浅谈柴油机高压共轨技术
一、高压共轨技术简介
我们先来了解下传统柴油发动机燃油喷射系统的局限性：
传统柴油发动机燃油喷射系统的工作过程是：柴油通过高压油泵提高油压后，再按照一定的供油定时和供油量通过喷油器，喷入气缸燃烧室。在燃油喷射过程中，由于压力波动，存在二次喷油现象。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的排放量，油耗也增高。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。
随着发动机自动控制技术的发展和进步，为了解决柴油机燃油压力变化所造成的燃油喷射燃烧缺陷，现代柴油机采用了一种高压共轨电控燃油喷射技术，使柴油机的性能得到了全面提升。
柴油机在机械喷射、增压喷射和普通电喷后,近几年来出现了共轨高压喷射。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,相比于一般的喷油系统,它的压力建立、喷射压力控制和喷油过程相互独立,并可以灵活地控制。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。
另外，共轨喷油系统的高精度零部件的表面加工质量要求高，几何精度高，特殊要求多，其加工都是微米、亚纳米级的精度，代表了目前机械制造行业的最高加工水平。
二、高压共轨系统的组成和工作原理
2.1、高压共轨喷射系统组成
高压共轨喷射系统主要由高压油泵、共轨管、电控喷油器、各种传感器和电控单元ECU 等组成，如图1所示。发动机工作时，高压油泵上自带的齿轮泵通过负压从油箱中吸油，并以一定的压力（约5~7bar）将过滤后燃油送入高压油泵。燃油进入高压柱塞腔后被压缩，通过高压油管进入共轨管形成高压，每缸喷油器通过高压油管与共轨管相连，以实现高压喷射。
2.1.1 高压油泵（High pressure pump）
高压油泵是高压共轨系统中的关键部件之一，它的主要作用是将低压燃油加压成为高压燃油，储存在油轨内等待ECU的喷射指令。高压油泵由齿轮泵、油量计量单元、溢流阀、进出油阀和高压柱塞等部分组成。以Bosch目前广泛应用于中国商用车市场并已开始本地化生产的CPN2.2BL为例，其结构如图2所示[12]。
图2 Bosch高压油泵CPN2.2BL
高压油泵供油量的设计准则是：在整个寿命范围内和任何工况下都必须保证高压油泵的供油量能满足发动机在一定轨压下的喷油量要求，即油量平衡。CPN2.2BL采用2个直列柱塞设计，通过发动机凸轮轴驱动，传动比为1:2，与传统的机械泵类似，以便于欧II发动机升级。其润滑方式为机油润滑，润滑油路与发动机润滑油路直接相连。齿轮泵的任务是向高压油泵供给足够的低压燃油，安装在高压油泵泵体后端，依靠位于高压油泵凸轮轴末端的齿轮来驱动，它的转速是高压油泵2.85倍。当燃油进入高压部分后，一路经过油量计量单元进入高压柱塞腔，经压缩后进入油轨，同时多余的燃油通过溢油阀回到油箱中。油量计量单元的主要作用是调节进入高压柱塞腔的油量，以控制共轨管内的燃油压力的大小。
2.1.2 高压共轨管（Common Rail）
共轨管是电控高压共轨系统中所特有的零部件，主要包括高压接头、节流孔、轨压传感器和压力限制阀，如图3所示。共轨管的主要作用是蓄压和分配燃油，阻尼燃油压力波动同时还限制最高燃油压力，使之不超过安全限值。轨压传感器向ECU提供共轨管内的实时压力信号，做为轨压闭环控制的输入。油轨进出口处的节流孔设计可减小共轨管和高压油管中的压力波动。压力限制阀是一个机械阀，当压力超过一定限值时即开启，以保证共轨管在出现压力异常时，将压力迅速释放从而确保系统安全。当压力限制阀打开后，它仍能将轨压维持在一个正常范围（如700~800Bar），让车辆在故障情况下仍能继续运行至维修站点，即跛行回家。
图3 高压共轨管
2.1.3 喷油器（Injector）
喷油器是电控高压共轨系统中最关键和最复杂的部件，它的作用是根据ECU发出的电信号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时刻、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室内。喷油器主要由喷油器体、电磁阀、油嘴、针阀组件和弹簧等部分组成，图4所示为Bosch的第二代商用车喷油器CRIN2。在电磁阀不通电时，电枢将球阀紧紧压在阀座上，此时控制室和压力室内压力平衡，油嘴针阀被弹簧预紧力紧紧压在油嘴座面上不抬起，即喷油器不喷油；当电磁阀通电时，电磁阀通过吸力将电枢抬起，此时控制室内燃油经球阀量孔泄漏，控制室压力迅速下降，而压力室压力没有变化，从而油嘴针阀被抬起，即喷油器开始喷油；当电磁阀关闭时，控制室的压力上升，油嘴针阀两端压力再次平衡，在弹
簧预紧力的作用下油嘴针阀落座，从而关闭喷油器完成喷油过程。
图4 Bosch喷油器CRIN2
2.2 高压共轨系统的工作原理
通过较大容积的共轨管腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，以消除燃油中的压力波动，形成恒定的高压燃油，然后分送至每个喷油器，借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时、定量地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良好的燃油雾化、最佳的燃烧比，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。
电控单元（ECU）控制喷油器的喷油量（喷油量大小则取决于燃油轨、公共供油管）、压力和电磁阀开启时间的长短。ECU的基本控制功能是将一定量的柴油在适当的时刻以设定的压力喷入燃烧室，以保证柴油机高动力、低油耗、低排放及低噪声。
三、柴油机电控燃油喷射的发展历程
柴油发动机的电子化燃油喷射管理，起始于20世纪70年代，柴油机电控燃油喷射技术的发展历程大致经历了以下三代：
