柴油机电控高压共轨喷油系统的应用
王 静1，余世林1，石莉莉2，吴 颖1
（1.中国人民解放军镇江船艇学院，江苏 镇江 212003；2.镇江出入境检验检疫局，江苏 镇江 212003）
摘 要：燃油喷射系统作为柴油机的“心脏”，其性能好坏直接影响柴油机的性能和工作可靠性。随着人们对柴油机智能化、强度化、经济性和排放性的要求越来越高，燃油喷射系统的研究也越来越受到重视。未来柴油机必须满足更严格的排放法规，而高压共轨系统具有高度的控制灵活性，其已成为降低柴油机排放的主要核心技术之一。为此，介绍了这种喷油系统的构成、工作原理、特点和现状。 关键词：动力机械工程；柴油机喷油系统；应用；高压共轨；电控
中图分类号：TK421+.44 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2006)12—0211—04
0 前言
目前，燃油喷射系统正朝高喷射压力、高喷射率和电控等方向发展。由于微电子技术的长足发展大大促进了柴油机电控技术的发展，同时世界范围内石油能源日渐枯竭和严重的环境污染对柴油机的燃油经济性和排放指标提出了日益严格的要求[1]，因而电控技术以及共轨系统在柴油机上的应用日趋广泛。
1 柴油机电控喷油系统的发展方向
柴油机电控喷油系统的发经历了第一代电控喷油系统（位置控制式）、第二代电控喷油系统（时间控制式）和第三代电控喷油系统（时间-压力控制式）3个阶段。随着柴油机电控技术的不断发展与完善，出现了多种型式的电控喷油系统[1]。各种电控燃油喷射系统的性能比较如表1所示，从中可以看出电控共轨式喷油系统的优越性。
表1 电控喷油系统的性能比较
喷油系统 最高
压力 喷射压力不受转速制约
喷射压力不受负荷制约
喷射正时的柔性控制
减少驱动功率
小油量喷射 快速断油燃油 经济性 喷油速率及预喷射等的柔性控制
综合评价电控泵一管 一嘴系统 1 0 0 1 1 2 1 1 1 8 电控泵喷 嘴系统 3 0 0 2 1 2 1 1 2 12 电控单体 泵系统 3 0 0 2 1 2 1 1 2 1 电控中压 共轨系统 3 3 0 3 3 1 1 3 2 19 电控高压 共轨系统
3
3
3
3
3
3
3
3
3
27
注：0-差，1-一般，2-中等，3-较好。
目前，国外许多大型柴油机开发公司都在着重研究电控共轨式喷油系统。电控共轨式喷油系统分
为中压共轨和高压共轨两大类，两者的性能比较如表2所示。
表2 电控共轨式喷油系统的性能比较
从表2可以看出，电控高压共轨喷油系统具有更大的优势。可见，电控共轨式喷油系统尤其是电控高压共轨喷油系统已成为柴油机燃油喷射系统的发展趋势。
性能比较
高压共轨系统
中压共轨系统
优 点
·喷油器结构简单
·在电磁阀处仅有小的控制电量 ·喷油过程形状易于控制 ·容易实现预喷油 ·有可能达到非常高压的喷油压力 ·仅在必要的部位有高压
·仅需要中等压力水平的输油泵 ·工作油与燃油分离
缺 点
·有许多零件在高压下工作 ·需要高压输油泵
·喷油过程形状控制受到限制 ·喷油器的安装尺寸大 ·安装费用成本高
收稿日期：2005-12-30
作者简介：王 静（1980-），男，江苏扬州人，助教，（E-mail）
wycherry@https://www.doczj.com/doc/c74606960.html,。
通讯作者：余世林（1973-），男，安徽太湖人，副教授，硕士。
图2 高压共轨喷油系统的功能及效果
图1 高压共轨喷油系统的基本组成
9 2 电控高压共轨喷油系统的构成及特点
2.1 系统构成
电控高压共轨燃油喷射系统（如图1所示）主要由电控单元(ECU)、高压油泵、共轨管、电控喷油器、各种传感器及管理软件等组成[2]。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将高压燃油加压送入油轨。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，电控单元(ECU)从预设的MAP 图中找到合适的喷油定时和喷油持续期，控制喷油器电磁阀的开闭，从而控制喷油定时和喷油量[3]。
2.2 系统特点
高压共轨喷油系统可实现传统喷油系统无法实现的功能，其功能及效果如图2所示。
高压共轨喷油系统具有以下优点：
1) 共轨系统中喷油定时与喷油压力都可以独立控制，喷油压力不依赖于转速，因而在宽广的运行区域内都可以进行高压喷射(喷射压力达120M～200MPa 以上)。
2) 共轨系统具有高精度控制预喷射的能力，可控制喷油速率变化，实现预喷射和多次喷射。控制喷油正时，配合高的喷射压力，既可降低柴油机排气中的NO x 和PM 成分，改善低温启动性及降低燃烧
噪音，又能保证优良的动力性和经济性。
3) 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，各缸供油不均匀现象可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放[3]。
