1 高压共轨喷射系统结构2 国外主要的高压共轨喷射系统目前,国外在柴油机电控共轨喷射系统方面的研究进展很快,并有多种共轨喷射系统设计并投产。
德国Bosch公司、意大利菲亚特集团、英国LUCAS、日本电装公司、美国德尔福公司等世界著名油泵油嘴制造商相继开发了高压共轨系统。
柴油机毕业论文
柴油机毕业论文柴油机毕业论文柴油机作为一种常见的内燃机，广泛应用于交通运输、工业生产和农业领域。
在现代社会中，柴油机的发展和应用已成为一个重要的研究领域。
本篇文章将从柴油机的工作原理、发展历程以及未来趋势等方面进行探讨。
一、柴油机的工作原理柴油机是一种以压燃式燃烧为基础的内燃机。
其工作原理主要包括四个过程：进气、压缩、燃烧和排气。
首先，柴油机通过进气门将空气吸入气缸内。
然后，活塞向上运动，将空气压缩至高压状态。
接下来，燃油通过喷油器喷入气缸内，与高温高压的空气混合并自燃。
最后，活塞向下运动，将燃烧产生的气体排出气缸。
二、柴油机的发展历程柴油机的发展历程可以追溯到19世纪末。
1885年，德国工程师Rudolf Diesel成功发明了第一台柴油机。
这一发明不仅提高了燃油效率，还大大降低了运输成本。
随着技术的不断进步，柴油机的性能逐渐提升。
20世纪初，柴油机开始广泛应用于海洋船舶和铁路机车。
20世纪中叶，柴油机在农业机械和工业生产中得到了广泛应用。
如今，柴油机已成为交通运输行业的重要动力源。
三、柴油机的优势和挑战相比汽油发动机，柴油机具有一些独特的优势。
首先，柴油机的燃油效率更高，能够提供更大的动力输出。
其次，柴油机的耐久性更强，寿命更长。
此外，柴油机还具有更低的燃油成本和更好的经济性。
然而，柴油机也面临一些挑战。
首先，柴油机的排放物对环境造成了一定的污染。
其次，柴油机的噪音和振动较大，对人体健康造成一定的影响。
此外，柴油机的维护和保养成本较高，需要定期更换燃油滤清器和空气滤清器等部件。
四、柴油机的未来趋势随着环保意识的增强和技术的不断进步，柴油机正面临着一系列的改进和发展。
首先，柴油机的排放标准将逐渐提高，以减少对环境的污染。
其次，柴油机将更加注重燃油效率的提高，以降低能源消耗。
此外，柴油机还将更加注重减少噪音和振动，提升乘坐舒适度。
另外，柴油机的智能化和自动化水平也将不断提高，以提升操作便利性和安全性。
浅析柴油机高压共轨技术
浅析柴油机高压共轨技术[摘要] 本文简要介绍了高压共轨系统组成及其特点，并对柴油机的故障检测做了简要分析。
[关键词] 柴油机高压共轨检测1、概述高速运转的柴油机使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，事实上，在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。
由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。
油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，增加了烟度和碳氢化合物（HC）的排放量，油耗增加。
此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。
2、高压共轨系统组成和工作原理高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。
通过供油泵的曲轴驱动的输油泵，将油箱内的油吸上来，送往滤清器，将杂质过滤掉，再送往供油泵。
柴油过滤器内设有溢流阀，当过滤器的自身压力超过319Kpa（3.25Kgf/cm2）时，阀门打开，经溢流阀返回油箱。
供油泵将送往供油泵的油变为高压，通过压力管输送到共同油轨上，供油泵采用立式（2缸），用发动机机油进行强制润滑，维修方便，此外，该系统还设有三通进油阀，当泵体内的压力达到255Kpa(2.8 Kgf/cm2）时，通过三通管返回油箱。
供油泵向共轨压送高压燃油，燃油压力的大小是通过控制每次压送燃油的数量来实现的，ECU通过发送控制信号控制PCV阀（泵控制阀）的开和关，实现压送燃油数量的控制。
共轨接收供油泵产生的高压燃油并分发到各个气缸，安装在共轨上的共轨压力传感器检测到油轨的压力，控制系统实施反馈控制，因此实际的油轨压力会随着发动机的转速和载荷与系统设计的压力值保持一致。
柴油机高压共轨技术的发展现状分析
