重型柴油车电控高压共轨系统教程
柴油发动机周围环境的变迁
为了防止全球变暖和降低废气排放，从而减少对人类健康的影响，改善车辆的燃油经济性已成为全世界亟需解决的问题。在欧洲，柴油发动机车辆是很受欢迎的，因为它的燃油经济性较好。另一方面，必须大大降低废气中所含的“氮氧化（NOx）”和“粒子状物质（PM）”，以满足废气法规的要求，而用以改善燃油经济性和降低废气的相关技术也正在积极开发中。对柴油车辆的要求：
减少废气（NOx、PM、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和烟雾）。
改善燃油经济性。·减少噪音。·提高功率输出和驾驶性能。
废气排放法规的变迁（大型车辆柴油法规）
对燃油喷射系统的要求
为了应对施加于柴油车辆的各种要求，燃油喷射系统（包括喷射泵和喷嘴）起到举足轻重的作用，因为它直接影响到发动机和车辆的性能。其中一些要求是：更高的喷射压力、最佳的
喷射率、更高精度的喷射正时控制、更高精度的喷射量控制。因此电控高压共轨柴油机在现今正逐步推广。
共轨系统特性
?共轨系统使用一种称为油轨的蓄压室来存储加压燃油，带电子控制电磁阀的喷油器可将加压燃油喷射到各个气缸中。
?由于发动机控制器控制喷射系统（包括喷射压力、喷射率和喷射正时），所以喷射系统是相对独立的，不受发动机转速或负荷的影响。
?由于发动机控制器可以将喷射量和喷射正时控制到很高的精度，甚至可实现多次喷射（一次喷射行程中有多次燃油喷射）。
?这样确保喷射压力在任何时候都是稳定的，即使在低发动机转速范围，通常可以显著减少在起动和加速期间柴油发动机排出的黑烟量。因此，废气更加清洁且废气排放减少，从而实现更高的功率输出。
A.喷射控制的特性
a.喷射压力控制
·在低发动机转速下实现高压喷射。
·优化控制，从而减少粒子状物质和NOx的排放。
b.喷射正时控制
根据驾驶情况实现最佳控制。
c.喷射率控制
在进行主喷射之前，先导喷射控制首先喷射少量燃油。
燃油共轨构成
?共轨控制系统可大致划分为以下四个方面：传感器、发动机控制器、EDU 和执行器。 A.传感器
监测发动机和泵的状况。
B.发动机控制器
从传感器接收信号，计算实现发动机最佳运行所需的正确喷射量和喷射正时，然后向执行器发出合适的信号。
C.执行器
根据从发动机控制器接收的信号，提供最佳喷射量和喷射正时。
概述：
燃油共轨系统主要由输油泵、油轨和喷油器组成。根据所使用的输油泵的不同，有以下类型。
A.HP0 型这是电装商品化的第一个燃油共轨系统。它使用HP0 型输油泵，并被安装在大型卡车和大型公共汽车上。
a.系统主要组件外观图
b.系统主要组件构成（以HP0 为例）
输油泵
A. HP0 型
a.结构和特性
·HP0 输油泵主要由传统型直列泵（两气缸）中的压送系统、控制燃油排放量的PCV （泵控制阀）、气缸识别传感器（TDC （上止点）（G）传感器）和进油泵组成。
·它通过改变凸轮的齿数来控制发动机缸数。输油泵以发动机一半的转速旋转。发动机缸数与
输油泵的压送次数之间的关系如下表所示。
通过增加凸轮齿的个数来控制发动机缸数，使用一个小型、两缸的泵单元可以实现。此外，由于此泵的压送行程数与喷射次数相同,所以油轨压力会保持平稳。
b.输油泵零部件功能
(1)进油泵
进油泵（集成在输油泵中）从燃油箱吸入燃油，然后通过燃油滤清器供给泵室。进油泵有两种类型：次摆线型和叶轮型。次摆线型进油泵的功能如下所示。凸轮轴驱动进油泵的外部/ 内部转子，使其开始转动。根据外部/ 内部转子的运动产生的空间，进油泵将燃油抽吸到吸入口，然后压送到排放口。
(2) PCV：泵控制阀PCV （泵控制阀）调节输油泵的燃油排放量，以便调节油轨压力。输油泵排放到油轨的燃油量取决于向PCV 施加电流的正时。
A)执行电路
下图所示为PCV 的执行电路。点火开关接通或关断PCV 继电器，以向PCV 施加电流。ECU 对PCV 的打开/ 关闭进行控制。它根据每个传感器发出的信号，确定提供最佳油轨压力所需的
目标供油量，并控制PCV 的打开/ 关闭正时，从而达到目标供油量。
(3) 压送机构
凸轮轴由发动机驱动，凸轮通过挺柱体驱动柱塞以压送进油泵提供的燃油。PCV 对供油量进行控制。燃油从进油泵压送到气缸，然后到出油阀。