第一代：位置式电控系统。采用电子伺服机构（如线性螺线管、线性直流电机）代替机械调速器控制供油齿杆位置（直列泵）或控制溢油环的位置（分配泵）实现喷油量的控制，由ECU（电子控制单元）控制的电液执行机构改变发动机驱动轴与喷油泵凸轮轴之间的相位或控制提前器活塞的移动，实施喷油时间的控制。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。
第二代：时间式电控系统。其结构特点是供油仍维持传统的脉冲式柱塞泵供油方式，即燃油升压是通过喷油泵或发动机的凸轮来实现的，但喷油定时（升压开始的时间）和喷油量（从升压开始到升压终了的时间段的喷油量），由ECU调节高速电磁阀开闭时刻决定。由于采用了高速电磁阀, 其控制精度较第一代有了较大提高。预喷射降低了发动机噪声:在主喷射之前百万分之一秒内少量的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,缸内的压力和温度不再是突然地增加,有利于降低燃烧噪音。
第三代：时间—压力控制系统，也称为高压共轨电控燃油喷射系统，带有压电直列式喷油器。它是20世纪90年代中期研制出的全新电控燃油喷射系统，其完全摆脱了传统喷油泵、分缸燃油供油方式，通过共轨蓄压和高速电磁阀执行机构的电控喷油器，实现喷油压力、时间、喷油量和各种复杂喷油特性的综合控制，与第一、二代电控燃油喷射系统比较，更具有其明显的优越性。
现已逐渐产生第四代柴油机共轨电控系统。柴油机第四代共轨电控系统是在第三代共轨系统技术基础上，实现对喷油压力、喷油量、喷油时间及喷油率等喷油参数进行自由地控制，使燃油系的工作与发动机整机运转状况达到最佳匹配，具备废气再循环（EGR）、增压控制、
怠速控制、巡航控制等各种附加功能的综合控制，拓展了还未被别人在柴油机电控系统中采用的“改变排量”节能技术，和“急刹车误踩油门安全防范”的尖端技术，并集成了“改变排量”、“HCCI”、“低温等离子尾气净化”三大节能减排高端技术。从理论上估算，其节油率可再提高近30%，尾气污染物排放可达到或超过欧IV标准。
四、高压共轨系统的优点与不足
4.1 高压共轨系统的优点
共轨柴油喷射系统与之前以凸轮驱动的柴油喷射系统不同,它将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开,使高压共轨系统可实现在传统喷油系统中无法实现的功能,其优点大概可概括为以下四点:
4.1.1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。
4.1.2可独立地柔性控制喷油正时,配合高的喷射压力（120~200MPa),可同时控制NOx 和微粒、PM2.5在较小的数值内,以满足排放要求。
4.1.3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。
五、国内外高压共轨技术的研究
1、国内高压共轨技术的研究现状
国内对电控高压共轨燃油喷射系统的研究起步较晚，且大都局限在电控单元硬件等方面的研究上，只有部分大学、企业以及科研单位参与共轨系统零部件的研制工作。目前尚未开发出成熟的柴油机电控燃油喷射系统，距离产品化还有很长的一段路要走。以下是国内在柴油机电控燃油喷射系统方面的研究成果：1）清华大学研究开发的电控直列泵-管-阀-嘴(PPVI)系统，己研制出相应的高性能电磁阀。2）天津大学内燃机燃烧学国家重点试验室开发的新型共轨蓄压式电控燃油系统PAIRCUI正处于硬件在环仿真和实机测试阶段。3）浙江大学在锡柴CA6110发动机上进行了高压共轨系统匹配试验。4）上海交通大学基于自主开发GD-1型高压共轨系统处于匹配玉柴YC6110柴油机的准备阶段。5）广西玉林柴油机厂与清华大学合作开发了GDI型柴油机高压共轨喷射系统。6）无锡油泵油嘴研究所与无锡柴油机厂合作，已成功的在CA6110增压中冷柴油机进行了共轨式喷射系统的试验。7）无锡威孚集团与博世公司已经联合组建了无锡Bosch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。
2、国外高压共轨技术的发展现状
到目前为止,各国已研制并生产各种柴油机电子控制系统,有力的缓解了当前的世界性能源危机和汽车污染。一些汽车工业发达国家的柴油机电控技术水平目前已相当发达。
目前欧美国家中100％重型车、90% 轻型车采用柴油机,欧洲的柴油轿车在轿车保有量中比例超过40%,新车产量比例超过50%。博世公司对中国市场的保守预测是,到2015年,柴油车所占比例能达到25％,而同样到2015年据有些文章介绍在美国轻型车辆和轿车领域,柴油车的市场份额将提高到大约15%。
3、高压共轨技术的研究方向和待解决的问题
共轨技术的研究与开发热点如下：1）燃油喷射系统的数值模拟技术。通过仿真软件建立电控高压共轨燃油系统的数值模型，分析燃油的喷射过程及系统参数对燃油喷射特性的影响，为燃油系统的优化设计、故障分析提供理论依据。降低产品开发成本，缩短开发周期。2）解决共轨压力的微小波动造成的喷油量不均匀问题。高压共轨系统的动态压力稳定性直接影响系统理想喷油规律的实现。3）新型电磁阀的研究。未来的电磁阀要求有更快的响应
能力、工作精确性、重复、可靠性以及良好的流通能力。如采用压电陶瓷驱动器研制高响应电磁阀。4）传感器技术。随着喷射压力的不断提高，要求有更高精度和响应速度的新型智能传感器。5）最佳控制策略的研究。多次喷射的控制技术以及通过控制压力调节喷油规律。
综合分析国内外对柴油机电控燃油喷射系统的研究历史和现状。电控高压共轨系统具有很大的发展空间。主要是进一步挖掘电控的灵活多样性和共轨系统压力。时间控制原理的潜力。以获得理想喷油规律（图5）重点在于提高喷射压力和改善喷油速率控制的柔性度。主要的技术措施是多级压力控制和多次喷射。
图5 理想的喷油规律