油压力实现 精 确控 制 ； 过 控 制喷 油器 电磁 阀 开启 通 时刻 、 持续 时 间从 而控 制 喷 射提 前 角 、 油 喷射 量 。 燃 高压 油管压 力 大小 与 发 动机 的 转速 无 关 ， 以 大 幅 可 度 减小柴油 机 供油 压力 随发 动 机转 速 的 变化 ， 而 从 改善 发动机 的燃 烧 工作 过 程 ， 在有 效 降 低发 动 机 排 放水平 的同 时 ， 能 够 改善 发 动机 的燃 油经 济 性 和 还 降低燃烧 噪声 。 柴油 机共轨 系统 已开发 了 三代 。第 一代 共 轨 高 压泵总是保 持 在最 高压 力 ， 导致 燃 油 的浪 费 和很 高 的燃油温 度 。第 一 代 共轨 系 统 为商 用 车设 计 的 ， 最 高 喷射压力 为 １０ Ｐ ， ４ Ｍ ａ乘用 车 喷射 压力 为 １５ ａ ３ＭＰ 。 第二 代共 轨 系 统 可 根 据 发 动 机 需 求 而 改 变 输 出压 力 ， 具有 预喷 射 和后 喷 射 功能 。带 有 控制 油量 的 并 油泵 ， 喷射压 力 能 达 到 １０ ａ 即使 在压 力 较 低 的 ６ ＭＰ ， 情况下 ， 系 统也 可 以 根据 实 际状 况 提供 适 量 的喷 该 油压力 ， 仅有助 于降低燃 油消耗 ， 且还 可 以降低 不 而 燃 油温度 ， 而省 去燃 油冷 却装 置 。预 喷 射 降低 了 从 发 动机噪声 ： 主 喷射 之 前百 万 分 之一 秒 内少量 的 在 燃油被 喷进 了气 缸 压 燃 ， 预热 燃 烧 室 。预 热后 的气 缸使 主喷射后 的压燃 更 加 容易 ， 内的压 力 和 温 度 缸
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅论柴油机共轨技术研究及发展前景摘要：目前,资源匮乏油价居高不下的严峻状况。
本人以资源的稀缺性为依托,对柴油机的发展,结合柴油机的优良特性,通过阐述当前先进的电控柴油机共轨技术与之传统柴油机做了鲜明的描述.对比与结论,和对柴油机共轨技术的未来发展前景,做了具体的浅析和深入的探索.关键词:柴油机、共轨技术、优点、生力军一.问题背景能源短缺尤其是石油短缺是全球性的问题,而作为经济增长的中国在能源方面保持着强劲的需求。
当前,中国资源的”红灯”已经亮起,其中石油资源的短缺十分突出,据专家估计,中国已探明的石油可采储量约我23亿t,2004年中国累计进口原油1.2亿t,石油对我依存度已达到40%。
目前我国汽车消耗燃油约占全国总石油消费的三分之一。
预计2010年,汽车燃油需求我1.38亿t,占总消费43%;2020年燃油需求我2.56亿t,比例将达到75%;而到了2030年,这一比例将有可能达到77%。
笨重、噪声大、喷黑烟,令许多人对柴油机的直观印象不佳,加之柴油机的构造比较复杂,不少人对柴油机缺乏了解,尤其对现代先进的柴油机缺乏了解,因此柴油机汽车在一些城市成了”被限制的对象”、受到种种歧视。
其实,经过多年的研究和新技术应用,现代柴油机已与传统柴油机有了很大差别,在减少质量、噪声、废气烟度等方面取得了重大突破。
其中,共轨技术就是现代柴油机采用的新技术之一。
二.柴油机的发展浅析自1897年柴油机问世至今,在一百多年的发展过程中,自20世纪20年代中期以德国BOSCH公司我代表推出的机械式喷油系统取代蓄压式供油系统,是柴油机在汽车上的应用成为可能,从而在许多地方取代了汽油机,并发展壮大。
柴油机发展经历了五个阶段：1.电控直列式喷右泵电控直列式喷右泵在直列泵基础上发展起来的电子控制燃油喷射装置,他具有喷油量与喷油定时控制功能或只具备其中一种功能,有些喷油压力和喷油速率等控制功能。
(如日本DKK公司的RED-型电子调速器。
德国Heinzmann公司的E型电子调速器及美国BarberColmann 公司的电子调速器等)2.电控单体泵系统德国Bosch公司的电控单体泵(EUP)系统,采用较短的高压油管,可实现较高的喷油压力,最高喷油压力可达160MPa,该系统采用高速电磁阀控制喷油定时及喷油量。
3.电控分配泵柴油机电控分配泵的喷油量及喷油定时的控制一般采用高速电磁阀,电磁阀的闭合时刻对应着喷油定时,电磁阀从闭合到开启的时间确定了喷油量,如日本丰田公司的ECD-2型电控VE泵。
4.电控泵喷嘴系统电子控制泵喷嘴系统可分为机械驱动式和蓄压式两种,如美国底特律柴油机的DDEC型电控泵喷嘴,英国LucasCAV公司的EUI型电控泵喷嘴。
电控蓄压十系统的特点是：将电控和液压技术相结合,按时控制喷射过程和喷射压力。
如日本小松公司的xxxx电子液压泵喷嘴系统。
5.电控共轨燃油系统20世纪90年代研制出了一种全新的燃油喷射系统----电控共轨燃油系统,该系统虽然正式问世不久,但已显示出它的巨大的优越性。
如日本的电装公司的共轨系统ECD-2及德国Bosch公司的柴油机共轨电控蓄压式喷射系统。
三、现代共轨柴油喷射系统浅析现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平,而且相比汽油机更环保。
目前国外轻型汽车用柴油机日益普遍,奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。