(4) 气缸识别传感器（TDC （G）传感器）
当脉冲通过气缸识别传感器（TDC （G）传感器）时，磁阻发生变化，而且通过传感器的电压发生变化。内部IC 电路使电压的变化放大，并且输出到发动机控制器。在输油泵凸轮轴的中心有一个盘形齿轮，其上每隔60°就有一个缺口，以及一个额外缺口。因此，发动机每转两转（对于六缸发动机）该齿轮输出七个脉冲。通过将发动机侧的发动机转速脉冲和TDC 脉冲相结合，可将额外切口脉冲之后的脉冲辨认为1 号气缸。
c.输油泵工作原理
(1)输油泵燃油总流程
燃油从燃油箱被吸入到进油泵，然后通过PCV 输送到抽吸机构。PCV 将抽吸机构抽吸的燃油量调整到必要的排出量，然后燃油通过出油阀被压送到油轨。
(2)燃油排供油控制
从进油泵输送的燃油经过柱塞抽吸。为了调整油轨压力，PCV 对排放量进行控制。实际操作如下所示。
A) 每一个行程期间PCV 和柱塞的操作
a)进气行程(A)
在柱塞下降行程中，PCV 打开，同时低压燃油通过PCV 被吸入到柱塞室中。
b)预行程(B)
就在柱塞进入上升行程时，PCV 不通电并保持开启。此时，通过PCV 吸入的燃油没经过加压（预行程）而通过PCV 返回。
a)抽吸行程(C)
在获得所需排放量的最佳时机，提供电力使PCV 关闭，则返回通道关闭，同时柱塞室中的压力上升。因此，燃油流经出油阀（反向切断阀），然后被抽吸到油轨。具体情况是，PCV 关闭之后柱塞升程部分变成排放量，而且通过改变PCV 关闭正时（柱塞预行程的终点），排放量得到改变，从而使油轨压力得到控制。
a)进气行程(A)
当凸轮超过最大升程时，柱塞进入下降行程，同时柱塞室中的压力下降。此时，出油阀关闭，燃油抽吸停止。此外，PCV 由于被断电而打开，低压燃油被吸入到柱塞室。具体情况是，系统进入A 状态。
油轨
A.油轨功能和构成
·油轨的功能是向各气缸喷油器分配由输油泵加压的燃油。
·油轨的形状取决于车型，同时零部件也随之改变。
·零部件为油轨压力传感器（Pc 传感器）、压力限制器，有些车型上还有流动缓冲器和压力限制阀。
B.零部件结构和工作原理
a.压力限制器
如果压力异常高，则压力限制器打开以释放压力。如果油轨中的压力异常高，压力限制器工作（打开）。它在压力降低到一定水平之后恢复（关闭）。由压力限制器释放的燃油返回到
油箱。 b.油轨压力传感器（Pc 传感器）油轨压力传感器（Pc 传感器）安装在油轨上。它检测油轨的燃油压力，然后发送信号给发动机控制器。这是一个半导体传感器，它利用了压力施加到硅元件上时电阻发生变化的压电效应。
c.流动缓冲器流动缓冲器可降低加压管中的压力脉动，并以稳定的压力向喷油器提供燃油。流动缓冲器也可在出现燃油过度排放时（例如喷射管道或喷油器出现燃油泄漏的情况）切断燃油通道，从而防止燃油异常排放。
(1) 工作原理当高压管中出现压力脉动时，它穿过量孔产生的阻力破坏了油轨侧和喷油器侧的压力平衡，因此活塞将移到喷油器一侧，从而吸收压力脉动。正常压力脉动情况下，喷射因燃油流量降低而停止。随着通过量孔的燃油量增加，油轨和喷油器之间的压力得到平衡。结果，由于弹簧压力，活塞被推回油轨侧。但是，如果由于喷油器侧燃油泄漏等而发生异常流量状态，通过量孔的燃油就会失去平衡。这将使活塞被推动抵住底座而导致燃油通道封闭。
3-3.喷油器
A.概述
·喷油器根据ECU 发出的信号，将油轨中的加压燃油以最佳的喷射正时、喷射量、喷射率和喷射方式喷射到发动机燃烧中。
·使用TWV （双向阀）和量孔对喷射进行控制。
TWV 对控制室中的压力进行控制，从而对喷射的开始和结束进行控制。量孔可通过限制喷嘴打开的速度来控制喷射率。
·控制活塞通过将控制室压力传递到喷嘴针来将阀打开和关闭。
·当喷嘴针阀打开时，喷嘴将燃油雾化并进行喷射。
多次喷射是指为了降低废气排放和噪音，在不改变喷射量的情况下，用一到六次喷射来完成主喷射。
B.喷油器工作原理
喷油器通过控制室中的燃油压力来控制喷射。TWV 通过对控制室中的燃油泄漏进行控制，从而对控制室的燃油压力进行
控制。TWV 随喷油器类型的不同而改变。
a. 无喷射