浅谈柴油机高压共轨技术 一、高压共轨技术简介 我们先来了解下传统柴油发动机燃油喷射系统的局限性： 传统柴油发动机燃油喷射系统的工作过程是：柴油通过高压油泵提高油压后，再按照一定的供油定时和供油量通过喷油器，喷入气缸燃烧室。在燃油喷射过程中，由于压力波动，存在二次喷油现象。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的排放量，油耗也增高。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。 随着发动机自动控制技术的发展和进步，为了解决柴油机燃油压力变化所造成的燃油喷射燃烧缺陷，现代柴油机采用了一种高压共轨电控燃油喷射技术，使柴油机的性能得到了全面提升。 柴油机在机械喷射、增压喷射和普通电喷后,近几年来出现了共轨高压喷射。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,相比于一般的喷油系统,它的压力建立、喷射压力控制和喷油过程相互独立,并可以灵活地控制。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。 另外，共轨喷油系统的高精度零部件的表面加工质量要求高，几何精度高，特殊要求多，其加工都是微米、亚纳米级的精度，代表了目前机械制造行业的最高加工水平。 二、高压共轨系统的组成和工作原理 2.1、高压共轨喷射系统组成 高压共轨喷射系统主要由高压油泵、共轨管、电控喷油器、各种传感器和电控单元ECU 等组成，如图1所示。发动机工作时，高压油泵上自带的齿轮泵通过负压从油箱中吸油，并以一定的压力（约5~7bar）将过滤后燃油送入高压油泵。燃油进入高压柱塞腔后被压缩，通过高压油管进入共轨管形成高压，每缸喷油器通过高压油管与共轨管相连，以实现高压喷射。 2.1.1 高压油泵（High pressure pump） 高压油泵是高压共轨系统中的关键部件之一，它的主要作用是将低压燃油加压成为高压燃油，储存在油轨内等待ECU的喷射指令。高压油泵由齿轮泵、油量计量单元、溢流阀、进出油阀和高压柱塞等部分组成。以Bosch目前广泛应用于中国商用车市场并已开始本地化生产的CPN2.2BL为例，其结构如图2所示[12]。
共轨系统概述BOSCH高压共轨技术 柴油共轨系统特性 传统柴油喷射系统其压力的产生与喷油量跟凸轮与柱塞联系在一起，喷油的压力随着发动机转速与喷油量的增加而增加。这种柴油系统已经无法满足日益严格的排放法规和降低油耗的愿望。 共轨系统（Common Rail Systems，简称CRS）将燃油在高压下贮存在蓄压器（高压油轨）中，从本质上克服了传统柴油机喷射系统的缺陷，其特性有： 喷油压力的产生不依赖于发动机转速与系统喷油量，可根据发动机不同的工况灵活控制喷射压力和油量，从而实现低转速高喷射压力，达到低速高扭矩，低排放及优化燃油经济性的目的。 通过电子控制单元算出理想的喷油量和喷油时间，再由喷油器精确地喷射，甚至多次喷射。更高的系统压力，更好的排放能力，更低的燃油消耗 柴油共轨系统组成 柴油共轨喷射系统由液力系统和电子控制系统构成。其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。 液力系统 低压液力系统 —油箱 —输油泵 —燃油滤清器 —低压油管 高压液力系统 —高压泵 —高压油轨 —喷油器 —高压油管 电子控制系统（Electronic Diesel Control，简称EDC）
—传感器 —电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU） —执行器，包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、 增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等 —线束 其中，喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。 轨系统示意图 喷油器 喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号，再由电磁阀控制。 高压泵 高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态，以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。 高压油轨 高压油轨的作用是存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。 电控单元 电控单元就像发动机的大脑，它收集发动机的运行工况参数，结合已存储的特性图谱进行计算处理，并把信号传递给执行器，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。
一、标准学习 GB 17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段） 二、柴油机台架标定。 1 外特性工况点油量的初步限制 首先确定机型的外特性曲线，然后对各转速下的外特性工况点进行初步的油量限制，确保柴油机在以后的标定过程中不出现不正常的现象。此时要监控发动机的爆压、涡轮后排温、机油压力、出水温度等参数不得超过柴油机规定的限值。 台架标定相关修改或监控的INCA参数： EngPrt_swtTrq_C = 0 EngPrt_qLim_CUR InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP InjCtl_qLim CoEng_stCurrLimActive 2 ESC(European steady state cycle欧洲稳态测试循环）的标定 根据外特性曲线定出A、B、C三点的转速和100%的扭矩。在主喷的轨压和提前角的MAP图里面插入这三个转速。可根据需要把这与三个转速加到其他相关的MAP和CUR中，如InjCtl_tiET_MAP，EngPrt_qLim_CUR，EngPrt_TrqLim_CUR等，然后进行13工况各排放点的标定。 在台架标定时，可对标定点附近的主喷轨压和提前角设置成一致，这样可以保证各排放工况点的稳定。