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电控高压共轨直喷柴油机技术图文教程●Pizezo喷射器(压电式喷油器)Piezo 喷射器具有极快和精确的燃油量分配。
Piezo喷射器的响应时间是原系统的4倍，允许在预喷和主喷之间更短和更多可变距离的喷射。
图为Piezo喷射器由于通过能量恢复获得必需的触发能的可能，必需的触发能会相当地减少。
另外，通过简单的电控制，可达到忍受较大的电磁和基本减少感应错误。
Piezo喷射器安装在油轨上，将燃油喷入燃烧室。
每冲程的喷入量由预喷量和主喷量构成。
这种分层喷射使得柴油机燃烧过程变得柔和。
由于Piezo喷射器的配置，使其具有极快的响应速度（时间）。
因此，喷射的燃油量和剂量可以非常准确的控制，而且确保极好的循环。
喷射器由发动机控制单元控制（ECU）。
与以前的系统比较，Piezo喷射器需要相当小的触发能，它可通过可能的能量恢复得到。
注意：在发动机工作期间，连接线束连接器到发动机控制装置，喷射器必须连接可靠，否则有损坏发动机的危险。
在维修工作时，喷射器不应拆散。
每个件都不许被松动或没有拧紧，否则将引起喷射器的损坏。
●柴油共轨泵DCP柴油共轨泵由布置在一个单一壳体里的下列部件组成：内置传输泵ITP内置叶片泵的作用是将燃油从燃油箱经过燃油滤抽出，供给带有柴油的高压燃油泵。
除此之外，还有润滑高压油泵的目的。
柴油共轨泵DCP是需求控制中心，由凸轮盘驱动具有相差120°的三个排量装置的柱塞泵。
DCP提供体积流量以保证油轨正常的高压，同时也提供喷射器在发动机所所有工作条件下必需的燃油量和在DCP里的燃油压力。
油箱中的柴油完整的内置传输泵ITP(1)经燃油滤清器抽出。
燃油也被传送至润滑阀(6)和体积控制阀(2)。
平行位于燃油供应泵里的预压控制阀，当体积控制阀关闭时打开，使燃油再次到燃油泵的吸入端。
燃油经润滑阀(6)到泵里边，并从那到燃油回油管。
体积控制阀由发动机控制装置控制，计量输送到高压元件(3)的燃油量，同时到高压泵HPP。
电喷柴油高压共轨发动机喷油嘴技术解析喷油器的作用是根据 ECU 发出的控制信号，通过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定时、喷油量和喷油率喷入燃烧室。
柴油机高压共轨喷油器实物图喷油器的结构可以被拆分为三个功能部件：孔式喷油嘴，液压伺服系统和电磁阀。
高压共轨柴油机喷油器解剖图柴油机高压共轨喷油器实物图柴油机高压共轨喷油器结构－线圈断电：球阀关闭控制腔压力＋针阀弹簧压力 > 针阀腔压力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。
此外，燃油还在针阀和控制柱塞处产生泄漏，控制和泄漏的燃油量，经连接回油管，会同高压泵和压力控制阀的回油流回油箱。
采取电控喷油器；静态电阻：230毫欧；柴油机高压共轨喷油器原理－电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油控制腔压力＋针阀弹簧压力 <>当喷油器电磁阀未被触发时，小弹簧将电驱的球阀压向释放控制孔上，在控制腔内形成共轨高压；同样，喷嘴腔内也形成共轨高压，共轨压力对控制柱塞端面的压力和喷嘴弹簧的压力与高压燃油作用在针阀锥面上的开启力相平衡，使针阀保持关闭状态；喷油开始状态：当电磁阀被触发时，电驱将泄油口打开，燃油从阀控制室中流到上方的空腔中（从空腔通过回油管道返回油箱），使控制室压力降低；控制室压力降低，减少了作用在控制柱塞上的力，这时喷嘴针阀被打开，喷油器开始喷油；喷油结束状态：电磁阀一旦断电不被触发，小弹簧力会使电磁阀电驱下压，球阀将泄油孔关闭；泄油孔关闭后，燃油从进油孔进入控制室建立起油压（这个压力为油轨压力），这个高压作用在控制柱塞端面上，油轨压力加上弹簧力大于针阀锥面上的压力，使喷嘴针阀关闭；喷射响应＝电磁阀响应＋液力系统响应一般应为0.1ms~0.3ms (喷油速率控制的要求)。