当TWV 未通电时，它切断控制室的溢流通道，因此控制室中的燃油压力和施加到喷嘴针的燃油压力为同一油轨压力。从而，喷嘴针阀由于控制活塞的承压面和喷嘴弹簧力之间的差别而关闭，燃油未喷射。对于X1 型，外部阀被弹簧力和外部阀中的燃油压力推向座，从而控制室的泄漏通道被切断。对于X2/G2 型，控制室出油量孔直接在弹簧力作用下关闭。
b. 喷射
当TWV 通电开始时，TWV 阀被拉起，从而打开控制室的溢流通道。当溢流通道打开时，控制室中的燃油流出，压力下降。由于控制室中的压力下降，喷嘴针处的压力克服向下压的力，喷嘴针被向上推，喷射开始。当燃油从控制室泄漏时，流量受到量孔的限制，因此喷嘴逐渐打开。随着喷嘴打开，喷射率升高。随着电流被继续施加到TWV，喷嘴针最终达到最大升程，从而实现最大喷射率。多余燃油通过如图所示的路径返回到燃油箱。
c. 喷射结束
TWV 通电结束时，阀下降，从而关闭控制室的溢流通道。当溢流通道关闭时，控制室中的燃油压力立即返回油轨压力，喷嘴突然关闭，喷射停止。
C.喷油器驱动电路
为了改善喷油器的敏感度，将驱动电压变为高电压，从而加速电磁线圈磁化和TWV 响应。ECU 中的EDU 或充电电路将各自蓄电池电压提高到大约100V，维持电压12.8 V，它通过ECU 发出的驱动喷油器的信号而施加到喷油器上。
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。
柴油机共轨系统 [来源：本网讯 2006/12/26] （日）伊藤泶次古田克则 【摘要】虽然柴油机热效率高，但排放法规的强度也在逐年增加。为此，近年来，具有高度柔性控制的、能进行超高压喷射的共轨系统已逐渐成为主流。介绍了共轨系统的结构、运行、特性及其主要部件??供油泵和喷油器的技术和未来发展趋势。 1 前言 与汽油机相比，柴油机热效率高，也就是说在燃油耗方面占有优势，因此在热衷环保的欧洲，柴油车占据汽车总产量的40%。另一方面，从防止大气污染的观点出发，颗粒（PM）和NOx的排放法规日趋严格，为了应对严格的排放法规，就必须实现燃油的高压喷射化和高度的喷油控制。 本文介绍在近年来可实现超高压喷射且控制自由度高的共轨喷油系统中供油泵和喷油器的 相关技术及其今后的发展动向。 2 共轨系统的构成、运行及特征 图1以日本DENSO公司第二代共轨系统为例示出了系统构成图，图2为系统构成部件的照片。其主要部件为：供油泵（生成高压燃油）、共轨（蓄积高压燃料）、喷油器（喷射燃油）以及控制这些部件的ECU和检测发动机运行状态的各种传感器。共轨系统是把在供油泵中生成的高压燃油蓄积在共轨中，然后通过喷油器中的执行器决定喷油开始和结束的电控燃油喷射系统。 图1 共轨系统构成 图2 系统构成部件 共轨系统的第一个特征是可以实现高压喷射而与发动机的转速无关，燃油喷雾可实现微粒化，从而促进燃油和空气的混合。因此可以实现更完全的燃烧，降低排气中的PM。为了实现这样的超高压喷射，产生高压的供油泵和蓄压的共轨必不可少。 第二个特征是实现了以往喷油系统不能实现的一个燃烧循环中的多次喷油，也提高了燃烧控制自由度。 第三个特征是由于可以修正喷油量，所以喷油精度高。因为考虑到燃油耗和降低排放，所以提高喷油器的喷油控制精度很重要。最近的研究表明，预喷射的喷油量越小，PM和NOx之间的折衷就越弱，为了实现高精度的多次喷射，装有高速执行器的喷油器不可或缺。 3 共轨系统构成部件 以下详细介绍构成上述共轨系统的基本部件：供油泵和喷油器。 3.1 供油泵 如图3的产品发展历史所示，第一代供油泵为卡车用的、以直列式喷油泵为基础的HP0泵，以及乘用车用的、以分配型喷油泵为基础的HP2泵。乘用车用的HP2泵利用电磁阀实现进油量调整，并采用了在分配型喷油泵上卓有成效的内凸轮。HP2泵最大压力为145 MPa，而比这更高的压力对传统的内凸轮方式而言已达到极限。为此，如图4所示，第二代供油泵把柱塞的驱动结构由滚子机构改为平面滑动机构，降低了驱动部分的面压，以实现180 MPa的超高压喷射。进而，作为对应180 MPa 超高压喷射的另一项技术，在采用上述压力供给机构的同时，在柱塞的滑动面上涂覆陶瓷涂层，进行