在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是,汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比,柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小,而柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置(油门拉杆位置)来决定的。
因此,基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号,首先计算出基本喷油量,然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正,再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正,确定最佳喷油量的。
电控柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。
其任务是对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。
采用转速、温度、压力等传感器,将实时检测的参数同步输入计算机,与巳储存的参数值进行比较,经过处理计算按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制,驱动喷油系统,使柴油机运作状态达到最佳。
这类电控系统可分为：蓄压式电控燃油喷射系统、液力增压式电控燃油喷射系统和高压共轨式电控燃油喷射系统。
以下就介绍一下高压共轨电控柴油喷射系统： (一)共轨技术在汽车柴油机中,高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒,实验证明,在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。
由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动,使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。
油管内的压力波动有时还会在主喷射之后,使高压油管内的压力再次上升,达到令喷油器的针阀开启的压力,将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象,由于二次喷油不可能完全燃烧,于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量,油耗增加。
此外,每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化,随之引起不稳定的喷射,尤其在低转速区域容易产生上述现象,严重时不仅喷油不均匀,而且会发生间歇性不喷射现象。
为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷,现代柴油机采用了一种称为”共轨”的技术。
1、原理。
共轨电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制装置(ECU)组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。
它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管,通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度,因此,也就减少了传统柴油机的缺陷。
ECU控制喷油器的喷油量,其大小取决于燃油轨道(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短。
该技术不再采用传统的柱塞泵脉动供油的原理,而是通过供轨直接或间接的形成恒定的高压燃油,分送到每个喷油器,并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的启闭,定时定量的控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量,从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化,以及最佳的发火时间、足够的能量和最少的污染排放。
柴油机供轨式电控燃油系统的原理如附图所示。
2、分类按照喷油高压形成的不同,共轨式电控燃油喷射系统有两种基本型式,即高压共轨式和中压共轨式。
(1)高压共轨系统。
高压输油泵(压力在120MPa以上)直接产生高压燃油后,输送至共轨中消除压力的脉动,再分送到各喷油器;当电子控制装置按需要发出指令信号后,高速电磁阀(响应在200s左右)迅速打开或关闭,进而控制喷油器工作,即按设定的要求喷出或停喷高压燃油。