3 国外电控高压共轨喷油系统的应用
3.1 日本的ECD-U2系统
日本电装（Nippondenso）公司开发的ECD-U2高压共轨系统由高压油泵、共轨管、喷油器、ECU 和传感器群组成，如图3所示。
该系统高压喷油泵为电磁阀PCV （油泵控制阀）2缸直列泵，如图4所示。 1.接头 2.外开型电磁阀 3.柱塞套 4.柱塞 5.柱塞弹簧
6.挺柱体
7.三次工作凸轮
8.溢流阀
9.出油阀
图4 ECD-U2系统的高压喷油泵
凸轮为近似三角形，避免了在常规直列泵上由于溢流而造成的高压燃油损失或浪费，降低了驱动功率的消耗。其高压油泵的供油定时与燃油的喷油同步，不会发生供过于耗或不足的情况，因此共轨管内的油压是稳定的。由于油泵液压活塞面积比针阀面积大得多，因此在喷油结束时依靠很大的液力作用使针阀急速落座，实现了喷油过程的快速切断。Δ型喷油率是利用喷油器中设在三通阀和液压活塞
1 2 3 4 5 6 7
图3 ECD-U2系统示意图
附加信息ECU
三通阀命令脉冲 1
回油
3
5
6
1.燃油压力传感器
2.三通阀
3.单向量孔
4.液压活塞
5.常规喷油嘴
6.喷油器
7.高压喷油泵
8.气缸检测器 9.泵控制阀（PCV）
发动机转速及 凸轮转角
8
泵控制脉冲
共轨管
9
发动机负荷
2
7
低压
低压
图6 Unijet 系统高压供油泵
之间的单向节流孔（OWO）阻尼控制室的压力下降过程实现的，所以选用合适的节流孔直径和共轨压力可以获得适合燃烧过程的最佳喷油率形状。另外，通过改变控制室的压力，还可以实现靴型喷油和预喷油[1]。
3.2 意大利的Unijet 系统
意大利Fiat 集团的Unijet 高压共轨系统主要由带压力调节器的高压供油泵、各种油道压力传感器、电液控制喷油器和ECU 组成，如图5所示。
1.一个柱塞驱动阀
2.压力调节器
3.3 英国LDCR 系统
英国Lucas Varity 公司的LDCR 型高压共轨系统由带高压油压力调节器和进油计量阀的高压供油泵、各种压力传感器、电控喷油器和ECU 组成如图
7所示。
该系统高压供油泵（如图8所示）采用内凸轮环及径向柱塞设计，由两对两两间隔为90°的分立柱塞副供油，每转能产生8次进油和压油，所以可产生较大的供油量并减小了驱动轴的峰值扭矩和共轨内的压力波动。通过安装在高压供油泵进油口的电磁进油计量阀来控制共轨压力，具有经济性好的优点；同时，在整个转速范围内燃油流量较小，降低了燃油箱的燃油温度。由于喷油器采用电子液压控制，其电磁阀非常小，反应极快，对喷油量的控制精度高，利于预喷油，因此在整个速度范围内，主喷油前都可产生预喷油，减少了燃烧噪声[1]。
1.共轨压力传感器
2.共轨
3.电子控制喷油器
4.ECU
5.传感器
6.执行器
7. 输油泵
8.油箱
9.滤清器 10.高压泵
图7 LDCR 型高压共轨喷油系统
柱体
油孔
4000共轨管、该系统可任意调整喷油始点、喷油量和喷油压力，其喷油量是通过高压径向柱塞泵（如图10所示）的行程利用率来控制的。在泵的进油口装有节流阀，通过其截面确定泵的输送流量，克服了旧式喷油泵中采用柱塞斜边控制时存在的高压侧液压效率低与低压侧有穴蚀的问题。电子控制的喷油器可以灵活
5.压力传感器
6.废气再循环执行器
7.涡轮增压器执行器
8.电热塞控制元件
9.电动泵 10.电控装置 11.空气流量计 12.大气压力传感器 13.增压压力传感器 14.空气温度传感器 15.水温传感器 16.汽车速度传感器 17.发动机相位传感器
18.发动机转速传感器 19.离合器开关 20.制动开关
21.替
怠速开关的加速位置传感器 22.电子液压喷油器 图5 Unijet 喷油系统
图10 高压径向柱塞泵
图9 4000系列8缸发动机高压共轨喷油系统
控制喷油始点和喷油量。喷油始点的喷油率陡度与针阀关闭过程完全无关，它可通过进出节流截面的比例关系来确定[1]。
1.压力传感器
2.带压力调节系统的高压泵
3.燃油入口(低压)
4.发动机控制装置
5.转角传感器
4 结束语
由于能够节省能源和降低排放，电控喷射技术在柴油机中已经得到了广泛的应用，而共轨喷射技术的应用实现了柴油机发展史上的一大飞跃。在国内，电控共轨喷射系统的研究起步较晚，尽管现在已经有了很大的进展[2]，但同国外相比，仍然存在着一定的差距。将来，随着传感器技术、电控技术及软件技术的进一步发展，加上共轨喷射系统本身零部件的不断改进，柴油机的经济性、动力性及排放性能将得到进一步改善[2]。因此，全电子控制的
高压共轨燃油喷射系统必将是柴油机喷射系统的主要发展方向。 参考文献：
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开发[J].内燃机工程,2002,23(1):1-4.
Application Status of Electronically Controlled High Pressure Common Rail
Fuel Injection System in Marine Diesel Engines