电喷柴油机发动机工作原理和系统技术介绍船用柴油机是怎样工作的？柴油机是一种内燃机，通过把燃油喷入高温高压的燃烧室而发火。
船用柴油机是一种在船上使用的柴油机。
其工作原理如下：一定量的新鲜空气被吸入或泵入汽缸并被运动的活塞压缩至很高的压力。
空气被压缩时，温度升高，便点燃喷入汽缸的油雾。
燃油的燃烧增加了缸内空气的热量，使空气膨胀并迫使发动机活塞对曲轴做功，随之驱动螺旋桨。
两次喷油期间的运转过程叫一个工作循环。
它由一些程序固定的过程组成。
这个循环可在两个行程或四个行程内完成。
四冲程柴油机的工作循环需四个独立的活塞行程，即吸气，压缩，膨胀和排气。
如果我们把吸气和排气行程与压缩和膨胀行程结合起来，四冲程柴油机就变成了二冲程柴油机。
二冲程循环从活塞离开其行程底部，即下止点（BDC）向上运行开始，气缸侧面的进气口即扫气口是打开的，排气口也是打开的。
经压缩的新鲜空气充入气缸，通过排气口将上一行程的残气吹出。
当活塞上行至其行程的1/5时，关闭进，排气口，随后空气在活塞上行中被压缩。
当活塞上行到行程底部，即上止点（TDC）时空气的压力和温度都上升到很高的数值。
此时喷油器把很细的油雾喷入灼热的空气中，燃烧开始，在气体中产生更高的压力。
随着高压气体的膨胀，活塞被推动下行直到它打开排气口，燃烧过的气体开始排出，活塞继续下行直到它打开进气口，另一个循环开始。
在二冲程柴油机中，曲轴转一周产生一个动力行程，即做功行程；而在四冲程柴油机中，曲轴转两周才产生一个动力行程。
这就是为什么从理论上说二冲程柴油机能产生相同尺寸的四冲程柴油机的两倍功率。
然而，扫气不充分和其他损失使这一优势降到大约1.8倍。
在船上，每种柴油机都有他的应用。
低速（即90~120 r/min）主推进柴油机以二冲程工作。
在此低速时，机桨间不需减速箱。
四冲程柴油机（通常以中速运转，转速在250~750r/min）用于发电机，并且有时作推进主机，用减速箱提供90~120 r/min的速度。
广东省技工学校文化理论课教案科目汽车构造七章 3 节课题：柴油机电控喷射技术授课日期12.1612.20课时4班级授课方式导入、简要介绍、对比示例、重点介绍、归纳小结、多媒体作业题数拟用时间教学目的知识点：·柴油机喷油量控制·柴油机喷油正时控制能力点：·了解电控柴油喷射技术·理解柴油机喷油量控制过程·理解柴油机喷油正时控制过程选用教具挂图重点·柴油机喷油量控制·柴油机喷油正时控制难点·柴油机喷油量控制·柴油机喷油正时控制教学回顾对比机械控制喷射系统导入审阅签名：年月日教学过程共9 页第 2 页一、电控柴油喷射系统概述（注意：汽车和汽电专业简要介绍电控柴油喷射系统概述就可以，其它内容在《汽车电子技术》和《发动机电控技术》课程中介绍）1．电控柴油喷射系统发展（1）第一代柴油机电控燃油喷射系统·20世纪80年代开始，也称为常规压力电控喷油系统①“位置控制”·保留了传统柴油机供油系统的基本组成和结构(如直列式柱塞泵、转子分配泵、P-T系统)，取消了机械控制部件(如调速器等)·增加了控制系统(传感器、电控单元、电子调速器、电/液控制执行元件)·控制精度和响应速度提高,不能控制喷油压力②“时间控制”·保留了传统燃油供给系统的基本组成和结构·增加了控制系统(传感器、电控单元、高速电磁阀、电/液控制执行元件)·由电磁阀的通、断电时刻和时间控制喷油泵的供油正时和供油量，不能单独控制喷油压力（2）第二代柴油机电控燃油喷射系统·基本上改变了传统燃油供给系统的组成和结构·主要以电控共轨式喷油系统为特征(各缸喷油器)·“时间-压力控制”或“压力控制”直接控制喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等·也称为高压电控喷油系统2．