记录该排放点在某一主喷轨压和提前角时的各试验参数：大气压力/温度/相对或者绝对湿度、中冷后温度/压力、油耗量、空气流量、NOx的浓度值、爆压、烟度、涡轮后排温等，然后根据相应的NOx的计算公式得到该排放点的NOx值。标定的目标就是在保证各点的NOx在小于5g/前提下，尽可能的使烟度值降低，即保证颗粒的排放也要小。 一般说来主喷的轨压越高（提前角越大），NOx值就会越高，但烟度和油耗会降低。因此要综合权衡NOx和烟度的关系。如果不能达到理想的效果，就要考虑喷油器、燃烧室以及增压器等部件的匹配问题。 由于进行ESC试验时，需要在A和C转速之间的工况点任意加测三个点的排放，因此也需要对A、C区域的其他转速下工况点的轨压和提前角进行标定，使得这些转速下的工况点的NOx和烟度值不能和其相邻四个排放点的NOx和烟度值差别过大。 台架标定时注意轨压在发动机转速100r/min间隔不得高于200bar；喷油量在10mg/cyc间隔的轨压不得高于200bar。 相关修改或监控的INCA参数： InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP EngPrt_qLim_CUR EngM_nAvrg InjCrv_phiMI1Bas RailCD_pPeak InjCtl_qSetUnBal CoEng_stCurrLimActive 3 ET-MAP的标定： 由于喷油器的加电MAP图是在油泵试验台上得到的，跟喷油器实际工作环境不同，因此需要对从台架得到的加电MAP的数据进行修改，使ECU显示的喷油量跟台架实测的燃油消耗率的结果等效： （mg/cyc*3*60*n）/（1000*P）= g/ 即：mg/cyc =（g/*Trq）/ 1719 SMG remark：设置SV101=BSFC*Torque/1719 该方法只适用于喷油量大于15mg/cyc以上的加电时间的标定，不适合小喷油量对应加电时间的标定，因为此时油耗仪测量的结果不稳，再就是还有部分燃油没有燃烧，因此需要利用碳平衡法（可根据欧III标准编制计算公式）测量尾气中HC、CO、CO2的浓度，计算得到小负荷工况下的油耗率，然后根据上面的公式，对小油量的加电时间进行标定。 标定方法：选择一个固定转速，如B点，然后根据InjVCD_tiET_MAP中x坐标轨压的显示值，确定需要进行标定的轨压，例如下图，可以选择350bar、550bar、750bar、950bar和1300bar作为标定的轨压。把B点的轨压全部设为350bar，根据y轴的喷油量选择需要标定的工况点，监控ECU显示的喷油量和实测油耗率，如果该工况点显
电控高压共轨柴油发动机原理及特点
前言 电控柴油发动机进入海气已有十个年头了，我们的汽车维修工还没有正确认识它。目前进入我国燃油喷射系统技术有博世、电装、德尔福等几家柴油机用电控技术来控制供油，并非想象中的那么神秘,它的发动机工作原理是一样的。我们常见电控柴油发动机均采用电控共轨或单体泵技术,其主要差异在于发动机的燃油喷射系统,发动机的外形差异不是很大，电控部分的实现、更加有利于整正性能的优化，减少排放、经济性、动力性、以及整车的舒适性等。 第一章电控发动机与普通发动机的差异 一、技术原理上的差异性。 1、高压共轨与四气门技术结合。 电控发动机目前一般采用高压共轨、四气门和涡轮增压中冷技术相结合，四气门结构（二进、二排）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置，使多孔油未均匀分布，可为燃油和空气良好混合创造条件,同时可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有圆形状的结构以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质）,有效降低碳烟颗粒（ＨＣ)碳氢和（NOX)氮氧化物排放，并提高热效率。 ２、高压喷油和电控喷射技术。 高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化,各缸的燃油和空气混合达到最佳,从而降低排放，提高整车性能。二、部件构成上的差异。 电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、压力传感器和
ECU(电脑控制）组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此分开的一种技术。由高压油泵把高压燃油输送到共轨管,通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷油压力独立可调。 三、高压共轨系统的特点。 高压共轨系统改变了传统的喷油系统的组成结构，最大的特点就是将燃油压力产生和燃油喷射分离，以此对轨管内的油压实现精确控制。 1、可靠性:对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证,中型比较成熟。 2、继承性:结构简单，安装方便。 3、灵活性：高压共轨油压独立于发动机转速控制，整车控制功能强。 4、喷油压力:共轨管压力1６00baｒ、普通压力180kｇf／cｍ2。 5、多次喷油:可以实现多次喷射,目前最好的共轨系统可以进行6次喷射,共轨系统的灵活性好。 6、升级潜力:多次喷油特别是后喷能力使得共轨系统特别方便与后处理系统配合。 7、匹配适合性:结构移植方便，适应范围广,与柴油机均能很好匹配。 8、时间控制:时间控制系统抛弃了传统喷油系统的泵、管、嘴、系统，用高速电磁阀直接控制高压燃油的通与断，喷油量由电磁阀开启和切断的时间来确定,时间控制系统结构简单，将喷油量和喷油正时的控制合二为一，控制的自由度更大,同时能较大地提高喷
