高压共轨喷油器工作原理
word文档 可自由复制编辑 高压共轨喷油器工作原理
2011-03-13 00:09:27| 分类： 战友汽车理论 阅读8 评论0 字号：大中小 订阅
喷油时刻和喷油量的调整是通过电子触发的喷油器实现的。这些喷油器取代了喷油嘴－帽总成（喷油嘴和喷油嘴帽）。
与已经存在的直喷柴油机中的喷油嘴－帽总成相类似的压具同样被应用于气缸顶部用于安装喷油器，也就是说，共轨的喷油器可以在发动机无需变动的情况下，就安装在已存在的直喷柴油机的气缸顶部。
喷油器可以被拆分为一系列功能部件：孔式喷油嘴，液压伺服系统和电磁阀。
燃油来自于高压油路，经通道流向喷油嘴，同时经节流孔流向控制腔，控制腔与燃油回路相连，途径一个受电磁阀控制其开关的泄油孔。
泄油孔关闭时，作用于针阀控制活塞的液压力超过了它在喷油嘴针阀承压面的力，结果，针阀被迫进入阀座且将高压通道与燃烧室隔离，密封。
当喷油器的电磁阀被触发，泄油孔被打开，这引起控制腔的压力下降，结果，活塞上的液压力也随之下降，一旦液压力降至低于作用于喷油嘴针阀承压面上的力，针阀被打开，燃油经喷孔喷入燃烧室。这种对喷油嘴针阀的不直接控制采用了一套液压力放大系统，因为快速打开针阀所需的力不能直接由电磁阀产生，所谓的打开针阀所需的控制作用，是通过电磁阀打开泄油孔使得控制腔压力降低，从而打开针阀。
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图8 共轨系统喷油器
1-回油管；2-回位弹簧；3-线圈；4-高压连接；
5-枢轴盘；6-球阀；7-泄油孔；8-控制腔；9-进油
口；10-控制活塞；11-油嘴轴针；12-喷油嘴
图1-喷油器关闭 图2-喷油器打开
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此外，燃油还在针阀和控制柱塞处产生泄漏，控制和泄漏的燃油，通过回油管，会同高压泵和压力控制阀的回油流回油箱。
在发动机的运转和高压泵的产生压力状态下，将喷油器的工作过程划分为四个阶段：
－ 喷油器关闭（有高压时）；
－ 喷油器打开（开始喷射）；
－ 喷油器完全打开；
－ 喷油器关闭（喷射结束）。
这些工作阶段是由于作用于喷油器各零部件的分配力所导致的。发动机停机时，共轨中没有压力时，喷油嘴弹簧使喷油器关闭。
喷油器关闭（自由状态）：在自由状态，电磁阀没有通电，所以它
word文档 可自由复制编辑 是关着的。
泄油孔关闭，阀的弹簧使枢轴的球体顶在泄油孔座上，共轨高压在阀控制腔建立，同样的压力也存在于喷油嘴的承压腔内。共轨压力作用于控制活塞的末端面，与喷油嘴弹簧力共同作用，克服由由承压腔产生的开启力，维持喷油嘴在关闭位置。
喷油器打开（开始喷射）：喷油器处于它的自由状态，电磁阀通以用于保证它快速打开的峰值电流。
由电磁触发产生的力超过了阀的弹簧力，触发器打开了泄油孔。几乎同时，较高的拾取电流降至较低的电磁铁所需的维持电流，磁路的磁隙变小使得仅需较小的维持电流使得控制阀保持开启。当泄油孔打开时，燃油将从阀控制腔流入位于它上方的空腔，燃油并由此经回油管回到油箱。泄油孔破坏了绝对的压力平衡，最终在阀控制腔内的压力也下降。这导致阀控制腔内的压力低于仍与共轨有相同压力水平的喷油嘴承压腔的压力，阀控制腔内压力的减小，导致作用于控制活塞上的力的减小，最终喷油嘴针阀打开，喷射开始。
喷油嘴针阀的打开速度取决于流过控制腔的进、泄油孔时的不同流量。控制活塞到达上方的停止位置，那里仍由在进、出油口之间的燃油流动所产生的缓冲保持着。这时，喷油器喷油嘴完全打开，且燃油以几乎与共轨内的相同压力喷入燃烧室内。喷油器的强制分配与它在打开阶段时相似。
喷油器关闭（喷射结束）：一旦电磁阀不被触发，阀弹簧使枢轴向下运动，球阀将关闭泄油孔。枢轴被设计成两个元件，虽然枢轴盘在它
word文档 可自由复制编辑 向下运动过程中是由一个驱动凸肩导向的，但它能利用抵消弹簧对回位弹簧缓冲，从而尽量没有向下的作用力枢轴和球阀上。泄油孔的关闭泄油口，燃油经进油口进入控制腔建立压力，这个压力与共轨内的压力相同，该压力在控制活塞末端面上产生一个增大的力，这个力再加上弹簧力，此时超过了由承压腔产生的力，所以喷油器针阀关闭。喷油器针阀的关闭速度取决于进油孔的流量，一旦喷油嘴针阀又运动至底部密封位置时，喷射停止。
高压共轨
For personal use only in study and research; not for commercial use
高压共轨
什么是高压共轨？
