柴油机高压共轨燃油喷射系统 北京理工大学
柴油机共轨电控燃油喷射技术
,
共轨电控燃油喷射系统 前两代电控方式虽然有了很大的进步，但是有
一个无法克服的缺点，即其燃油压力受柴油机转速 的影响。与前两代喷油系统相比，共轨电控燃油喷 射系统是一种理想的燃油喷射系统。这种系统抛弃 了传统的脉动供油原理，不再采用传统的柱塞泵脉 动供油，油泵的作用是为一个公共的蓄压室 （共 轨）建立压力，该压力作用到每一个电控喷油器。 高速电磁阀控制喷油器的开启，以实现每一次喷油 控制；喷油压力、喷油量以 及 喷 油 定 时 都 可 由 .&4 灵活控制；喷油速率也可通过对喷油器内部结构的 特殊设计，或者通过高速电磁阀的多次动作，而自 由 选 择 或 灵 活 控 制 。 图"是 共 轨 电 控 燃 油 喷 射 系 统 的 控 制 框 图 ， 图-是 其 典 型 的 结 构 图 。 下 面 分 别 介 绍两种共轨式电控燃油喷射系统。
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柴油机燃油喷射喷油泵
目的与要求：
1. 各种泵的工作原理、特点、优缺点 2. 喷油泵改进、发展的思路
一 传统喷油泵的缺点
供油系统向高喷压、喷油规律可控 的方向发展。
传统喷油泵要获得非常高的喷油压 力难度很大； 传统喷油泵喷油压力会随n、负荷发 生难以控制的变化； 传统喷油泵喷油量随转速的变化趋 势差（速度特性）。
3= 针阀弹簧
4=
轴针
5= 高压腔
轴针弹簧的预紧力300 bar 燃油的压力可能达到2050bar
喷射过程 5
主喷射结束
1= 油泵柱塞
2= 塞
5= 燃油进油管
6=
轴针
7= 电磁阀弹簧
泵喷嘴
可控喷油规律
电控泵喷嘴、 电控单体泵等 可以控制并得 到理想的喷油 率。
四 PT 喷油器
目的： 柱塞与针 阀功能合 二为一。
PT 喷油器
共轨供油系统
高压共轨系统
共轨供油系统 The Common Rail
System
共轨供油 系统 The
Common Rail
System
电液控制 喷油器
增压式共轨系统
高压共轨式电控喷射系统的优点
①高喷压>200MPa； ②喷压独立于发动机转速； ③可预喷和后喷，调节喷油率的形状，实现理 想喷油规律； ④喷油定时和喷油量可控； ⑤喷油特性好、排放、噪声、经济性好； ⑥可靠性好，适应性强，可以在新老发动机上 使用。
c. 出油阀工作原理
油腔内压力↗>弹力→开 ←压力已经较大；
油腔压力↘<弹力→关← 压力依然大→喷油器关闭不可靠 →二次喷射
柴油机高压共轨燃油喷射系统共3篇
柴油机高压共轨燃油喷射系统共3篇柴油机高压共轨燃油喷射系统1柴油机作为一种特殊的内燃机，具有功率大、经济性好、耐用等优点。
现在，在各类重型机械、车辆以及船舶中都广泛应用。
然而，柴油机在使用过程中，其燃料喷射系统一直是一项重要的研究课题。
过去的燃油电喷和机械泵喷嘴逐渐被淘汰，取而代之的是高压共轨燃油喷射系统，本文就来探索一下这个系统的工作原理和优点。
一、高压共轨燃油喷射系统的工作原理高压共轨燃油喷射系统是指通过高压油泵将燃油压制到高压下，然后通过共轨系统将燃油输送到喷油器，并实现喷油控制。
该系统由高压油泵、高压共轨、压力调节器、电控喷油器等部分组成。
其中高压共轨是系统的关键部分，其负责储存经过高压油泵压制的燃油，并向喷油器输送高压燃油。
通过电控器对喷油器的电磁阀进行开关控制，可使喷油器的燃油喷射量达到预期效果，从而实现精准喷油。
二、高压共轨燃油喷射系统的优点高压共轨燃油喷射系统相对于传统的电喷和机械泵喷嘴有许多优点：1. 节省燃油：高压共轨燃油喷射系统可实现精准喷油，避免了传统喷射系统中过多或过少喷油而导致的燃油浪费。
