共轨系统工作原理及控制
共轨系统的工作原理
共轨系统的工作原理
共轨系统是一种燃油喷射系统，其工作原理是通过将燃油喷射器连接到共同的燃油管道或“共轨”上，以供应多个喷射器所需的燃油。
这些喷射器位于发动机每个缸的喷油嘴附近。
以下将介绍共轨系统的工作原理：
1. 燃油供应：共轨系统通过一台高压燃油泵将燃油从燃油箱中抽取并送入共轨中。
在共轨中，燃油被保持在一个恒定的高压状态，通常为几百到几千巴的压力。
这样可以确保在需要时能够快速、准确地喷射燃油。
2. 压力控制：共轨系统中有一个称为压力调节阀的装置，用于控制共轨中的燃油压力。
压力调节阀的目的是调整压力以满足发动机不同工况下的燃油需求。
3. 燃油喷射：每个缸的喷油嘴通过从共轨中引出的燃油供应。
当需要进行燃油喷射时，控制单元将发送信号给喷油嘴，喷油嘴将启动，并向缸内喷射精确计量的燃油。
4. 压力释放：在燃油喷射完成后，共轨中的压力需要释放。
这是通过一个或多个称为压力释放阀的装置实现的。
压力释放阀允许多余的燃油返回到燃油箱中，以确保共轨内的压力保持在正常工作范围。
综上所述，共轨系统的工作原理是通过控制共轨中的燃油压力，并通过喷油嘴精确地喷射燃油到发动机缸内，以实现更高效、
更精确的燃油喷射。
这种系统能够带来更好的燃烧效率、更低的尾气排放和更高的动力输出。
共轨系统-LF-ZB
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高压共轨系统零部件
高压油泵 喷油器 共轨管
混合驱动汽车的技术分析与现状
30
CRIN2喷油器的基本设计变型
CRIN2-MD/HD
CRIN2-LD/MD/HD
CRIN2-LD/MD
电接口（螺栓螺帽）
电接插件
高压管接口（外部）
高压管接口 （外部）
高压管接口（内部） 回油口
外部回油口
type 标准型
2.7 泵功率需求
3.6
kW 当3350 Prpm时
2.8 冷却与润滑 2.9 燃油计量阀MeUN
l/h 参见KP45 020 137 （2） ＊
电压（功能齐全）
8～32
V
电压（功能降低） 脉冲频率
6～8
V
165～195 Hz
线圈电阻
2.6～3.15 欧姆
最大电流Imax
1.8
A
接插件：Kompakt 1.1
混合驱动汽车的技术分析与现状
3
高压共轨燃油系统示意图
主滤清器
<7.4 bar
轨压传感器
轨
<1.8 bar 压差 0.5～1 bar abs
思考题：1、共轨系统的低压油路有什么要求？（进口压力和流量）
2、叙述共轨压力的控制方式和控制过程（燃油计量阀、压力传感器
闭环、泄压阀CP保3护.3）
3、共轨系统ECU对发动机控制发出哪几个控制信号？
个共轨泵，你能指出其零部件吗（各个进出油口、输油泵、燃油计量
阀、高压部分）
混合驱动汽车的技术分析与现状
11
高压泵CP3.3内部结构
高压出油阀
混合驱动汽车的技术分析与现状
12
高压共轨工作原理
高压共轨工作原理高压共轨系统是一种现代柴油机燃油供给系统，它由高压泵、高压共轨、喷油器等部分组成。
由于该系统具有较高的压力及较快的响应速度，能够使得喷油更为精准、快速、均匀，从而提高燃烧效率并降低污染物排放。
在本文中，我们将详细介绍高压共轨系统的工作原理。
一、高压共轨系统的基本组成高压共轨系统是由高压泵、高压共轨、喷油器和控制单元等部分组成的。
高压泵能够提供高压油液，将燃油输送到高压共轨中；高压共轨则是一个压力传递和储油的装置，将高压油液传递给各个喷油器；喷油器则是实现燃油雾化和喷射的设备；控制单元则能够实现对高压共轨系统的控制和调节。
1、高压泵提供高压油液高压泵会将燃油从油箱中吸入，通过柱塞将燃油压缩，形成高压油液，再将高压油液送往高压共轨中。
高压共轨是一个储存高压油液的装置，它能够保存一定量的高压油液，并将高压油液传递给各个喷油器。
3、喷油器实现燃油雾化和喷射当需要喷油时，控制单元将信号发送至喷油器，激活电磁阀，打开高压油液通道，将高压油液送至喷油器中。