WANG Jing 1，YU Shi-lin 1，SHI Li-li 2，WU Ying 1
（1.Zhenjiang Watercraft College of PLA, Zhenjiang 212003, China; 2.Zhenjiang Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau of P.R.C, Zhenjiang 212003, China)
Abstract: The fuel injection system is regarded as the heart of diesel engine. Its performance directly influences the performance and working reliability of diesel engine. Following with improvement of requirements for the intelligence, intensity, economy and emission of diesel engine, the research on the fuel injection system is more and more important. For meeting the more serious exhaust requirements of diesel engine in the future, common rail system has became one of the key technologies in reducing the diesel exhaust because of its flexibility in control. This paper presents the structure, the operating principle, the features and the application status of this fuel injection system.
Key words: power and machinery engineering; diesel engine fuel injection system; application; high pressure common rail; electronic control
3
2
1
4
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。
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
柴油机电控系统维修
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柴油机电控系统 柴油机电控技术的发展 在柴油机的电子控制系统中，最早研究并实现产业化的是电子控制柴油喷射系统，到目前为止已经经历了三代变化： 1. 第一代电控柴油喷射系统：位置控制式。 2. 第二代电控柴油喷射系统：时间控制式。 3. 第三代电控柴油喷射系统：高压共轨式系统。 柴油机电控燃油喷射系统的特点 1.提高发动机的动力性和经济性 2.降低氮氧化物和微粒的排放 3.提高发动机运转稳定性 4.改善低温起动性 5.控制涡轮增压 6.适应性广 7.控制精度高、响应快 柴油机电控系统的功能 1. 燃油喷射控制 2. 怠速控制 3. 进气控制 4. 增压控制 5. 排放控制 6. 起动控制 7. 巡航控制 8. 故障自诊断和失效保护 9. 柴油机与自动变速器的综合控制 柴油机电控燃油喷射系统的基本组成 传感器 传感器是柴油机实现电控的关键技术之一，其作用是感知和检测发动机与车辆的运行状态，并将检测结果转换成电信号输送给ECU。柴油机电控燃油喷射系统所用的传感器多数与汽油机电控系统相同。在柴油机电控系统中常用的传感器有压力传感器、温度传感器、位置传感器、转速传感器、空气流量传感器及氧传感器等。此外，在电控系统中还有开关量采集电路，用于检测空调、离合器、挡位、制动、巡航控制等开关量的状态信息。所有的信息经过电控单元的信号采集模块处理后送到发动机电控单元，作为发动机控制的依据。
柴油机电控单元 执行器 执行器主要是接收ECU传来的指令，并完成所需调控任务。不同柴油机电控燃油喷射系统的执行元件有很大差异，如电控直列泵[b1] 和分配泵中的线性螺线管，电控单体泵和泵喷嘴中的电磁阀，电控共轨系统中的PCV阀和喷油器电磁阀，以及空气系统控制中的各种阀门控制器等。执行器的水平决定了最终柴油机能够达到的性能。 第一代位置控制式电控燃油喷射系统 位置控制式直列柱塞泵 位置控制式电控分配泵系统 第一代位置控制式电控燃油喷射系统的控制特点 位置控制式直列柱塞泵 ECU根据加速踏板位置传感器信号（即负荷信号）和柴油机转速信号，并参考供油齿条位置、冷却液温度、进气压力等传感器信号，按内存控制程序计算供油量和喷油提前角控制参数值，再通过ECU中行程或位置伺服电路，使电子调速器内的线性螺线管控制喷油泵供油齿条的行程或位置。 1. 喷油量的控制 线性螺线管安装在原喷油泵供油齿条的一端，螺线管中的铁心与喷油泵的供油齿条连成一体。当控制电流通过螺线管时，产生一个作用在铁芯上的与螺线管中电流成正比的电磁力，推动油量调节齿杆移动，当推力与复位弹簧力平衡时，齿杆就停留在某一位置上。齿杆位置传感器将信号传给ECU，ECU根据齿杆的实际位置和预定位置间的偏差量，发出改变输入螺线管电流的驱动信号就能精确控制齿杆的位置，从而改变喷油量 位置控制式直列柱塞泵电子调速器结构