高压共轨技术是指在由高压油泵、压力传感器和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，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对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的变化，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，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。
高压共轨有什么用？
高压油泵提将燃油输送到公共供油管，通过控制喷油器将燃油直接喷射到缸内。高压共轨将喷射过程和油压产生完全分开，使供油压力不会受到发动机转速的影响。
优点：
1. 高压共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。
2. 可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力（120MPa～200MPa），可同时控制NOx和微粒（PM）在较小的数值内，以满足排放要求。
3. 柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机 NOx，又能保证优良的动力性和经济性。
4. 由电磁阀控制喷油，控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放。
代表车型：
1999年年底诞生了装配着3缸共轨柴油发动机的Smart，它的排量只有799mL，最大功率30kW，在1800～2800rpm时输出最大扭矩100Nm。
奔驰推出的E320上安装了第二代共轨发动机，最大功率150kW/1000rpm时输出扭矩250Nm，在1400rpm时即可得到峰值扭矩的85%，在1800～2600rpm的广阔区域内实现500Nm的峰值扭矩。0～100km/h的加速时间只有7.7秒，最高车速243km/h。综合油耗是6.9L/100km，80L的油箱使续航能力达到了1000km。而配有汽油机的E320的综合油耗是9.9L/100km。
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。
汽车柴油机电控高压共轨喷油系统(三)
维普资讯 传感器，传感器膜片将孔末端封住。在压力 作用下的燃油经压力室孔流向膜片。在此膜 片上装有传感元件，用以将压力转换成电信 号。通过一根连接导线将产生的信号传输到 向ＥＣＵ提供放大测量信号的求值电路。 ｃ．工作方式 共轨压力传感器的工作原理：当由共
轨燃油压力引起膜片形状发生变化 （１５０ ＭＰａ时约为１ｍｍ）时，其上的电阻 值会随之变化，并在用５Ｖ供电的电阻电桥 中产生电压变化。根据燃油压力的不同，电 压在０～７０ｍＹ之间变化，并由求值电路放 大到０．５～４．５Ｖ。 精确测量共轨中的燃油压力是喷油系 统正常工作所必需的。为此，压力传感器在 测量压力时的允许偏差很小，在主要工作 范围内测量精度约为最大值的±２％。一旦 共轨压力传感器失效，具有应急行驶功能 的ＥＣＵ以某个固定的预定值来控制调压阀 的开度。 （５）限压栩 ａ．任务 限压阀的任务相当于安全阀，它限制 共轨中的压力，当压力过高时打开放油孔 卸压。共轨内允许的短时最高压力为 １５０ＭＰａ。 ｂ．结构和功能 限压阀是按机械原理工作的（图２０）， 它包括具有便于拧在共轨上的外螺纹的外 壳、通往油箱的回油管接头、可活动的活 塞、压力弹簧。 外壳在通往共轨的连接端有一个孔， 此孔被外壳内部密封面上的锥形活塞头部 关闭。在标准工作压力（１３５ＭＰａ）下，弹 簧将活塞紧压在座面上，共轨呈关闭状态。 只有当超过系统最大压力时，活塞才受共 轨中压力的作用而压缩，于是处于高压下 的燃油流出。燃油经过通道流入活塞中央 的孔，然后经回油管流回油箱。随着阀的开 启，燃油从共轨中流出，结果降低了共轨中 的压力。 （６）流量限制器 ａ．任务 流量限制器的任务是防止喷油器可能 出现的持续喷油现象。为实现此任务，当从 共轨中流出的油量超过最大油量时，流量 限制器将流向相应喷油器的进油管路关闭。 该部件属于选装件，由于结构较复杂，现已 大多省略不用。 ｂ．结构 流量限制器（图２１】有一个金属外壳， 其上有外螺纹，以便拧装在共轨上，另一 端的外螺纹用来拧入喷油器的进油管。外 壳两端有孔，与共轨或喷油器进油管建立 液压连接。 流量限制器内部有一个活塞，弹簧将 此活塞向共轨方向压紧。活塞对外壳壁部密 封。活塞上的纵向孔连接进油和出油口，其 直径在末端是缩小的。这种缩小的作用就像 流量精确规定的节流孔效果一样。 ■蛋知识讲童 ｍ＾暑Ｔ量Ｒ ＴＨＥ ｅ 暑ｌＣｓ ／－
高压共轨燃油喷射系统的结构和工作原理.