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。 一旦传感器检测到某些参数或状态超出了设定的范围，电控单元会存储故障信息，并且点亮仪表盘上的指示灯（向操作人员报警），必要时通过电磁阀自动切断油路或关闭进气门，减小柴油机的输出功率（甚至停止发动机运转），以保护柴油机不受严重损坏——这是电子控制系统的故障应急保护模式
★柴油机共轨式电控燃油喷射技术产生的背景: 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置的不同而变化的。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。 ★什么是共轨技术？ 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。
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 -
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。
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]。
. . .. 浅析柴油机电控共轨喷油系统 作者：徐轲 工作单位：华立工程机械有限责任公司 二〇一三年十月
浅析柴油机电控共轨喷油系统 华立工程机械有限责任公司徐轲 摘要：随着汽车工业的快速发展，柴油机以其卓越的燃油经济性被广泛的使用在汽车及工 程车辆上，从20世纪50年代中期开始，汽车的排放物对大气的污染也日趋严重。人们对柴油机进一步降低能耗、减少废气排放、降低噪音等方面的要求越来越高。电控高压共轨喷油系统的出现满足了上述要求，并得到迅速推广和使用。本文将以图文结合的形式简述电控共轨喷油系统的特点，分析电控共轨喷油系统的构造与工作原理，并结合案例进行分析总结。 关键词：柴油机电控高压共轨喷油系统常见问题维护 1 引言概述由于柴油机的负荷和转速调节是在没有进气节流的情况下直接通过改变喷油量来达到的，因此喷油系统必须以50-160Mpa的恒定压力将雾化良好的燃油喷入柴油机气缸，并形成均匀的可燃混合气，其间喷油量的计量必须尽可能精确，对喷油过程中喷油压力，喷油时刻和喷油次数的控制必须非常灵活，而且必须能够随运转工况而任意变化。继续沿用了机械调节式的喷油系统、喷油压力较低而控制功能有限的电子控制分配泵系统和无法保持压力恒定的喷嘴泵系统已不能满足这些要求，而满足这些要求的新型的电控共轨喷油系统成为了最佳选择。 电控共轨喷油系统的出现使柴油机的动力性、经济性、排放性能大幅度提高，并得到了迅速推广和使用。了解、掌握电控共轨喷油系统对维修人员有着重要的意义，下面将以沃尔沃D6E、D7E柴油机电控共轨喷油系统为例对电控共轨喷油系统的结构特点、工作原理进行介绍，并结合案例案进行分析总结。 2正文沃尔沃D6E、D7E发动机电控共轨喷油系统主要由燃油输送泵、高压燃油泵、共轨组件（油轨、限压PRV阀、油轨压力传感器）、ECU、油量控制FCV阀、喷油器及发动机传感系统等组成（如1-1图）
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
船用电控共轨柴油机的最新技术特点和管理 [摘要]阐述了电控共轨柴油机的工作过程和特点，着重分析比较两大主流机型（SulzerRT-flex和MAN-B＆WME／ME-C）。通过与传统型柴油机在性能和结构上的比较，介绍了电控柴油机的优点，探讨船用柴油机电子喷射燃油系统的运行管理措施，指出电控共轨燃油喷射系统NOx排放可完全符合MARPOL73／78国际防污公约的最新要求，从而进一步改善船舶柴油机的经济性、可靠性。这是船用柴油机的发展方向。 1.前言 随着科学电子技术迅猛发展，微型计算机已越来越广泛地应用在船舶动力控制和监测中。为了提高燃油经济性、降低排放要求、提高可靠性和操作的灵活性，实现适时调节，电控共轨柴油机已成为发展的必然趋势。经过各大厂商的不懈努力，全电控型的柴油机终于在2003年研制成功并得到实船验证，这标志着柴油机的发展经历了又一次质的飞跃。 2.传统柴油机和电控型柴油机的区别。 传统的柴油机是由调速器控制其喷油量，由凸轮控制其喷油定时、进排气等过程，能使柴油机在额定工况下实现性能的优化。