(2)中压共轨系统。
中压输油泵(压力为10-13MPa)将中压燃油输送到共轨中消除压力的脉动,再分送至带有增压柱塞的喷油器中;当高速电磁阀开关阀接收到电子控制装置发送的指令信号后,就迅速开启或关闭,从而控制燃油器工作,迅即通过高压柱塞的增压作用,将从共轨中来的中压燃油加压至高压(120-150MPa)后喷出或停喷。
高压共轨系统与中压共轨系统的主要判别在于,高压燃油的获得方式不同;前者由高压燃油泵直接提供,而后者则借助于增压柱塞增压后获得。
3、特点柴油机共轨式电控燃油喷射技术集计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身。
它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制,而且还能实现预喷射和后喷,从而优化喷油特性、减低柴油机噪声和大大减少废气的排放量,其特点为： (1)采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀,使得喷油过程的控制十分方便,并且可控参数多,利于柴油机燃烧过程的全程优化。
(2)采用共轨方式供油,喷油系统压力波动小,各喷油器间相互影响小,喷射压力控制精度较高,喷油量控制较准确。
(3)高速电测开关阀频率高,控制灵活,使得喷油系统的喷射压力可调范围大,并且能方便的实现预喷射、后喷等功能,为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放提供了有效手段。
(4)系结构移植方便,适应范围广,不像其他的击中电喷油系统,对柴油机的结构形式有专门要求;尤其是高压共轨系统,与目前的小、中型及重性柴油机均能很好匹配,因而市场前景看好。
(二)高压共轨电控燃油喷射系统及基本单元高压共轨电控燃油喷射系统主要由电控单元、高压油泵、蓄压器(共轨管)、电控喷油器以及各种传感器等组成。
低压燃油泵将燃油输入高压油泵,高压油泵将燃油加压送入高压油轨(蓄压器),高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节,高压油轨内的燃油经过高压油管,根据机器的运行状态,由电控单元从预设的map图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。
1、高压油泵高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。
由于共轨系统中喷油压力的产生于燃油喷射过程无关,且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证,因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。
2、高压油轨(共轨管)共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中,起蓄压器的作用,ECD-U2系统的共轨管如图4所示。
它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡,使高压油轨中的压力波动控制在5Mpa之下。
但其容积又不能太大,以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。
ECD-U2系统的高压泵的最大循环供油量为600毫升,共轨管容积为94000毫升。
高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器(限流器)和压力限制器。
压力传感器向ECU提供高压油轨的压力信号;液流缓冲器(限流器)保证在喷油器出现燃油漏泄故障时切断向喷油器的供油,并可减小共轨和高压油管中的压力波动;压力限制器保证高压油轨在出现压力异常时,迅速将高压油轨中的压力进行放泄。
3、电控喷油器电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件,它的作用根据ECU发出的控制信号,通过控制电磁阀的开启和关闭,将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室。
BOSCH和ECD-U2的电控喷油器的结构基本相似,都是由于传统喷油器相似的喷油嘴、控制活塞、控制量孔、控制电磁阀组成,图5为BOSCH的电控喷油器结构图。
在电磁阀不通电时,电磁阀关闭控制活塞顶部的量孔A,高压油轨的燃油压力通过量孔Z作用在控制活塞上,将喷嘴关闭;当电磁阀通电时,量孔A被打开,控制室的压力迅速降低,控制活塞升起,喷油器开始喷油;当电磁阀关闭时,控制室的压力上升,控制活塞下行关闭喷油器完成喷油过程。