电控柴油喷射系统优点·改善低温起动性·降低NO X和烟度的排放·提高发动机运转稳定性·提高发动机的动力性和经济性·控制涡轮增压·适应性广：柴油机电控燃油喷射系统可以与变速器控制、怠速控制等各种控制组合实现集中控制3．电控柴油喷射系统组成教学过程二、柴油机喷油量控制1．位置控制方式（1）直列柱塞泵的供油量控制1）位置控制系统2）位置控制装置①占空比电磁阀式电子调速器（图7-27）·电磁力与占空比(平均电流)成正比·电磁力与回位弹簧力平衡，齿条固定·齿条位置传感器对供油量闭环控制②直流电动机式电子调速器（略）教学过程共9 页第 4 页（2）转子分配泵的供油量控制①转子式电子调速器（图7-28）·由定子、线圈、转子轴、滑套位置传感器等组成，偏心钢球伸入油量控制滑套·定子不对称，会对转子轴产生电磁力矩·当电磁力矩与转子回位弹簧力矩平衡时，转子轴就会使油量控制滑套固定在某一位置·ECU通过占空比控制转子轴角度(供油量)·ECU通过控制线圈电流方向来控制转子轴的转动方向·滑套位置传感器对供油量进行闭环控制②占空比电磁阀式电子调速器（略）2．时间控制方式（1）转子分配泵的供油量控制①时间控制系统教学过程②时间控制工作过程（图7-29）·高速（回油控制）电磁阀：安装在柱塞高压油腔的回油通道中，为常闭式·柱塞泵油行程开始到高速电磁阀开启的时间长短决定喷油泵的供油量·柱塞泵油行程开始时刻由供油正时确定，喷油始点传感器用于喷油正时闭环控制·电磁阀关闭时间传感器用于供油量闭环控制·驱动器功用：将控制器输出的控制信号放大为使电磁阀工作的电流·后期一般将控制器、驱动器和ECU组合为一体·泵角传感器：电磁感应式或霍尔式，检测喷油泵驱动轴的位置和转角，精确控制高速电磁阀开启和关闭的时刻（2）泵喷嘴的供油量控制（图7-30）·电磁阀断电：凸轮驱动喷油器内的柱塞泵油，但不能喷油·电磁阀通电：关闭回油道，凸轮驱动喷油器内的柱塞泵油，建立高压喷油·电磁阀通电时刻：决定喷油正时·电磁阀通电时间：决定喷油量教学过程3．时间-压力控制方式（1）时间-压力控制系统（电控共轨系统）（图7-31）（2）时间-压力控制过程·电/液控制式喷油器（图7-32）：三通电磁阀控制喷油器控制室进回油通道·电磁阀断电时：进油开启，回油关闭；高压油进入控制室但喷油器不喷油·电磁阀通电时：进油关闭，回油开启；控制室油压迅速下降，喷油器喷油；直到电磁阀再次断电使高压油进入控制室，喷油结束·压力控制：燃油压力传感器提供油压信息，ECU控制供油压力调节阀使喷油压力稳定，·时间控制：电磁阀通电开始时刻决定喷油正时，电磁阀通电时间决定喷油量·高压输油泵提供高约120MPa油压教学过程4．压力控制方式（1）压力控制系统（后期电控共轨系统）（图7-33）（2）压力控制过程·蓄压式电/液控制式喷油器（图7-34）：三通电磁阀控制活塞上方进、回油通道·电磁阀通电时：进油开启，回油关闭；低压油进入增压活塞上方和增压柱塞下方，增压使蓄压室中油压提高达100~160MPa。
电喷柴油发动机技术讲解 [图片]
柴油机的优点是：省油、环保、动力强、经济、维修方便，只要解决缺点就具有更大的市场前景，而实现电控柴油机的方案现在看来是一个很好的解决措施。