但是当柴油机的工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化，凸轮轴磨损或者机械间隙改变导致喷油正时、喷油速率、配气正时、气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值时，均会影响柴油机经济性能。 船用柴油机工作过程的燃烧效率，燃油消耗以及废气排放污染，一直是人们关注的问题。根据国际海事组织《MARPOL73／78公约》的规定对船舶柴油机NOx 的排放进行了严格的限制。而控制其最有效的手段是降低最高燃烧温度及控制燃气在高温下停留的时间。 电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。 3.电控共轨型柴油机 3.1目前两种主流智能型船用柴油机的比较 W?rtsil?公司SulzerRT-flex系列柴油机采用的共轨系统和MAN-B&W公司的ME／ME-C系列柴油机采用的电控燃油喷射系统，具有一定的差别：（1）油轨方面。SulzerRT-flex机型的公共油轨有两个，一是20MPa的滑油，它的作用是因为电子控制系统中所输出的能量有限而作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置；二是100MPa的重油，它作为柴油机的燃料油，在油轨中等待喷射。而MAN-B&WME机型的公共油轨仅一个20MPa滑油，它作为动力油使用。轨压上的差别很大程度上取决于油轨的密封技术，因此对油轨的管理就要区
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
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
柴油发动机的电控系统 柴油机电控系统以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号，参照由试验得出的柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时MAP来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时，然后通过执行器进行控制输出。 柴油机电控系统概述 【任务目标】 （1）柴油机电控技术的发展。 （2）柴油机电控技术的特点。 （3）柴油机电控系统的基本组成。 （4）应用在柴油机上的电控系统。 【学习目标】 （1）了解柴油机电控技术的发展。 （2）了解柴油机电控技术的特点。 （3）了解柴油机电控系统的基本组成。 （4）掌握应用在柴油机上的电控系统。 柴油机电控技术的发展 1.柴油机电控技术的发展 1）柴油机技术的发展历程 柴油用英文表示为Diesel，这是为了纪念柴油发动机的发明者――鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）如图8-1所示。 狄塞尔生于1858年，德国人，毕业于慕尼黑工业大学。1879年，狄塞尔大学毕业，当上了一名冷藏专业工程师。在工作中狄塞尔深感当时的蒸气机效率极低，萌发了设计新型发动机的念头。在积蓄了一些资金后，狄塞尔辞去了制冷工程师的职务，自己开办了一家发动机实验室。 针对蒸汽机效率低的弱点，狄塞尔专注于开发高效率的内燃机。19世纪末，石油产品在欧洲极为罕见，于是狄塞尔决定选用植物油来解决机器的燃料问题（他用于实验的是花生油）。因为植物油点火性能不佳，无法套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉灶，提高内燃机的压缩比，利用压缩产生的高温高压点燃油料。后来，这种压燃式发动机循环便被称为狄塞尔循环。