喷油器中的针阀则会打开，将高压油液喷射至喷油嘴上，并形成微小的雾状颗粒。
4、控制单元调节燃料喷射时间和量控制单元能够对高压共轨系统中的燃油喷射时间和量进行调节。
当需要增加燃油喷射量时，控制单元会将信号发送至高压泵，增加燃油压力；当需要减少燃油喷射量时，控制单元会减小针阀的打开时间，从而减少燃油的喷射。
1、提高燃烧效率由于高压共轨系统能够保持较高的燃油压力，使得燃油更容易雾化，从而提高了燃烧效率。
高压共轨系统能够调节燃油喷射时间和量，使得燃油能够更加精准地喷射至缸内，从而提高了燃烧效率。
2、降低污染物排放由于高压共轨系统能够实现更加精准的燃油喷射，使得燃烧更加充分，减少了未燃烧的燃料和氧化物的排放，从而降低了污染物的排放。
3、提高启动性能和响应速度由于高压共轨系统能够提供更快的响应时间和更高的燃油压力，使得柴油机具有更好的启动性能和响应速度。
4、降低噪音水平由于高压共轨系统能够喷出细小的雾状颗粒，使得燃油更为均匀，从而减少了燃油的燃烧噪音。
高压共轨工作原理
高压共轨工作原理
【高压共轨工作原理】
一、什么是高压共轨工作原理：
高压共轨工作原理是指电力供应系统中，一组多个电力电源之间的直流恒压连接系统，其原理是：一条原路径上的一组多个电源，在此期间，任何一个电源出现异常增大等情况时，它会自动向其它电源转移流量，以维持整个回路的电压恒定，达到各电源在高压下的稳定工作。
二、应用场景：
高压共轨工作原理一般应用于大规模的电力系统，如大型水电站、铁路电力系统、发电厂，使用的频率比较高。
它可以在保障安全的情况下，使得一个区域的电力供应稳定，改善电源供应效率，使得设备能够稳定工作。
三、工作原理：
1、直流恒压连接系统：在一条原路径上，有多个电力源，当其
中某一个电力源的电压变化时，它会自动向其它源转移电流，从而维持整个系统的电压恒定，使得各电力源在高压下的稳定工作。
2、弹性共轨：在若干原路径上，有多个电力源，并且它们联结
成一个电力系统，当其中某一个源出现异常变化时，由于它与其它源之间的弹性特性，其它源会发生变化，以维持整个系统的电压恒定，使得各电力源在高压下的稳定工作。
- 1 -。
高压共轨系统
喷油器工作过程
5、ECM
ECM在汽车电子中通常指引擎控制器。 发动机电子控制模块（简称ECM）具有连续监测 并控制发动机正常工作运转的功能。在现代发动机管 理系统中，ECM系其核心控制元件。它可以根据发动 机的不同工况，向发动机提供最佳空燃比的混合气和 最佳点火时间，使发动机始终处在最佳工作状态，发 动机的性能（动力性、经济型、排放性）达到最佳。 其主要功能有： 1、燃油喷射（EFI）控制 2、点火（ESA）控制 3、怠速控制（ISC） 4、排放控制 5、自诊断与报警 6、CAN总线接口
各缸高压油
共 轨 压 力 反 馈
各 缸 喷 油 指 令
共轨压力指令
其它传感 器输入
高压共轨系统工作原理图
3、VP分配式高压油泵工作原理
(1)VP型分配式高压油泵
VP型分配式高压油泵由三个径向排列、互相呈120°夹角 的柱塞组成。VP分配泵通过联轴器、由凸轮轴上的油泵驱动齿 轮带动旋转，油泵的转速是发动机转速的一半。主要部件：泵 缸、活塞、排出阀、活塞杆及吸入阀。 高压泵（高压往复泵）的工作原理： 活塞自左向右移动时，泵缸内形成负压，则进口管路内液 体经吸入阀进入泵缸内。当活塞自右向左移动时，缸内液体受 挤压，压力增大，由排出阀排出。活塞往复一次，各吸入和排 出一次液体，称为一个工作循环；这种泵称为单动泵。若活塞 往返一次，各吸入和排出两次液体，称为双动泵。 活塞由一 端移至另一端，称为一个冲程。
ECM的功能
4、扭矩控制 1、喷油方式控制 高达5次喷射（现只用2次） 瞬态扭矩 加速扭矩 2、喷油量控制 低速扭矩补偿 预喷油量自学习控制 最大扭矩控制 减速断油控制 5、瞬态冒烟控制 3、喷油正时控制 6、增压器保护控制 主喷正时 7、过热保护 预喷正时 8、各缸平衡控制 正时补偿 9、EGR 控制 4、轨压控制 10、VGT 控制 正常和快速轨压控制 11、辅助起动控制(电机和预热塞) 轨压建立和超压保护 12、系统状态管理 喷油器泄压控制 13、电源管理 轨压Limp home控制 14、故障诊断