电控高压共轨柴油机的标定 一、标准学习 GB 17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段） 二、柴油机台架标定。 1 外特性工况点油量的初步限制 首先确定机型的外特性曲线，然后对各转速下的外特性工况点进行初步的油量限制，确保柴油机在以后的标定过程中不出现不正常的现象。此时要监控发动机的爆压、涡轮后排温、机油压力、出水温度等参数不得超过柴油机规定的限值。 台架标定相关修改或监控的INCA参数： EngPrt_swtTrq_C = 0 EngPrt_qLim_CUR InjCrv_phiMI1Bas1_MAP Rail_pSetPointBase_MAP InjCtl_qLim CoEng_stCurrLimActive 2 ESC(European steady state cycle欧洲稳态测试循环）的标定 根据外特性曲线定出A、B、C三点的转速和100%的扭矩。在主喷的轨压和提前角的MAP图里面插入这三个转速。可根据需要把这与三个转速加到其他相关的MAP和CUR中，如InjCtl_tiET_MAP，EngPrt_qLim_CUR，EngPrt_TrqLim_CUR等，然后进行13工况各排放点的标定。 在台架标定时，可对标定点附近的主喷轨压和提前角设置成一致，这样可以保证各排放工况点的稳定。记录该排放点在某一主喷轨压和提前角时的各试验参数：大气压力/温度/相对或者绝对湿度、中冷后温度/压力、油耗量、空气流量、NOx的浓度值、爆压、烟度、涡轮后排温等，然后根据相应的NOx的计算公式得到该排放点的NOx值。标定的目标就是在保证各点的NOx在小于5g/kW.h前提下，尽可能的使烟度值降低，即保证颗粒的排放也要小。 一般说来主喷的轨压越高（提前角越大），NOx值就会越高，但烟度和油耗会降低。因此要综合权衡NOx和烟度的关系。如果不能达到理想的效果，就要考虑喷油器、燃烧室以及增压器等部件的匹配问题。 由于进行ESC试验时，需要在A和C转速之间的工况点任意加测三个点的排放，因此也需要对A、C区域的其他转速下工况点的轨压和提前角进行标定，使得这些转速下的工况点的NOx和烟度值不能和其相邻四个排放点的NOx和烟度值差别过大。 台架标定时注意轨压在发动机转速100r/min间隔不得高于200bar；喷油量在10mg/cyc间隔的轨压不得高于200bar。
柴油机高压共轨电控燃油喷射技术介绍 摘要:传统机械发动机的喷油系统凭借其可靠性、易维护性一直在不断地发展和使用。进入２1世纪以来，随着人们对能源、环保的意识和要求日益提高,传统发动机的脉动喷油系统已经不能够满足现代发动机的要求。因此，现代发动机的共轨燃油喷射技术在避免了传统发动机缺点的基础上,得到了快速的发展,已经成为燃油喷射的主要发展趋势。为了更好的对高压共轨电控发动机燃油喷射系统的理解,现对高压共轨电控燃油喷射系统进行系统的介绍。 1 引言 随着世界各国工程机械、运输车辆等数量增加,柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染原因之一,如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。我国从八十年代起相应制订了有关的标准,将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国也已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制柴油机污染排放的新技术。 2 高压共轨电控燃油喷射技术发展过程 ２0世纪40年代电控共轨燃油喷射技术首先在航空发动机上应用，20世纪５0年代在赛车发动机上广泛应用。２0世纪90年代，柴油机的电控供油系统开始在实际应用中大量使用。主要有日本电装公司和丰田汽车公司ＥCD-U2系统、博世公司和D－Ｃ公司电控共轨式燃油喷射系统。 国外在柴油机电控高压共轨燃油喷射系统方面的研究开展得较早而且比较深入，有多种共轨系统已经投产，并与整车进行了匹配应用。日本电装公司的EＣD－U2系统是电控高压共轨燃油喷射系统的典型代表，该系统还能实现预喷射和靴型喷射。 共轨喷射的发展大体经历了3个阶段,如表1所示。 从表1中可以看出：共轨喷射的最高喷射压力在不断提高,这样对于喷射品质的提高有着重要的意义。压力越高，燃料雾化越好,颗粒越小越均匀，燃烧越充分，经济性、动力性和排放性均好,但这对喷射系统的要求也越高;喷射的次数不断增加，可以实现满足发动机燃烧和排放的多次喷射,可以控制燃烧的不同阶段喷油量和喷油速率,使燃烧更充分,热效率提高；在最小稳定喷射量上,3个阶段的每次的喷射量在下降,这说明每次喷射时候可以使喷射更均匀、更细密,喷油和断油更干脆，反应灵敏，响应特性好，这样有利于燃烧，减少积炭的产生。
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。 2.1 德国Bosch公司的高压共轨系统 目前为止,Bosch公司总共规划和设计了3代高压共轨系统。如图2所示为Bosch公司的高压共轨喷射系统。第一代已经上世纪批量投放市场,主要应用于轿车,喷射压力达135MPa。第二代于2000年开始批量生产,开始使用具有油量调节功能的高压泵和经改进的电磁阀喷油器,喷射循环由预喷射、主喷射和多级喷射等多次喷射组成,最大
柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护
柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护 作者：佚名文献来源：本站原创点击数：更新时间：2005-10-04 2000-7(145)61,资源环境资源环境 柴油机共轨式电控燃油喷射新技术与环境保护 ＮｅｗＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｍｍｏｎＲａｉｌＦｕｅｌＩ ｎｊｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅｓａｎｄＥｎｖｉｒ ｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 施光林１钟廷修２ (上海交通大学机电控制研究所，博士后１；教授２上海２０００３０) 人类虽已跨入了２１世纪，但环境问题始终是人们最为忧虑的问题之一。