2. 噪音小：高压共轨燃油喷射系统具有较低的噪音水平，能够提升汽车的舒适性。
3. 排放低：通过高压共轨燃油喷射系统的精准喷油控制，燃油燃烧更加充分，大大减少了有害气体排放，符合现代环保要求。
4. 自适应性强：柴油机在运行时其燃油需求随着车速和负载等因素的改变而变化，高压共轨燃油喷射系统能够更精确地适应这些变化。
三、未来展望未来，随着高压共轨燃油喷射系统技术的不断升级以及制造成本的降低，其应用范围将不断扩大。
未来的柴油机燃油喷射系统不仅需要具备精准喷油、低噪音、低排放等诸多特点，还需要结合智能控制等先进技术，实现更加高效、安全、环保的燃油喷射系统。
同时，还需要进一步优化整个燃油系统的设计，提高燃油的利用率，以满足汽车燃油和环境保护等方面的需求。
结语：高压共轨燃油喷射系统是目前柴油机领域最为先进的燃油喷射系统之一。
柴油机电控高压共轨燃油喷射系统制造技术分析
柴油机电控高压共轨燃油喷射系统制造技术分析摘要：柴油机电控高压共轨燃油喷射系统成为现代柴油机技术的发展趋势之一。
分析了当前我国对该系统的组成及研究现状，并对电控高压共轨燃油喷射系统的制造技术与所需求的关键装备进行了分析。
关键词：柴油机高压共轨制造技术柴油机电控高压共轨燃油喷射系统能够精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力，且性能优越，在满足柴油机经济性、动力性和日益严格的排放法规的要求上有着广阔的前景。
电控高压共轨喷油系统的每一个零部件在结构、制造精度、材料和性能检测等方面的要求比常规系统高得多。
研究系统整体的加工工艺和机床装备开发对汽车行业掌握关键技术，增强核心竞争力具有重要意义，对我们整个机械装备的整体规划、制造装备的系列型谱更加完整也是意义深远。
1.高压共轨燃油喷射系统国内对电控高压共轨燃油喷射系统的研究起步较晚，目前正处于研制阶段。
其中天津大学研制的FIRCRI高压共轨系统正处于硬件在环仿真和实机测试阶段，上海交通大学开发的GD-1型高压共轨系统处于匹配玉柴6110柴油机的准备阶段，北京理工大学、华中理工大学等也正在开发自己的高压共轨系统，无锡威孚集团与博世公司已经联合组建了无锡博世汽车柴油机系统股份有限公司，开始了高压共轨系统的生产。
高压共轨燃油喷射系统机械部分主要包括高压油泵、高压共轨管总成和喷油器总成。
高压油泵是输送高压燃油的压力源。
高压共轨管是一个储存高压燃油的管道，高压油泵输送的高压燃油储存在其间，并在一定的流量范围内定时定量向喷油器供油。
电控喷油器，高压共轨储存的高压燃油输送到喷油器上，喷油器在ECU计算机控制单元的控制下，利用电磁执行器控制喷油量和喷油时刻。
电控共轨燃油喷射系统关键零部件生产中的关键工艺及设备加工精度高，技术难度大，涉及的机床种类多，目前主要依靠进口。
2.电控高压共轨燃油喷射系统的制造技术2.1.系统部件自动装配生产线高压油泵、高压共轨总成、高压喷油器总成三大部件的装配需要自动装配线，装配线带有生产线自动检测系统和自动影象检测系统。
『专业知识』柴油发动机高压共轨电控燃油喷射技术
『专业知识』柴油发动机高压共轨电控燃油喷射技术1. 柴油机高压共轨电控燃油喷射技术的发展历程燃油喷射系统是柴油发动机的核心组成部分。
它是在一定的压力下，利用喷油器将一定数量的燃料直接喷入气缸或进气道内的燃油供给装置。
自1897年德国发明家鲁道夫·狄塞尔发明第一台柴油发动机以来，燃油喷射系统经历了由蓄压式到机械式再到电控式的发展历程。
图1 世界燃油喷射系统发展历程从电子技术控制燃油喷射的角度，经历了3个阶段。
表1展示了柴油机喷射阶段及特点。
表1 柴油机电控燃油喷射阶段及特点2. 柴油机高压共轨电控技术的工作原理及组成高压共轨电控喷油系统的主要部件包括：燃油泵、高压油轨、喷油器、ECM和各种传感器等组成。