高压共轨的工作原理
高压共轨的工作原理
高压共轨系统是一种现代柴油发动机的燃油供给系统，其工作原理如下：
1. 准备阶段：燃油从油箱被油泵抽取，并经过滤后被送入高压共轨。
高压共轨是一根管道，其内径较大，可以容纳所有喷油嘴需要的燃油量。
2. 压力调节阶段：在高压共轨中的燃油被送入高压泵。
高压泵会增加燃油的压力，使其达到要求的功率水平。
高压泵的工作原理类似于柱塞泵，通过减少柱塞直径来增加燃油的压力。
3. 压力积累阶段：高压泵将燃油送回高压共轨。
随着燃油的不断流入，高压共轨中的压力逐渐增加。
在这个阶段，高压共轨中的压力通常需要达到几百至数千巴的水平。
4. 喷油阶段：通过控制电磁阀或压力调节器，高压共轨中的燃油被喷出到喷油嘴中。
喷油嘴由电磁控制器控制，可以根据发动机的要求进行开关。
通过调整电磁阀的开关时间和频率，可以控制喷油嘴喷出燃油的量和喷射时间。
5. 点火阶段：当燃油被喷出到喷油嘴中后，它与空气混合，并被压缩在气缸中。
最后，喷油嘴喷出的燃油会被点火系统点燃，从而引发燃烧过程。
这个过程产生的能量被转化为驱动发动机的力和动力。
总之，高压共轨系统通过高压泵和喷油嘴的配合，可以将燃油
以高压和适量的方式喷入气缸，从而实现高效燃烧，提高燃油利用率和发动机的性能。
共轨式电控喷射系统的工作原理
共轨式电控喷射系统的工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊共轨式电控喷射系统的工作原理，这可真是个有意思的玩意儿呢！你看啊，这共轨式电控喷射系统就好比是一个特别会管理的大管家。
它的任务呢，就是要把燃油精准地送到发动机这个“大胃王”里，让它吃得饱饱的，还能吃得刚刚好，不多也不少。
想象一下，燃油就像是一群小士兵，它们排着队等待着命令。
而共轨呢，就是它们的集合地，所有的小士兵都在这里集合待命。
当发动机需要燃油的时候，共轨这个大管家就会根据发动机的需求，精准地派出适量的小士兵去冲锋陷阵。
这里面有个很关键的部件，那就是喷油嘴啦！它就像是一个神奇的小开关，能控制燃油什么时候出去，出去多少。
它可机灵了呢，能快速地响应大管家的命令，一点也不马虎。
那这个大管家是怎么知道发动机需要多少燃油的呢？嘿嘿，这就靠各种传感器啦！它们就像是大管家的眼睛和耳朵，时刻关注着发动机的一举一动，然后把这些信息传递给大管家，让大管家能做出最正确的决策。
还有啊，这个共轨式电控喷射系统可厉害了，它能让燃油的喷射压力保持在一个很高很稳定的水平。
这有啥好处呢？就好比你射箭，要是弓的力量不稳定，那箭射出去的效果肯定不好呀！而有了稳定的喷射压力，燃油就能更好地燃烧，发动机就能更有力地工作啦！而且哦，它还特别智能呢！能根据不同的工况，比如车速啊、负荷啊等等，自动调整燃油的喷射量和喷射时间。
这就像是一个聪明的厨师，能根据不同人的口味做出最合适的菜肴。
你说这共轨式电控喷射系统是不是很牛？它让我们的汽车跑得更稳、更快、更省油！这可都是科技的力量啊！咱可得好好感谢那些发明和改进这个系统的人，是他们让我们的出行变得更加便捷和舒适。
总之呢，共轨式电控喷射系统就是汽车发动机的好帮手，没有它，汽车可就没那么厉害啦！大家说是不是呢？。
高压共轨系统的工作原理
高压共轨系统的工作原理
高压共轨系统是指在一条共享的轨道上，它的底层是由高可靠的、内置的共同的市电供电系统提供的特殊型电力系统。
这种系统具有良好的隔离性，在相同的网络电缆中可以传输多种功能，比如说、控制、数据采集、信号传输等，满足系统用电要求，确保系统良好的安全性能。
高压共轨系统通常采用均流变压器和高压控制装置，在高压共轨系统中功率自动管理是最重要的，可以根据不同系统的变化情况自动调整输出功率，确保系统的可靠运行。