这是因为随着世界范围经济的发展，人们一方面在生产对自身生存与发展有用的东西，而另一方面也在大量排放破坏人类居住环境的有害物质，如有毒的气体、液体和固体物质等。尤其是随着世界各国城市交通运输车辆、船舶的急剧增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染源。 据美国的一份资料报道，现在地球大气中７７．３％的一氧化碳(ＣＯ)、５５．３％的碳氢化物(ＨＣ)、５０．９％的氮氧化物(ＮＯＸ)均来自以柴油机为动力的汽车排放。特别是在城市，由于人口密集、缺少绿地，而汽车排气口一般都离地面６０～７０厘米，低空排放恰好易于各种有害物质经呼吸系统进入人体内部，从而对人体的健康造成极大的危害。 在我国，伴随着经济建设的快速发展，环境问题也日趋严峻。目前在我国许多城市，大气污染已从煤烟型向煤烟—石油混合型或机动车污染型转变，甚至在有些大城市已出现了光化学烟雾。仅以上海为例，据环保部门的监测，现在机动车尾气污染已成为上海地区大气污染的主要来源，其中尾气中的ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ等分别占中心城区污染量的９０％、９２％和２３％。在交通干线附近，行人呼吸到的ＣＯ、ＨＣ和ＮＯＸ浓度均超过国家二级大气环境质量标准。上述事实充分说明，人类居住的地球环境已经开始遭到严重破坏，如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。为此，世界各国，如美国、日本和欧共体等国从２０世纪６０年代就开始相继制订出有关尾气排放法规，对在各种场合使用的柴油机、汽油机的尾气排放加以限制，以减少对大气的污染。这几年又先后有欧洲Ⅱ、欧洲Ⅲ等更加严厉的尾气排放限制法规出台。我国从８０年代起也相应制订了有关的标准，将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国业已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。柴油机共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制污染排放的新技术。 一、共轨式电控燃油喷射技术的原理 熟知柴油机的人都知道，燃烧过程是其工作的“核心”，而喷油系统对燃烧过程及其工作品质，特别是对排放的污染物种类及数量起着重要的作用。因此，对柴油机喷油系统的研究一直成为研究者们的关注热点。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这两个发展阶段。而现代电控喷油技术的崛起，则应归功于计算机技术和传感检测技术的迅猛发展。目前电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制型。共轨式电控燃油喷射技术正是属于后者。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动供油的原理，而是通过共轨直接或间接地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开启与闭合，定时、定量地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，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。图１是柴油机共轨式电控燃油喷射系统的原理框图。 这一系统主要由电控输油泵、共轨(恒压蓄油箱)、高速电磁开关阀、喷油器、电子控制装置(ＥＣＵ)及各类传感器等组成。按照喷油高压形成的不同，目前共轨式电控燃油喷射系统有两种基本形式，即高压
浅谈柴油机高压共轨技术 浅谈柴油机高压共轨技术 一、高压共轨技术简介我们先来了解下传统柴油发动机燃油喷射 系统的局限性：传统柴油发动机燃油喷射系统的工作过程再按照一定是：柴油通过高压油泵提高油压后，喷入气缸燃的供油定时
和供油量通过喷油器， 烧室。在燃油喷射过程中，由于压力波动，存在二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，油耗于是增加了烟度和碳氢化合物的排放量， 每次喷射循环后高压油管内的残此外，也增高。尤其随之引起不稳定的喷射，压都会发生变化，严重时不仅喷在低转速区域容易产生上述现象，油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为随着发动机自动控制技术的发展和进步，了解决柴油机燃油压力变化所造成的燃油喷射现代柴油机采用了一种 高压共轨电控燃烧缺陷，燃油喷射技术，使柴油机的性能得到了全面提升。,柴油机在机械喷射、增压喷射和普通电喷后轨共。射高压喷高共现来几近年出了轨压电喷技术 是指在高压油泵、压力Rail)Common （- 1 - 传感器和电子控制单元（ECU)组成的闭环系统中,相比于一般的喷油系统,它的压力建立、喷射压力控制和喷油过程相互独立,并
可以灵活地控制。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。 另外，共轨喷油系统的高精度零部件的表面加工质量要求高，几何精度高，特殊要求多，其加工都是微米、亚纳米级的精度，代表了目前机械制造行业的最高加工水平。 二、高压共轨系统的组成和工作原理 2.1、高压共轨喷射系统组成 高压共轨喷射系统主要由高压油泵、共轨ECU管、电控喷油器、各种传感器和电控单元- 2 -
详谈柴油机高压共轨电喷技术高压共轨(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. 共轨技术是指高压油泵、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。 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。 欧洲可以说是柴油车的天堂，在德国柴油轿车占了39%。柴油轿车已有了近70年的历史，而最近10年可以说柴油发动机有了突飞猛进的发展。在1997年，博世与奔驰公司联合开发了共轨柴油喷射系统(Common Rail System)。今天在欧洲，众多品牌的轿车都配有共轨柴油发动机，如标致公司就有HDI共轨