图2 高压共轨燃油系统工作图图2是共轨燃油系统的原理图，显示了机械，流体，电气和所有关键要素之间的联系。
燃油首先由低压泵通过入口计量阀供应给高压泵，然后由高压泵产生满足要求的高压燃油，再由高压泵传递给共轨管。
共轨管主要是用于储存高压燃油的容器，为喷油器喷射做准备。
最后喷油器按照ECM的指令去控制一定量的燃油喷射到汽缸。
•高压燃油泵高压油泵将低压系统中的清洁燃油进行加压，使其产生足够的压力冲破出油阀的限制，其结构如图3所示。
图3 高压油泵结构图图4 高压油产生简图工作原理：吸油行程中，柱塞随着凸轮的转动，柱塞由上止点移动到下止点，过程中柱塞腔内容积不断增大，压力不断减小，输油泵提供的燃油不断被吸入到柱塞腔中，直至柱塞移到下止点，进油阀关闭，切断了低压燃油与柱塞腔之间的油路，吸油结束。
凸轮轴继续转动，柱塞由下止点移动到上止点，过程中柱塞腔容积不断减小，腔内燃油不断被加压至阀门预设值，此时阀门开启，腔内燃油流入共轨管中。
图4为高压油的产生简图。
•喷油器喷油器是高压共轨燃油系统中最复杂和最关键的部件，它能根据ECM传送的电子控制信号，将共轨内的高压燃油以最佳的喷油定时、喷油量、喷油率和喷雾状态喷入发动机燃烧室中进行燃烧。
柴油机电控高压共轨燃油喷射系统原理与发展
齿轮输油泵由发动机通过机械 装置驱动， 为了在发动机第一次起动 或燃油箱放空后排除燃油系统中的 空气， 需在齿轮泵或低压管路上配备 手动油泵。
③电控喷油器： 电控喷油器是高
阀球阀 ５ 关闭控制室顶部的回油量
压共轨燃油系统中最关键和最复杂
孔 ６， 高压油轨的燃油压力通过量孔
的部件， 它通过高压油管与共轨管相
７ 作用在针阀控制柱塞 ９ 上， 使喷嘴
连， 主要由一个喷油器和一个电磁阀
关闭； 电磁阀通电时， 量孔 ６ 被打开，
构 成 。ＥＣＵ 使 电 磁 阀 通 电 后 喷 油 器
一、高压共轨燃油喷射系统的基 本组成
高压共轨电控燃油喷射系统主 要 由 电 控 单 元（ ＥＣＵ） 、高 压 油 泵 、共 轨 管 、电 控 喷 油 器 以 及 各 种 传 感 器 等 组成（ 见图 １） 。输油泵（ 低压油泵） 将 燃油输入高压油泵， 高压油泵将燃油 加压后送入高压油轨（ 高压油轨中的 压力由 ＥＣＵ 根据油轨压力传感器测 量的油轨压力以及预设值进行调 节） ， 高压油轨内的燃油经过高压油 管 进 入 喷 油 器 ； ＥＣＵ 根 据 柴 油 机 的 运行状态， 由预设程序确定合适的喷 油定时和喷油量， 以控制喷油器的喷 油起始时刻和持续时间， 操纵电液控 制的喷油器将燃油喷入气缸内。
电动机为永磁式直流电动机， 电 动 机 的 供 电 由 ＥＣＵ 通 过 继 电 器 控 制， 发动机起动时即开始工作， 其转 速（ 泵油量） 不受发动机转速的影响。
高压共轨柴油机电控燃油喷射系统及开发环境的研究
高压共轨柴油机电控燃油喷射系统及开发环境的研究摘要：本文以高压共轨为研究基础，研究对象为柴油机，主要对其电控喷油系统的工作原理和结构进行深入详细的介绍，并进行系统优化与改进。
希望可以对其日后的使用与改进提供参考。
关键词：高压共轨；柴油机；电控燃油；喷射系统就目前市面上使用的柴油机来看，现有的柴油喷射和电控系统等很难维持柴油机的正常运转及使用，无法实现精准喷射，喷射的柴油量也无法实现统一。
高压共轨的电控燃油喷射系统是当前比较先进的技术之一，此系统将计算机控制技术与传感技术集于一体，可以有效控制喷油量，合理控制喷射压力，优化柴油机的喷油形状等，噪音低，废气排放得到有效控制。
一、高压共轨燃油喷射系统概述柴油机电控高压共轨燃油喷射系统主要由高压油泵、高压油轨、喷油器、电子控制单元、压力传感器等组成，如图1所示。