高压共轨系统也可以调节电压，由于自动调整技术的发展，借助智能控制器，已经可以实现一定的范围远程调节，确保系统用电可靠性。
首先，高压共轨系统采用高可靠性的共同市电供电系统，形成有效的电路闭环并提供安全冗余。
然后，安装均流变压器以配合中低电压系统，调整输出电压和电流，确保系统的正常工作用电。
第三，安装智能控制器，通过远程技术的巧妙，可以实现电压的实时调控，确保用电的可靠性和稳定性。
由于高压共轨系统具有优异的稳定性和可靠性等优点，如今已经成为系统安全安全性好、保证可靠性高、用电可靠性好的安全共轨首选。
该系统适用于大中型的国家级工程，系统的智能化程度可以根据系统的需求灵活调节，可以获得更高的运行效率和更安全的运行环境。
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2。高压部分：产生高压，燃油分配，燃油计量
3套泵油柱塞，每转3次 供油，连续产生高压
低的峰值驱动力矩 （16Nm，分配泵的1/9）
1350bar，90%机械效 率，3.8kW
传动比，1：2或2： 3
BOSCH高压泵控制原理
停油阀：关闭泵油组件， 粗调。降低油泵功率消 耗
内压控制阀：电控 溢流阀，连续调节 压力。可安装在泵 上，也可分开安装
Bosch共轨系统照片
SAE1999-01-0191
共轨燃油系统的组成
•
1）低压部件
2）高压部件
3） ECU 4）传感器
5）执行器
1。低压部分：为高压部分提供足够的燃油
1）油箱：在任意工况下保持0.3bar压力， 合适的开孔或安全阀 2）低压油管：钢管，或带助燃剂的钢编织 铠装柔性油管，放热保护措施 3）输油泵：电控，或齿轮泵带粗滤器 4）过滤器：高压泵过滤，避免泵等敏感元 件出现早期磨损
当共轨压力为 200bar~1600bar, 响应滞后时间为 0.4ms~0.2ms
喷油量循环变动
共轨压力在1200 bar以内时，循环 供油标准偏差在 0.3 mm3以内. 供油离散度较好。
共轨系统传感器
增压压力传感器
加速踏板传感器
凸轮轴转速传感器
1.共轨式电控喷油器研究 天津大学高压共轨喷油器
• 确保共轨中的压力失控后不会超压
•机械溢流阀原理
•1350bar可靠关闭，大于允许短时超 过1500bar
• 阻止喷油器常开（喷油器失控） •少量泄漏故障时的保护处理 •1350bar可靠关闭，大于允许短时超过 1500bar
通过柱塞移动的排油量来补偿喷油量，而不是通过节流孔（孔很小）。喷油结 束时，柱塞停止移动，但并没有靠在密封面上关闭出油口。弹簧将它压回静止 位置，燃油从节流孔流出。设计上确保，即使最大油量，柱塞也能回到原位。 油量过大，柱塞被推至出油口密封面，关闭出油口； 少量泄漏，柱塞无法回到原位。几次喷油之后，柱塞封住出油口。
回油口
电磁铁 平衡控制阀阀 出油孔 进油孔 控 制 室
快速响应电 磁阀 液力系统
液压活塞 顶杆 喷嘴弹簧
1.共轨式电控喷油器研究----快速响应电磁阀的研究
铁芯 线圈 衔铁 球阀 压力平 衡阀
P BOSCH的共轨电磁阀
P 天津大学的共轨电磁阀
电磁铁
Fl
控制阀
d
P 球阀结构示意图
Fl .P.d
1 4
2
Q
Fl
Fd
d1
θ
d2
P
P
2 2
Fl .P(d1 d 2 ) 0
1 4
Fd Q.PCOS
喷油器质量检测
喷油量测量－EFS单次喷射仪
1 – Injector under test
1
2 – Variable volume measuring chamber 3 – Temperature sensor 4 – Sliding piston
世 界 著 名 的 油 泵 油 嘴 公 司 • 1985年开始研制ECD－U2高压共轨系统 • 1999年年产30,000台 • 21世纪新一代净化柴油机的燃油系统
日 本 电 装 公 司
ECD－U2系统具有广阔的适用范围
最大喷油压力 150MPa