高压共轨燃油喷射系统的结构和工作原理
2017-06-14
高压共轨燃油喷射系统的结构和工作原理
李明诚，《电控柴油机的基本结构及工作原理》，2011
1、高压共轨喷射系统简介
它是由燃油泵把高压油输送到公共的、具有较大容积的配油管――油轨内，将高压油蓄积起来，再通过高压油管输送到喷油器，即把多个喷油器，并联在公共油轨上。在公共油轨上，设置了油压传感器、限压阀和流量限制器。由于微电脑对油轨内的燃油压力实施精确控制，燃油系统供油压力因柴油机转速变化所产生的波动明显减小（这是传统柴油机的一大缺陷），喷油量的大小仅取决于喷油器电磁阀开启时间的长短。
特点 ：
①、将燃油压力的产生与喷射过程完全分开，燃油压力的建立与喷油过程无关。燃油从喷油器喷出以后，油轨内的油压几乎不变；
②、燃油压力、喷油过程和喷油持续时间由微电脑控制，不受柴油机负荷和转速的影响； ③、喷油定时与喷油计量分开控制，可以自由地调整每个气缸的喷油量和喷射起始角。
2、高压共轨燃油喷射系统的基本结构
高压共轨燃油喷射系统包括燃油箱、输油泵、燃油滤清器、油水分离器、高低压油管、高压油泵、带调压阀的燃油共轨组件、高速电磁阀式喷油器、预热装置及各种传感器、电子控制单元等装置。
高压共轨燃油喷射系统的低压供油部分包括：燃油箱（带有滤网、油位显示器、油量报警器）、输油泵、燃油滤清器、低压油管以及回油管等；共轨喷射系统的'高压供油部分包括：带调压阀的高压油泵、燃油共轨组件（带共轨压力传感器）以及电磁阀式喷油器等。
3、电控燃油喷射系统的工作原理
电子控制单元接收曲轴转速传感器、冷却液温度传感器、空气流量传感器、加速踏板位置传感器、针阀行程传感器等检测到的实时工况信息，再根据ECU内部预先设置和存储的控制程序和参数或图谱，经过数据运算和逻辑判断，确定适合柴油机当时工况的控制参数，并将这些参数转变为电信号，输送给相应的
执行器，执行元件根据ECU的指令，灵活改变喷油器电磁阀开闭的时刻或开关的开或闭，使气缸的燃烧过程适应柴油机各种工况变化的需要，从而达到最大限度提高柴油机输出功率 降低油耗和减少排污的目的。
汽车柴油机电控高压共轨喷油系统(六)
一 基碹知识讲唐 ｍ ｓＴＥＲ ＴＨＥ Ｂ ｓｌｃｓ ０‘・０ ０・０ ０…０ ０…０・・‘・・・・・・・・・・・・・・…・…・・・・・・・ 孵ｊ稔 鞭 翟毒蕞 瀚》趣 舞未露 汽车柴油机电控高压共轨喷油系统（六） （接上期） ．．．。 。， ． ４．执行器 （１）喷油器 为了使喷油起始点合适和喷油量精 确，共轨喷油系统使用了带液压伺服系统 和电磁阀的喷油器（图３４ ｏ喷油过程开 始时，以较高的吸动电流控制电磁阀迅速 打开。当针阀达到其最大升程使喷油器全 开时，控制电流立即降低到较小的保持电 流。喷油量由开启时间和共轨压力决定。 时，电磁线圈无电磁力作用在衔铁销上， 调压阀打开，使一部分燃油经集油管流回 油箱，共轨压力降低。通过控制电流的脉 宽调制，共轨压力可作不同的调整。根据 脉冲占空比的不同，调压阀开得大一些或 小一些。 （３）预热控制器 电热塞预热时间控制装置用于使冷 启动更加顺利，并改善与废气排放有关的 当控制电流终止时。电磁阀即关闭，喷油 过程也就结束。 （２）调压阀 ＥＣＵ通过调压阀来控制共轨中的燃 油压力。当调压阀受控制电流控制时，电 磁线圈的电磁力将衔铁销压在密封座面 上，调压阀关闭。