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
★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。
1.1电控燃油喷射系统发展历程简介 1934年德国研制成功第一架装用汽油喷射发动机的军用战斗机。第二世界大战后期，美国开始采用机械式喷射泵向气缸内直接喷射汽油的供油方式。 1952年，曾用于二战德军飞机的机械式汽油喷射技术被应用于轿车，德国戴姆乐-奔驰(Daimler-Benz)300L型赛车装用了德国博世(Bosch)公司生产的第一台机械式汽油喷射装置。它采用气动式混合气调节器控制空燃比，向气缸直接喷射。 1957年，美国本迪克斯(Bendix)公司的电子控制汽油喷射系统问世，并首次装于克莱斯勒(Chrysler)豪华型轿车和赛车上。 由于汽油喷射系统比起化油器来，计量更精确、雾化燃油更精细、控制发动机工作更为灵敏，因此，在经济性、排放性、动力性上表现出明显的优势。人们的注意力越来越集中在汽油喷射系统上。 1967年，德国博世公司研制成功K-Jetronic机械式汽油喷射系统，并进而成功开发增加了电子控制系统的KE-Jetronic机电结合式汽油喷射系统，使该技术得到了进一步的发展。1967年，德国博世公司率先开发出一套D-Jetronic全电子汽油喷射系统并应用于汽车上，于20世纪70年代首次批量生产，在当时率先达到了美国加利福尼亚州废气排放法规的要求，开创了汽油喷射系统的电子控制的新时代。 D型喷射系统在汽车发动机工况发生急剧变化时，控制效果并不理想。 1973年，在D型汽油喷射系统的基础上，博世公司开发了质量流量控制的L-Jetronic型电控汽油喷射系统。之后，L型电控汽油喷射系统又进一步发展成为LH-Jetronic系统，后者既可精确测量进气质量，补偿大气压力，又可降低温度变化的影响，而且进气阻力进一步减小，使响应速度更快，性能更加卓越。 1979年，德国博世公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的Motronic数字式发动机综合控制系统，它能对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等方面进行综合控制。 为了降低汽油喷射系统的价格，从而进一步推广电控汽油喷射系统，1980年，美国通用(GM)公司首先研制成功一种结构简单价格低廉的节流阀体喷射(TBI)系统，它开创了数字式计算机发动机控制的新时代。TBI系统是一种低压燃油喷
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
柴油机燃油喷射系统的技术发展 摘要利用先进的电子技术、高频高速电磁阀技术，能够自由控制喷油量、喷油压力、喷油正时和喷油(速)率的柴油机电控喷射技术，目前正迅速推广和普及。我国威孚公司和德国Bosch公司的技术合作，将使我国柴油机设计、制造和技术使用进入一个新的历史时期。本文利用简短的文字和资料描述了柴油机燃油喷射技术的发展过程及其技术内涵。关键词电子技术自由控制柴油机燃油发射 20世纪，柴油机技术发展史上经历了三次重大的飞跃:机械式燃油系统、中冷增压和电控喷射。 20世纪60年代后期，瑞士的Hiber教授研制了柴油机电控共轨系统的“原型”，其后以瑞士工业大学的Ganser教授为中心对电控共轨系统进行了一系列的研究。从20世纪70年代开始，鉴于柴油机有害气体排放严重污染自然环境、石油资源的有限开采和利用，人们主动而有效地利用电子技术、计算机技术、传感技术和控制理论推动柴油机燃油喷射技术的发展。1995年末，日本电装公司将ECD- U2型电控共轨系统成功的应用于载重汽车用柴油机上并批量生产，“从此开始了柴油机电控共轨燃油系统的新时代”，随后，德国的Bosch公司、美国的Cummiese公司、瑞典的Volvo公司、意大利的 Fiat 公司和日本五十铃公司等相继将自行开发的分别用于轿车、载重汽车和工程机械的电控共轨系统柴油机投放市场。目前，柴油机电控喷射技术正迅速推广和普及，其技术水平也日趋成熟，总的发展趋势是由位置控制向时间控制过渡、由模拟控制向数字控制过渡。 1 问题的由来 1.1 柴油机的负面效应众所周知，柴油机因其压缩比大，故动力性和燃料使用经济好、且故障少、功率范围宽。