最大喷油量 250mm3/次 U2P特别适用 轿车发动机， 其最大喷油量 100mm3/次
6
2
5 – Linear displacement sensor 6 – Draining electrovalve
3
4
5
µm
ms
压 电 喷 油 器
柴油机高压共轨系统构成、 工作原理及基本控制方法
共轨式电控燃油系统构成 及其控制技术 • 燃油系统： 油泵、共轨、喷油器、调压器 • 电控系统： 传感器、线束、ECU • 控制技术
高压共轨电控燃油系统的构成·
高压共轨电控柴油机
（一）BOSCH高压共轨系统
1998年进入批量生产，当年产量为18万套，1999年上升至38万套，2000年的 计划产量是80万套。1998年该系统的喷油压力为1350bar，2000年该系统的喷 油压力达到1800-2000bar。
柱塞 针阀弹簧 进油槽 针阀腔 针阀
针阀抬起速度 取决于泻油孔与进油孔的流量差 针阀关闭速度 取决于进油孔流量
喷射响应＝电磁阀响应＋液力系统响应
一般应为 0.1ms~0.3ms (喷油速率控制的要求)
几个关键参数：
共轨油压波动
共轨容积的选择
ECD-U2高压 共轨系统
1985年着手研制，1999年产量是3万套，已在匈牙利建立工 厂，生产适合轿车的ECD-U2P共轨系统,1999年8月，月产 量1500台供给欧洲市场。应用机型：日野的J08C；五十铃 的6HK1TC，在三菱，日产的柴油机中也有应用。最大喷 射压力1200bar。
必须定期从集水腔中放水
输油泵：
向高压泵提供足够燃油
•在任何工况下 •在必要的压力下
•贯穿于整个寿命周期
电子输油泵：标准型。永磁电机驱动，仅用于 轿车和轻型商用车。负责供油，在紧急情况下 中断供油。 • 在线泵：箱外安装 • 在箱泵：箱内安装
齿轮式燃油泵：机械驱动，用于轿车、商用车、 非道路机动车。
共轨压力控制的关键执行器：内压控制阀（高压溢流阀原理）
共轨压力＝电磁力＋弹簧力
电枢电流
PWM波占空比 （1KHz，抑止干扰运动或 共轨内的压力波动）
两个控制回路 电子控制回路：共轨中的可变平均压力控制 机械控制回路：高频压力波动的快速响应补偿控制
共轨的作用：存储高压
抑止因供油和喷油而产生的波动
内压控制阀和限流器可根据 具体情况选装
ECD－U2 系统构成
※初期采 用三通阀 结构，但 应用中存 在过多的 泄漏，已 废止，现 采用二通 阀
ECD-U2喷油器工作原理
E C D |
U 2 喷 油 器 结 构
喷油器中的信号谱
ECD-U2油泵供油控制原理剖面图
效率很高，控制更简单
柱塞下行：断电，电磁阀开启，从油箱抽油 柱塞上行预行程：不通电，无压缩，部分燃油压回油箱 柱塞压缩行程：在上止点的某个时刻，通电，阀关闭，剩余燃油压到高压油管 通电越早，供应燃油越多。供油控制～通电提前角控制！
ECD－U2油泵
LOCUS高压共轨系统
LOCUS高压油泵
LOCUS高压共轨喷油器： 电磁阀，液力系统，喷油嘴
液力平衡阀结构
减小运动质量：快速响应控制，减小喷 嘴密封处的撞击应力
喷油器驱动及预喷射
喷油量计量：压力－时间方式·
喷嘴开启所允许 的最小脉冲宽度 取决于喷油器总 成的液力响应滞 后时间。
共轨压力传感器：共轨系统 中最关键的传感器
•压力变化
•皮膜上的金属层形状变化（1500bar－1mm） •电阻变化 •电阻桥上的电压变化（0~70mv －> 0.5~4.5v）
•精确测量对系统有效运行至关重要
•测量精度为满量程的2％ •瞬时响应要求高 •一旦损坏，必须起用应急备份功能， 按设定值替代
回油管
插座
BOSCH高压共轨喷油器： 电磁阀，液力系统，喷油嘴
电磁阀 进油口 衔铁
工作原理
1）电磁阀断电：球阀关闭
球阀 泻油孔
控制强压力＋针阀弹簧压力 > 针阀腔压力 针阀关闭，不喷射 2）电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油 控制腔压力＋针阀弹簧压力 < 针阀腔压力 针阀抬起，喷射
进油孔 控制腔