高压共轨燃油系统主要部件介绍 一、前言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。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。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NOx ，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ROBERT 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、高压共轨燃油喷射系统主要部件介绍图1 为高压共轨电控燃油喷射系统的基本组成图。它主要由电控单元、高压油泵、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，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 此主题相关图片如下： 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。bosch 公司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达135Mpa 的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮，使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的1/9 ，负荷也比较均匀，降低了运行噪声。该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在喷油量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。日
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
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
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、
第二节柴油机电控共轨技术 一、柴油机电控共轨系统简介 图8-44是博世公司生产的第一代高压电控共轨燃油系统。 图8-4 BOSCH 第一代高压电控共轨燃油系统 该系统的主要特点： 共轨压力为135 MPa；2、可实现预喷射；3、可实现闭环控制； 4、可用于3-8缸轿车柴油机； 5、排放可达欧3排放标准。 图8-45是日本电装公司开发的适用于轿车柴油机的高压电控共轨系统。 第一代电控共轨系统基本上是采用高速电磁阀作为执行器，承受的最高油压及系统的效率受到了限制，为了解决这一难题，许多公司正在开发采用压电晶体的电控共轨燃油系统。 图8-46是ECD-U2共轨系统在汽车上的实际布置图
电控共轨系统的特点可以概括如下： (1)自由调节喷油压力（共轨压力）：利用共轨压力传感器测量共轨内的燃油压力，从而调整供油泵的供油量。 (2)自由调节喷油量：以发动机的转速及油门开度信息等为基础，由计算机计算出最佳喷油量，通过控制喷油器电磁阀的通电、断电时刻及通电时间长短，直接控制喷油参数。 (3)自由调节喷油率形状：根据发动机用途的需要，设置并控制喷油率形状：预喷射、后喷射、多段喷射等。 (4)自由调节喷油时间：根据发动机的转速和负荷等参数，计算出最佳喷油时间，并控制电控喷油器在适当的时刻开启，在适当的时刻关闭等，从而准确控制喷油时间。 在电控共轨系统中，由各种传感器——发动机转速传感器、油门开度传感器、温度传感器等，实时检测出发动机的实际运行状态，由ECU根据预先设计的计算程序进行计算后，定出适合于该运行状态的喷油量、喷油时间、喷油率等参数，使发动机始终都能在最佳状态下工作。 德国博世公司和日本电装公司的研究结果均表明：在直喷式柴油机中，采用电控共轨式燃油系统与采用普通凸轮驱动的泵管嘴系统相比，电控共轨系统与发动机匹配时更加方便灵活。其突出优点可以归纳如下： （1）广阔的应用领域（用于轿车和轻型载货车，每缸功率可达30kW，用于重型载货车以及机车和船舶用柴油机，每缸功率约可达200kW左右）。 (2)更高的喷油压力，目前可达140 MPa，不久的将来计划达到180Mpa。 (3)喷油始点、喷油终点可以方便地改变。 (4)可以实现预喷射、主喷射和后喷射，可以根据排放等要求实现多段喷射。