此时，高压端对低压端 是密封的，共轨压力升高。无控制电流 ｌ６ ＭＯＴＯＲ・ＣＨＩＮＡ・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ 暖机阶段。预热时间取决于冷却水温度。 在发动机启动和运转时，很多因素，例如 喷油量和发动机转速等。都影响预热阶 段的长短。预热时间是通过一个功率继 电器来控制的。 （４）电一气转换器 增压压力、涡流和ＥＧＲ等调节器的 阀或活门是借助于真空膜盒或压力膜盒 ●文／江苏金敏 进行机械操纵的。为此，发动机ＥＣＵ产 生一个电信号，此信号通过电一气转换器 将超压或真空切换给上述膜盒执行器。 ａ．增 压力调 器 乘用车废气涡轮增压柴油机在低转 速时需发出高扭矩，因此涡轮机是针对低 废气质量流量设计的。当柴油机转速高而 废气质量流量较大时，为使增压压力不至 于过高，需将一部分废气绕过涡轮机经一 个放气阀旁通到排气管中去。增压压力调 节器（图３５）根据柴油机转速和喷油量 等，通过压力膜盒来改变放气阀处的旁通 截面积。也可以采用可变几何截面涡轮 （ＶＴＧ），通过改变废气涡轮的进气角和流 道截面来改变增压压力。 ｂ．涡流调肖器 涡流调节器用于调节进气的旋转运 动。涡流绝大多数由螺旋进气道产生，它 有助于燃烧室中燃油与空气的混合。因此 对燃烧质量有重要的影响。通常，在低转 速时产生强涡流。高转速时产生弱涡流。 维普资讯 ・・・・・…・・・・………・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・．……《《 涡流可借助于涡流调节器（活门或滑阀） 在进气道中进行调节。 ｃ．ＥＧＲ调节器 采用ＥＧＲ时，将一部分废气在进气 冲程中引入进气管。在一定程度上，增加 汽缸内废气的比例对能量转换起积极作 用，从而降低有害物质的排放。视运转工 况的不同，废气的比例也不一样，最高可 达４０％，甚至更高。 ＥＣＵ进行调节，需测定新鲜空气的 实际质量，并将它与每个工况点的空气质 量额定值进行比较，根据由此所产生的调 节信号，将ＥＧＲ调节器（阀）打开相应 的开度，使适量的废气进入进气道。 （５）节气门调节 在带ＥＧＲ的增压柴油机上，需要在进 气管中再循环废气入口处前设置一个节气 门。但此节气门的调节功能与汽油机的完 全不同，它仅在低转速范围，利用节流作 用适当降低此处的压力，以提高ＥＧＲ率。 ５．信息交流 （１）ＥＣＵ的通信 共轨喷油系统ＥＣＵ与车辆上其它电 控单元之间的通信是通过ＣＡＮ总线进行 的。经过通信来传送运行和出错控制所需 的额定值、运行数值和状态信息。 （２）喷油量的外部干预 发动机外部因素需干预喷油量时， 由另一个系统（如制动防抱系统、防侧滑 调节系统等）电控单元来告知共轨喷油系 统ＥＣＵ是否需改变发动机的扭矩或改变 多少，从而相应改变喷油量。 （３）电子防盗锁 为防止车辆被盗，可借助于一个附加 的防盗锁控制器切断喷油，使发动机无法 启动。而驾驶者可通过遥控装置向防盗锁 控制器发出他有权用车的信号，于是共轨 喷油系统ＥＣＵ将恢复喷油功能，使驾驶 者能够启动和驾车行驶。 （４）空调装置 在外界环境高温时，为保持车内适 宜温度，空调装置可借助制冷压缩机冷却 车内空气。空调所需的功率为发动机功率 的１～３０％，视发动机和行车状况而定。 