工作时，低压输油泵将燃油从油箱输送至高压油泵，高压油泵对燃油加压至约160MPa，然后送入高压油轨，高压油轨中的油压由电子控制单元根据油轨压力传感器进行闭环控制。
电子控制单元根据柴油机的运行状态，从预设值中确定合适的喷油正时、喷油量，控制喷油器将高压燃油喷入气缸。
高压油泵的出口端装有一个用于调节油压的调压阀，电子控制单元根据柴油机的转速、负荷等来控制调压阀的开度，从而增加或减少高压油泵输送至高压油轨的油量，以保证供油压力稳定在目标值，使喷油压差保持不变。
图1高压共轨燃油喷射系统二、高压共轨燃油喷射系统（一）高压油泵采用直列双柱塞高压油泵，这种油泵性能稳定，其泵体上可集成燃油计量单元，此单元可以控制共轨管中的柴油压力，同时还能集成齿轮输油泵。
但是如果对其进行首次充油的话，其输油泵里存在存留空气会导致柴油机供油不足，因此在此基础上还补充了附加输油泵，这样就避免了首次充油柴油供给不足的问题。
这种附加输油泵是安装在整车上的，具有辅助启动的功能，这样的话就可以满足共轨的压力需求。
1.电控装置电控装置简称ECU，本质上就是一个小型的单板计算机。
浅谈柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统故障的诊断
word浅谈柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统与故障诊断内容提要：柴油发动机高压共轨电控燃油喷射技术从结构上彻底改变了柴油发动机燃料供应方式，实现了高压喷射、准确控制、喷油压力与喷油过程分开，使柴油发动机经济性、排放性、动力性有了大幅提高，并在柴油发动机系统中广泛使用。
机械结构、电子控制、液压系统多种先进技术的综合运用，使系统的复杂程度、精细程度大大增加。
对使用维护提出了更高的要求。
了解、掌握高压共轨电控燃油喷射系统，对维修人员有着重要意义。
本文简单介绍了高压共轨电控燃油喷射系统，并根据自己的维修经验，结合案例分析总结了高压共轨电控燃油喷射系统故障诊断的根本思路。
关键字：高压共轨电控喷射诊断目录:一、柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统根本知识〔一〕柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统特点〔二〕柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统组成和工作原理二、电子控制系统工作原理和主要元件介绍〔一〕电子控制系统工作原理〔二〕电子控制系统主要元件介绍〔三〕电子控制系统设置三、燃油供应系统工作原理和主要元件介绍〔一〕燃油供应系统工作原理〔二〕燃油供应系统主要元件介绍四、案例分析——系统故障的诊断思路〔一〕案例分析〔二〕诊断思路小结五、完毕语参考文献浅谈柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统与故障诊断一、柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统根本知识〔一〕柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统特点柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统属于稳压式时间控制喷油系统。
在计算机控制技术、现代传感检测技术以与先进的喷油结构根底上，实现了喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的供油方式。
彻底解决了容积式燃油泵喷油量、喷油压力受发动机转速负荷影响的问题，实现了较高的喷射压力，使柴油发动机经济性、动力性、排放性能均有了大幅提高。