但同时带来振动噪声大和氮氧化物(Nox)、颗粒排放(主要成分是碳烟)污染环境的缺点。 1.2 能源危机 1973年和1979年两次波及全世界的石油危机，使人们意识到石油资源的有限性和可利用的时间短的问题。另据资料表明(见图1)， 图1 全世界石油生产量预测 2013年世界石油最高产量为320亿桶/年，2050年将急剧衰减到60亿桶/年，与快速增加的柴油机年保有量形成明显的巨大的反差。 1.3 城市空气质量下降随着人们生活水平的提高，希望人居城市的生活环境有所改善。但与此相反，城市空气质量普遍下降并有恶化的趋势。究其原因，主要是发动机废气有害成分的大量排放(约占50%)。由上述可见，当今柴油机技术中迫切需要解决的问题是:减少其废气中的有害成分;减少柴油消耗。
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
一、填空题 1.常用的加速踏板位置传感器有_____________ 、___________。 2.差动电感式加速踏板位置传感器主要由________、 _________和 _________等组成。 3.在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU以柴油机___________ 和 ___________作为主控制信号，按设定的程序确定最佳的供油速率和供油规律。 4.柴油机的怠速控制主要包括_______________和 _____________________的控制。 5.柴油机的起动控制主要包括______________ 、____________ 、____________控制。 6.___________、 ___________是影响柴油机动力性和经济性的重要因素。 7.柴油机电控系统中，进气控制主要包括__________、 __________、 _________控制。 8.柴油机中的燃油温度传感器一般采用的是________________。 9. 第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以_____________或 _____________为特征。 10. “位置控制”的直列柱塞泵供油量控制一般采用___________电磁阀。 11.柴油机电控系统的控制模式可分为___________、 ___________、 ________三大类。 12.柴油机执行器中所使用的执行电器主要有__________、 _________ 、_________ 、________和力矩电机等。 13.最早的柴油机电控燃油喷射系统就是以_______________为基础改造的。 14.加速踏板位置传感器用以检测____________________信号。 15.发动机负荷信号和_____________信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角。 16.柴油机电子控制系统的执行器由____________ 、_____________两部分组成。 17.最佳喷油提前角受____________、 __________ 、__________燃油温度、进气温度、及压力等多种因素的影 响。 18.柴油机电控系统是由______________、 ____________ 、___________三部分组成。 19.在装用电子调速器的柱塞泵电控系统中，喷油量控制是由ECU通过控制_____________来实现的。 20.直流电动机式电子调速器主要由___________、 ____________ 和控制杆等组成。 21.电动助推器实际上就是直线运动的__________________。 22.控制杆位置传感器安装在______________内，用来检测___________的位置。 23. 第二代柴油机电控燃油喷射系统包括_______________燃油喷射系统；________________燃油喷射系统和 _____________________燃油喷射系统。 24.直列柱塞泵供油正时电控系统的两个电磁阀分别安装在___________________中。 25.直列柱塞泵供油正时电控系统的转速传感器安装在________________________上。 26.直列柱塞泵常用的正时控制器为___________________。 27.电控柴油机燃油喷射控制主要包括______________控制；______________控制； __________________控制等。 28. 柱塞泵正时控制器的组成主要由_______、 _______ 、________、 ________、 ________、调整弹簧等组成。 二、判断题 1.柴油电控系统能在不同工况及工作条件下对喷油量进行校正补偿。（） 2.对于不同用途、不同机型的柴油机，柴油机电子控制系统应有较强的适应性。（） 3.着火正时传感器检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。（） 4.柴油机电控燃油喷射系统一般对供油量采用开环控制。（） 5.在不同柴油机电控燃油喷射系统中，供油正时和供油量的执行元件是不同的。（） 6.在多缸柴油机工作时，由于喷油量控制指令值一定，所以各缸喷油量就一定。（） 7.喷油提前角对柴油机的动力性、经济性及排放影响很大。（） 8.柴油机是压燃式，发动机在低温条件下着火相当困难。（） 9.柴油机的排放控制主要是废气再循环控制。（）