若为了充分地利用发动机的最大扭矩，可 暂停调节车内温度，则驾驶者只要迅速地 踩下加速踏板（即希望发出最大扭矩）， 柴油机电控装置即可短时断开制冷压缩 机，使发动机能够发出最大扭矩。 ６．集中诊断 （１）传感器监控 在监控传感器时，借助集中诊断来检 查这些传感器是否得到足够的管理，它们 的信号是否在许可范围（如温度在一４０～ １ ５Ｏｏｃ之间）。必要时重要信号设计成双重 的，即在出现故障时，可换接成另一个相似 的信号。 （２）监控模块 ＥＣＵ除提供微处理器功能外，还提供 监控模块。ＥＣＵ与监控模块互相监督，因 此识别出故障时，它们可互为独立地切断 ｍ，，￣Ｓ基ＴＥ础Ｒ ｌ ＴＨＥ Ｂ ｓ汇ｓ●■■阿 喷油。 （３）故障识别 仅在传感器的监控范围内才可能识 别故障。当某个故障超过了预定的时间 时，该信号通路被当作失效，然后此故障 包括所处的环境条件（例如冷却水温度， 转速等）一起被存在ＥＣＵ的存储器内。 （４）故障处理 当传感器的容许信号范围被破坏时， 可换接到某个预定值。此方法适用于下列 信号：蓄电池电压：冷却水、空气和机油 温度：增压压力：大气压力和空气量。 此外，在加速踏板传感器和制动器 的信号合理性被破坏时，就采用加速踏板 传感器代用值。 图３６为电控共轨喷油系统及其各种 系统组件简图，通过它可较完整地了解整 个系统的概貌。（全文完） （编辑安琦） 图３６共轨喷油系统及其各种系统组件简图 １一高压泵；２一柱塞切断电磁阀；３一调压阀；４一燃油滤清器；５一带电动泵和滤网的油箱；６一 ＥＣＵ；７一预热时间控制器；８一蓄电池；９一共轨；１０－共轨压力传感器ｔ ｌ１一流量限制器ｔ １２－ 限压阀；１３－燃油温度传感器；１４－喷油器；１ ５一预热塞；１６－冷却水温度传感器ｔ １７一曲轴 转速传感器；１ ８凸轮轴传感器 １９－进气温度传感器；２０－增压压力传感器；２卜空气质 量流量计；２２一涡轮增压器；２３－ＥＧＲ调节器；２４一增压压力调节器；２５一真空泵；２６－仪表 盘（包括燃油耗和转速显示 ２７一加速踏板传感器；２８一制动开关；２９一离合器开关；３０一行驶 速度传感器；３１一行驶速度调节器旋钮ｔ ３２－空调制冷压缩机；３３一空调制冷压缩机旋钮，３４一 诊断显示／诊断仪接头 ２００７１０９・汔车维修与傈再
高压共轨工作原理介绍
高压共轨工作原理介绍
高压共轨系统是现代柴油发动机中常见的燃油系统之一，也是最先进、最复杂的系统之一。它的工作原理比传统的燃油系统更为复杂，但是其优异的性能表现让它成为了新一代柴油发动机的主流系统。
高压共轨系统的工作原理分为四个步骤：供油、压力调节、喷油和回油。下面将详细介绍这些步骤。
1. 供油：柴油车的油箱中存储的燃油被高压燃油泵抽入共轨中。共轨是一个储存燃油的管道，它在发动机的顶部穿过所有气缸。发动机控制单元(ECU)利用传感器和其他指令来调节燃油泵的输出压力。燃油泵将燃油推入共轨，使压力升高。
2. 压力调节：压力调节器位于共轨的末端，其作用是保持共轨内的压力恒定。当压力达到设计最高值时，压力调节器会将多余的燃油流回到油箱以避免共轨过载。
3. 喷油：喷油器是系统的核心部件，它能够将燃油高压喷射到气缸中。每个喷油器都配有一个电磁阀，阀门的开关受控于ECU。电磁阀会在ECU发出命令时打开，使高压燃油射入气缸中。