柴油发动机，菲亚特公司的JTD发动机，而德尔福则开发了Multec DCR柴油共轨系统。 共轨系统与柴油喷射系统的区别 共轨系统与之前以凸轮轴驱动的柴油喷射系统不同，共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，燃油轨中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生，压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定。共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制，根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。 燃油喷射压力是柴油发动机的重要指标，因为它联系着发动机的动力、油耗、排放等。共轨柴油喷射系统已将燃油喷射压力提高到1800巴 近年发展 最近2年，匹配直喷柴油发动机的轿车在欧洲得到了显著发展，有着高效和出色的燃油经济性，并降低了发动机噪音。直喷柴油发动机使用的是泵喷嘴系统，国内生产的1.9TDI宝来就应用这一系统，最高喷射压力可达到1800巴。泵喷嘴直喷系统好虽好，但燃油压力不能保持恒定，随着排放控制的更加苛刻，就需要更高及恒定的柴油喷射压力和更完善的电子控制，于是众多制造商们就把优点更多的柴油共轨系统作为柴油发动机的发展方向。这一系统有很高的燃油压力，并能提供弹性燃油分配控制，通过ECU灵活地控制燃油分配、燃油喷射时间、
柴油机高压共轨喷油系统的现状及发展 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。 2.1 德国Bosch公司的高压共轨系统 目前为止,Bosch公司总共规划和设计了3代高压共轨系统。如图2所示为Bosch公司的高压共轨喷射系统。第一代已经上世纪批量投放市场,主要应用于轿车,喷射压力达135MPa。第二代于2000年开始批量生产,开始使用具有油量调节功能的高压泵和经改进的电磁阀喷油器,喷射循环由预喷射、主喷射和多级喷射等多次喷射组成,最大
柴油机高压共轨电控喷射系统介绍 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"共轨"的技术。 共轨技术是指高压油泵、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。共轨式喷油系统于二十世纪90 年代中后期才正式进入实用化阶段。高压共轨系统可实现在传统喷油系统中无法实现的功能，其优点有： a、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。 b、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。 c、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NO x，又能保证优良的动力性和经济性。 d、由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，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。 由于高压共轨系统具有以上的优点，现在国内外柴油机的研究机构均投入了很大的精力对其进行研究。比较成熟的系统有：德国BOSCH公司的CR系统、日本电装公司的ECD-U2系统、意大利的FIAT集团的unijet系统、英国的DELPHI DIESEL SYSTEMS公司的LDCR 系统等。 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。
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。 由于其强大的技术潜力，今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代——压电式(piezo)共轨系统，压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。没有了回油管，在结构上更简单。压力从200～2000帕弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3，减小了烟度和NOX的排放。 应用背景 日趋严重的能源危机，成为全世界内燃机行业关注的焦点，也使柴油机越来越受到用户青睐。与汽油机相比柴油机有很多优势：能减少20%~25%的CO2废气排放，车速较低时的加速性能更有优势，平均燃油消耗低25%~30%，能提供更多的驾驶乐趣。因此，有人大胆对全球汽车产量中柴油机的发展趋势进行了预测，并按区域划分世界汽车产量中的柴油机比例。但是，与汽油机相比，柴油机的排放控制又是一个难点。为满足排放标准，柴油机先进的燃油喷射系统———高压共轨技术成为业内人士关注的焦点。前些年，高压共轨技术是外资一统天下，现在这种局面被打破了。 排放标准的提升必然推动发动机技术的发展 发展前景
高压共轨柴油机剖图 有其它原理图的跟帖啊，有解释性文字和动画相结合最好不过了。 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(Press ure)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。 柴油机共轨式电控燃油喷射技术 随着世界各国工程机械、运输车辆等数量增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染原因之一，如何采取措施保护人类赖以生存的地球环境已是当务之急。我国从80年代起相应制订了有关的标准，将环境保护作为大事来抓。与此同时，世界各国也已开始寻找和探究其他方法和采取其他有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。共轨式电控燃油喷射技术正是从众多方法和措施中脱颖而出的一项较为成功的控制柴油机污染排放的新技术。 柴油机高速运转时，柴油喷射过程的时间只有千分之几秒。实验证明，喷射过程中，高压