电控高压共轨柴油发动机原理及特点
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
柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介 柴油机电控技术的发展 柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。 柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）
第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统） 优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。 缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。 第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统） 改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间－压力控制”或“压力控制”。 特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。 ●柴油机电控燃油喷射系统的优点 1.改善低温起动性。 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 2.降低氮氧化物和烟度的排放。 采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。 3.提高发动机运转稳定性。 4.提高发动机的动力性和经济性。 采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。 5.控制涡轮增压。 柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 6.适应性广。
第八节电控共轨柴油机一例 一、慨述 五十铃FORWARD型中型系列卡车从1994年全面改型以后，一直受到市场的好评。其中的6HK1-TC型发动机(图3—239)采用日本电装公司的ECD-U2型电控共轨燃油系统，是比较具有代表性的电控共轨柴油卡车之一。以此为实例，简要介绍中型柴油机卡车用电控高压共轨式燃油系统的全貌。 关于ECD-U2系统的部分零部件已在专项内容中介绍，此处从略。未作具体介绍的内容尽可能列出，给出一个关于电控共轨燃油系统的整体概念。 6HK1-TC型发动机满足1998年日本国内的排放法规。当时的法规值为： NOx(氮氧化物) 4.5g/(k W.h) PM(微粒，Particulate Matter) 0.25g/(k W·h) 黑烟25% CO（一氧化碳）7.4g/(k W·h) HC（碳氢化合物） 2.9g/(k W·h) 二、结构和参数 6HK1-TC型发动机采用的ECD-U2电控共轨燃油系统的主要参数如表3—35，重要特性曲线如图3—240所示。 三、电控共轨柴油机的特点 与采用普通机械式燃油系统的柴油机相比，电控共轨柴油机有如下重要的不同之处
图3-239 6HK1-TC型发动机的结构变更 (1)用供油泵代替了原来的喷油泵。利用发动机的转动，通过供油泵将燃油加压，并送入共轨中。在供油泵上配置了供油泵控制阀(PCV———Pump Control Valve)．在ECU指令的控制下，调节供人共轨中的燃油量。此外，供油泵带有输油泵。输油泵的作用是从油箱中抽油，并将燃有油供人供油泵的往塞腔中。 (2)取消了调速器和提前器；新增加了储存高压燃油的共轨组件；由于采用共轨式电控燃油系统，原来安装喷油泵的托架变更了。 (3)机械式喷油器变更为电控式喷油器。可以最佳地控制喷油量、喷油时间和喷油率 (4)高压配管(即高压油管)的形状变更了(图3—241)。高压配管外径由∮6.35变更为∮8，内径由∮2．0变更为∮4．0。 图3-240 6HK1-TC型发动机特性曲线
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。
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。