4. 回油：与常规燃油系统不同，高压共轨系统还配有一个回油管道。当电磁阀关闭时，高压燃油就通过喷油器内部的放油孔流回到共轨中。由此形成闭合的回路，共轨中的压力被保持在设定值以达到最佳喷油效果。
总的来说，高压共轨系统的工作原理更为精细，能够在较短时间内完成高压喷油、高温燃烧等过程。它能够更好地实现燃油的节约和排放的降低，是现代柴油车发动机中最先进的燃油系统之一。
柴油发动机高压共轨喷射系统介绍_黄和祥
第
５期（
总第
１７４期）
２０１２年
１０月机械工程与自动化
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
＆
ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５
Ｏｃｔ．
文章编号：
１６７２
－６４１３（
２０１２）
０５
－０２１１
－０３
柴油发动机高压共轨喷射系统介绍
黄和祥
１，
彭玲玲
２
（
１．长江大学机械工程学院，
湖北
荆州
４３４０２３；
２．长江大学后勤集团教室管理中心，
湖北
荆州
４３４０２３）
摘要：
近年来柴油发动机高压喷射及其电控技术的快速发展，
使柴油机在油耗、
功率、
扭矩和尾气排放方面
显现出越来越明显的优势。
国外发展趋势表明，
柴油机在市场中的份额将会越来越大。
通过对德国西门子公
司
ＶＤＯ汽车零部件部门研制开发的第二代采用压电石英元件的共轨喷射系统的介绍，
让读者了解到柴油共
轨喷射系统的最新科技与发展动向，
为国内柴油发动机技术革新与生产加工提供一定的帮助。
关键词：
柴油发动机；
电控共轨；
压电石英；
喷射系统；
发展动向
中图分类号：
Ｕ４６４．１７２
文献标识码：
Ａ
收稿日期：
２０１２
－０３
－２６；
修回日期：
２０１２
－０４
－２６
作者简介：
黄和祥（
１９７０
－），
男，
湖北天门人，
副教授，
硕士，
研究方向为柴油机总体技术与工程。０
引言
为了满足柴油机不断提高的喷射压力和越来越苛
刻的环保排放要求，
必须采用在主喷射前、
后的预喷射
和后喷射而达到的多次喷射方法，
对燃烧过程进行不
断的优化处理。
在发动机的低速和中速时，
其系统的柔性是非常
重要的，
因此，
在发动机转速低于
２
５００ｒ／
ｍｉｎ范围时，
需要实现
５次喷射；
在中速范围，
需要有
２次
～３次喷
射；
而在发动机的额定转速时，
只要有
１次喷射就可以
满足优化的效果。
但是，
现有的喷射系统不能满足上
述的柔性功能要求。
西门子公司开发的
ＰＣＲ共轨系
统，
由于采用了机电式的压电石英作为执行器而取代
了原有的机械式的喷射电磁阀，
从而能够实现非常柔
性的多次喷射功能。
１
喷射系统的技术要求
在高压共轨系统喷油器中，
用电磁阀技术来控制
喷射过程的开始和结束，
柴油机高压共轨系统
高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(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(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力(Pressure)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.