同时采用先进的电子控制装置，配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便，精度大为提高。
可控参数多，益于柴油机燃烧过程的全程优化。
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CRS压电喷油器——工作过程
压电执行器在非工作状态时处于原始 位置，伺服阀关闭，高压范围和低压 范围相互隔断。
液压接杆补偿可能存在间隙(例如由于 热膨胀所引起的) ，喷嘴借助于紧挨着 控制室的共轨压力保持关闭状态。
压电执行器起作用时就将伺服阀打开， 从而使控制室中的压力降低，喷嘴开 启。若伺服阀关闭，控制室中的压力 随之增大，喷嘴针阀也随之关闭。
Caterpiller公司HEUI系统
电磁线圈断电，控制滑阀在弹 簧作用下位于下部，液压喷油 器增压活塞上部油腔与共轨管
内液压隔绝，与液压喷油器上 部泄压油道接通，增压活塞和 柱塞在回位弹簧作用下上行， 燃油进入柱塞腔内、喷油器在 针阀弹簧作用下关闭，停止喷 油；
电磁线圈通电，控制滑阀位 于上部，增压活塞上部与共
柴油机电控高压共轨燃油喷射系统
北京理工大学
柴油机燃油喷射系统发展
三个里程碑
? 20年代－机械泵供油 ? 50年代－增压 ? 80年代－电控
柴油机燃油喷射系统发展
? ①位置控制式燃油喷射系统的电子控制 （保留原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上 的斜槽等控制油量的机械传动机构，只对 齿条或滑套的运动位置予以电子控制）
高压共轨系统分类
美国BKM公司的Servojet系统（中压共轨） 蓄压式 美国 Caterpiller 公司 HEUI 系统（中压共轨）液压式 日本电装公司的 ECD-U2系统 （高压共轨） 德国BOSCHCR 系统（高压共轨） 意大利 Fiat 集团 Unijet 喷油系统
BKM公司Servojet系统
虚线：最小喷 油脉宽的情况
控制压力下降 呈两段，是由 于控制阀的液 力效应引起的
A--点划线
B--实线
德国BOSCH高压共轨系统
德国BOSCH高压共轨系统
喷油器结构
喷油过程原理
电磁线圈断电:球座电磁阀关闭，
控制活塞腔的泄流通道切断，控 制活塞腔压力和针阀压力室压强 相等，由于控制活塞面积大于压 力室面积，所以两个受力面合力 向下将针阀关闭，喷油器不喷油。
增压活塞，实现燃油压力的上升与下降，从而 实现喷油的定时控制； ? 通过采用预喷射量孔控制初期喷油率实现预喷； ? 喷油压力与柴油机转速和负荷无关。
日本电装ECD-U2系统
共轨压力、喷油量、喷油时刻、喷油速率
共轨压力控制——PCV阀
高压油泵是由两个到 三个顺序工作的柱塞 泵组成，在每一个柱 塞泵的进油口上安装 了一个油泵控制电磁 阀（PCV）。
轨液压接通，增压活塞和柱 塞下行，开始喷油
喷油量
共轨压力
电磁线圈通 电时间
电磁线圈的 通电时刻
喷油器喷油 时刻
特点
? 中压共轨电控液压式喷射系统； ? 系统共轨中采用燃油和柴油机润滑油两条共轨，
因此系统中有润滑油和燃油两套油路； ? 采用机油共轨油道驱动燃油增压活塞，对燃油
增压，实现高压喷油； ? 利用高速开关电磁阀控制共轨油道中机油进出
当柱塞向下运动时， 油泵控制电磁阀 （PCV）开启，低压 燃油被吸进柱塞腔内
当柱塞向上运动时， 柱塞腔内的燃油在柱 塞推动下经油泵控制 电磁阀（PCV）产生溢 流，只有当电磁阀通 电关闭时，柱塞才能 产生高压、将燃油输 送至共轨管。
喷油启停控制 ——三通阀结构和原理
开始喷油:三通阀
电磁线圈通电，外阀 抬起，通道1与2断开， 通道2与3接通，控制 油压降低，针阀抬起.