油管各处的压力是随时间和位臵的不同而变化的。柴油的可压缩性质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喷射时之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器针阀开启的压力，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，并使油耗增加。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。 1、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。而现代电控喷油技术的崛起，则是计算机技术和传感检测技术迅猛发展的结果。目前，电控喷油技术已从初期的位臵控制型发展到时间控制型。共轨式电控燃油喷射设技术正是属于后者。 共轨电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制装臵(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。
柴油高压共轨发动机故障案例 (2014-01-05 10:33:42) 潍柴系统：BOSCH 故障症状：起动后怠速正常，一加速升到1000转后油门不起作用。 故障代码P0121，解释为：“加速信号2无效”。 检查过程：经测量油门信号一1.79对地电压在0.75V-3.84V范围中，信号二1.80对地电压在 0.375V-1.92V范围中，均为正常。检查线束段无故障，遂怀疑ECU有问题，更换ECU后故障仍无法消除。再拔下油门踏板插头，测整车线束中油门连接插座1.79与1.77之间的电压值是5V，为正常状态，1.80与1.84之间的电压值为0V，处于不正常状态，根据以上所作检测，判断是ECU整车接插件中1.80（信号2）端接触不良，信号2没有信号反馈给ECU。对插头进行处理后故障消除，发动机运行正常。 机型：6DL1系统：DENSO 故障症状：在行驶过程中出行无力加速不稳，故障灯亮。 故障代码：P0222解释为：“加速2电压过低”。 检测过程：根据故障码提示，检查油门2电源与地线是否出现短路情况。通过使用万用表检查电子油门的所有线相互之间的通断无短路、断路现象，由此可以排除油门及其线束的故障。考虑到电子油门2与凸轮轴转速、进气压力三个传感器的电源共用。为此分别断开进气压力和凸轮轴转速传感器，当断开凸轮轴传感器后，P0222的故障码消失。根据以上排查过程得出结论为：由于凸轮轴转速传感器故障连带引起电子油门故障的出现，更换油泵后故障排除，发动机运行正常。 故障分析：此案例关键要了解ECU原理分布，各电器部件间的关系，DENSO系统中G传感器，进气压力传感器，油门2电源在ECU为同一电源，因此只要其中一个有问题可能会牵涉到其它两个。 机型：6DL1系统：DENSO 故障症状：发动机无力，功率不足，无故障码。 检查过程：测量各传感器电阻和电压均正常，摸了一下油泵出油的两根高压油管，发现两根油管的温度有差异，重点检查PCV的通电情况，发现PCV1的电源无电，此阀是不工作的，经检查，电源线断路，重新理线后，发动机运行正常。 故障分析：PCV工作状况的好坏是发动机运行正常的基本的条件之一，油泵要工作出油，其PCV阀必须通电才行。
柴油高压共轨油泵常见的八种故障现象 1文章简介： 作者单位排版 佚名来源于网络深圳三羚 2前言： 本资料来源于网络，因感觉可以给大家维修带来一定帮助，故我们将其转载并排版，希望为您的维修略尽薄力，同时更加希望您有更好的维修案例，可以通过各种方式提供给我们，一起分享到维修月刊中… 3正文： 高压共轨油泵常见的故障有八种现象： 现象一、电控高压共轨柴油发动机，燃油系统在要重新排除空气的时候有时会出现齿轮泵不出油的现象。 1、齿轮油泵在没有油的情况下它是不工作的。我们必须要给油泵 加些引油。使其得到润滑和密封，齿轮油泵才能工作（就像装发动机齿轮式机油泵一样加引油）。 2、按顺序给燃油供油系统排空气。 3、我们高压共轨系统的回油管是沉在油箱的底部（是和进油管一 样），这样它的回油管的空气也必须排干净。 4、要保证供油管的有足够的内径。（一般比国II发动机的油管内 径大2到3毫米）。
5、当齿轮油泵得到引油的密封，就开始了正常的通过轨压控制器，向高压油泵的柱塞组件供油，待轨压达到规定质后，就开始过低压回油阀向往返油管和油箱来回油（同时也在排出低压循环油路的空气） 6、只要柱塞得到了齿轮油泵供来的油。高压轨中的空气是通过高压油泵的高压油，经过喷油器和轨压限压阀自动排除。这一点也跟国II发动机高压管的空气排出一样。(我们有的修理工在装好发动机后，为了尽快启动，在打第一次打起动机时。把6个高压油管的接头都松开，待高压油管出油后在。再紧好高压油管，第二次打起动机保准能顺利启动发动机。这样排出高压管里空气是较快的。） 7、只要我们的电控喷油器和轨压限压阀很好。 高压轨里的压力是始终保持不降的，发动机停止时间再长，下次它都能很快启动的。 现象二、泵的两个高压出油管不出油的情况：这样轨压是建立不起来的。如果计量单元没有问题，那还是低压部分的问题。 齿轮泵的燃油进不了高压泵。 现象三、前天换了一个新泵好了。也出油了。最高转速能达到2300.可新的毛病也出来了，动力也可以！可是开了半天多以点时间。 转速达到1500，开了一段时间，就熄火了。现在请教一下。能造成这样的毛病我实在是想不起来是什么引起的。是不是油有有问题啊！之前别的服务站也是出现的这种情况。是不是油有问