结构及原理
高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。
其主要特点可以概括如下：
共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。
通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨 腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。
通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。
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。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动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。
预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOx排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。
主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期。
主要生产商
目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统，日本电装、德国博世和美国德尔福。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话，那共轨就可以称作反叛了，因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径 。
Bosch电控高压共轨系统的工作原理和特点
1柴油喷射系统的发展历程
一直以来，博世都是柴油机燃油喷射技术的先驱和领导者，早在1927年就设计和生产了第一台直列泵及油嘴，为柴油喷射技术的发展奠定了坚实基础。此后，经历了轴向分配泵、电控分配泵和电控直列泵等发展过程，尤其是直列泵技术在几十年后的今天仍在各个领域广泛应用。1994年，生产了第一台商用车电控泵喷嘴系统（UIS），自此柴油喷射系统从位置控制系统发展为时间控制系统，用高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，使原来复杂的机械结构大大简化。随后，第一台单体泵系统（UPS）和第一台电控径向分配泵相继问世。代表着当今最先进的柴油喷射系统———电控高压共轨系统于1997年和1999年分别在乘用车和商用车领域实现批量生产，它使喷射压力的产生完全独立于发动机的转速和喷射过程，并由高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，实现了从时间控制系统到时间—压力控制系统的飞跃（见图1）。图1Bosch柴油喷射系统的发展历程2Bosch电控高压共轨系统的工作原理
2．1高压共轨系统简介高压共轨燃油喷射技术是通过高压油泵压缩燃油至共轨管内形成高压，再由高压油管分配到每个喷油器，并通过控制喷油器上的高速电磁阀的开启与关闭定时定量地将高压燃油喷射至柴油机燃烧室内，以保证最佳的雾化和燃烧效果，从而使发动机获Bosch电控高压共轨系统的工作原理和特点
唐永华，张恬（博世汽车柴油系统股份有限公司技术中心，无锡214028）摘要：阐述了Bosch柴油喷射系统的发展历程，并介绍了Bosch电控高压共轨系统的组成和工作原理，分析了Bosch电控高压共轨系统的主要特点。同时指出以Bosch为代表的电控高压共轨技术是当前实现国3及更高排放标准，同时提高柴油机动力输出、降低油耗和噪音的最佳技术方案，是今后国内柴油机应用和发展的必然趋势。关键词：Bosch；柴油机；电控；共轨系统中图分类号：U467．48文献标志码：A文章编号：1005－2550（2009）05－0009－05WorkingPrincipleandKeyCharacteristicsofBoschDieselCommonRailSystemTANGYong－hua，ZHANGTian（BoschAutomotiveDieselSystemCo．Ltd．，Wuxi214028，China）Abstract：ThisarticleintroducestheevolutionofBoschdieselfuelinjectionsystem，workingprincipleandkeycharac-teristicsofBoschcommonrailsystem．Basedontheanalysisofitsmaincharacteristics，itpointsoutthatBoschcommonrailsystemisthestate－of－the－artdieselinjectiontechnologytomeetChina3andfutureemissionstandards，andmean-whilehelpstoraisepoweroutput，lowerfuelconsumptionandreducenoiseemissionfordieselengine，therefore，itisaninevitabletendencyofChinesedieselengineapplicationanddevelopment．Keywords：Bosch；diesel；electroniccontrolled；commonrailsystem
高压共轨工作原理介绍 2
高压共轨工作原理介绍
高压共轨系统是一种现代柴油发动机燃油喷射系统，它采用了一种高压油泵将燃油送往一个共轨（称为油轨）上，再通过电控单元对喷油嘴进行精确控制，实现燃油喷射。高压共轨系统具有高效、节能、环保等特点，是现代柴油发动机的主流燃油喷射系统。
高压共轨系统由几个关键部件组成，包括高压油泵、共轨、喷油嘴等。设备的工作原理如下：
高压油泵：高压油泵是高压共轨系统的核心部件，主要用于将柴油从油箱抽送到油轨中。高压油泵内部有一个可变泵量调节装置，通过控制这个装置，可以实现对油泵的流量和压力进行调节。高压油泵将燃油推送到油轨上，使油轨内的压力保持在一个高压水平。
共轨：共轨是一个高压油管，位于柴油发动机的缸体上方。它连接着高压油泵和喷油嘴，起到燃油储存和传输的作用。共轨内部的压力由高压油泵提供，可以实现非常高的压力水平。燃油进入共轨后，会被保持在高压状态，等待喷油嘴的控制信号。
喷油嘴：喷油嘴位于发动机缸体上方，负责将高压能量释放出来，将燃油喷射到气缸中。喷油嘴的喷油量和喷油时间由电控单元精确控制，可以根据发动机负载和转速的变化来进行调节。当接收到控制信号时，喷油嘴会打开，将压力释放出来，喷射燃油。
电控单元：电控单元是高压共轨系统的控制中心，负责接收车速、转速等传感器的信号，并根据这些信号控制喷油嘴的喷油时间和喷油量。通过精确控制燃油喷射的时间和量，电控单元可以实现对发动机的燃油喷射过程进行精确调节，以获得最佳的燃烧效果。
高压共轨系统的工作原理是基于电控技术和高压燃油的高效利用。它能够实现对燃油喷射过程的高精度控制，提高发动机的燃烧效率，减少能源消耗和废气排放。高压共轨系统还具有响应速度快、噪音低、可靠性高等优点，成为现代柴油发动机的首选燃油喷射系统。