停止喷油:三通阀
三通阀电磁线圈断电， 外阀落下，通道2与3 断开，通道1与2接通， 控制油压增加，针阀 落座.
喷油速率控制 ——单向阀、节流孔
? 型喷油规律：喷射率渐升速停。
喷油器三通阀的方有一个由单向阀和节流孔组成的 环型油路，可实现三角型喷射率。三通阀接通时， 控制室内压力降低，针阀上升，开始喷油，由于节 流孔节流作用，控制室内压力不能迅速降低，针阀 升程只能缓慢增加。
高压共轨供油系统 The Common Rail System
高压共轨目的
降低平均燃油消耗 低速时的加速性能 废气排放 降噪 …………
高压共轨原理
脉动式的喷油加压原理发展为稳定压力喷油
高压油泵将高压燃油输送到公共供油管 (Rail)，通过公共 供油管内的油压，实现喷油量和喷油时刻的精确控制 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
球阀升程仅为50um
针阀升程仅为0.2mm
预喷油量仅为 1.5mm3/次
主喷与预喷间隔仅为 1ms左右
喷油量：电磁阀的控喷油器
CRS压电喷油器
CRS压电喷油器
CRS压电喷油器——工作原理
逆压电效应：在一个合适的晶体上施加一个电压，这样就会引起晶体晶格的变
CRS压电喷油器——工作过程
特点
1.高喷压>200MPa
2.没有机械力通过推杆作用在喷嘴针阀上，运动质量和摩擦大大降低
3.稳定性和喷油误差比通常的电磁阀控制喷油系统明显改善
电磁线圈通电:球座电磁阀打开，
由于进油节流孔的节流作用，控 制活塞顶部油压下降，针阀压力 室截面产生的向上推力大于针阀 弹簧的预紧力，针阀抬起、喷油 器喷油。
电磁线圈再次断电:控制活塞
腔的泄流通道切断，控制活塞腔 内的压力因共轨管内的燃油不断 进入而升高，直至与共轨压力相 等，在此过程中，喷油器控制活 塞和针阀因活塞上部不断增加的 向下压力而向下移动关闭针阀、 喷油器停止喷油。
三通阀关闭时，共用管压力通过单向阀迅速到达控 制室使针阀关闭，形成渐升速停三角型喷射率，改 变节流孔径可改变三角型形状。
预喷型喷射率：通过在主喷射之前给三通阀一个
小脉冲实现。改变小脉冲宽度可实现不同预喷量。 预喷型喷射每次喷油过程中，三通阀通电两次，针 阀动作两次。
喷油过程中信号、控制压力和针阀时序
? ②时间控制式燃油喷射系统的电子控制 （取消以上机械机构）
? ③压力——时间控制式燃油喷谢系统的电子 控制（压力时间式燃油计量原理，电磁阀 控制喷射过程）
柴油机燃油喷射系统发展
? 直列泵 ? 可变预行程直列泵 ? 转子泵（轴向压缩、径向压缩） ? 泵喷嘴（EUI、UIS） ? 单体泵（EUP、UPS） ? 共轨系统CRS（蓄压式、液压式、高压共轨）