实现柴油控制有三条技术路线图，分别是单体泵、泵喷嘴和高压共轨。
目前主要的国际汽车配件供应商都在进行着柴油共轨喷射系统的开发，如：博世、德尔福、西门子、电装公司、VDO和玛格纳-马瑞利公司，它们是全球主要的共轨喷射系统供应商，而目前在国内生产共轨柴油喷射系统的还只有博世一家。
下面分别介绍三种技术：1、单体泵技术
图1 单体泵的外形图
德尔福在重型车上采用单体泵系统。
从成本上讲，国内的发动机从欧Ⅱ向欧Ⅲ升级时，如果采用单体泵，对发动机改动非常小，仅以外挂式的凸轮轴箱代替欧Ⅱ发动机的直列泵就可。
当从欧Ⅲ向欧Ⅳ升级时，发动机机身主体结构仍然不变，只要把欧Ⅲ系统里机械式喷油器改成德尔福的电控喷油器，形成双电磁阀单体泵系统，在发动机整体结构不做大的调整下，就可以达到欧Ⅳ的排放水平。
单体泵的外形如图1所示。
单体泵系统控制如图2所示。
图2 单体泵控制油路
在性能方面，目前在国内单体泵使用的压力达到200MPa，当向欧Ⅳ升级，这个压力可以达到250 MPa。
在单体泵上采用了
类似于共轨I2C的系统一致性控制，来优化整个系统的性能。
在供油控制方面，如果使用双电磁阀单体泵系统，不仅可以对压力进行控制，还可以对喷射进行控制，而且还可以采用多次喷射。
它可以达到欧Ⅳ或者欧Ⅴ的标准。
目前，德尔福的双电磁阀单体泵系统在欧洲大批量生产，主要供应给欧Ⅳ标准的发动机，欧Ⅴ标准的发动机相关系统正在做开发工作。
单体泵系统的另一个优势就是它的可靠性和寿命，这些性能已经在欧洲和北美市场上得到了10年甚至是15年的实际使用时间、数百万辆整车使用的证明。
单体泵系统在发动机使用过程中，可以保证排放和燃油消耗率低。
目前，这种非常强化、非常可靠的性能和使用寿命，仍然在进一步提高。
所以，从德尔福的观点来看，在技术方面，相信在2010年之前，所有欧洲和北美的重型车生产商绝大多数会采用单体泵系统和泵喷嘴技术。
德尔福也在研发2010年以后新的排放法规所要求的新的系统。
2、泵喷嘴技术
优良的混合气是提高柴油发动机动力性、燃油经济性；降低排放率、噪音率的关键因素。
这就要求喷射系统产生足够高的喷射压力，确保燃油雾化良好，同时还必须精确控制喷油始点和喷油量。
而泵喷嘴系统能够符合上述的严格要求。
因此，早在1905年柴油发动机的创始人Rudolf diesel 先生就提出了泵喷油器概念，设想将喷油泵和喷嘴合成一体，省去高压油管并获得高喷射压力。
20世纪50年代，间歇控制泵喷射系统的柴油发动机就
已应用在轮船及卡车上。
之后，Volkswagen和Robert Bosh AG 公司合作研制出适用于乘用车的电磁阀控制泵喷射系统。
泵喷嘴的结构如图3所示。
泵喷嘴系统工作示意图如图4所示。
图3 泵喷嘴结构图及示意图
图4 泵喷嘴系统工作示意图
其中主要部件作用如下：
（1）单向阀：发动机不工作时，防止燃油回流。
（2）旁通阀：若燃油内有空气，则通过此处排出。
（3）节流孔与过滤器：收集、分离供油管内的气泡。
（4）限压阀1：调节供油管内压力大于0.75MPa时打开。
（5）限压阀2：保持回油管内压力在0.10MPa。
（6）燃油泵：燃油泵是间歇式叶片泵，其优点是在较低发动机转速时也可供油。
泵体内油道使油泵转子始终处于被燃油浸润的状态，从而可随时输送燃油。
如图5所示。
图5 燃油泵油路连接图
（7）燃油分配管集成：燃油分配管集成在缸盖内的供油管内，其功能是等量向各泵喷嘴分配燃油，在此，燃油与受热燃油混合，并被泵喷嘴强制流回供油管。
使供油管内流向各缸的燃油温度一致。
所有泵喷嘴被提供相同量的燃油，使发动机运转平稳。
否则，泵喷嘴的油温将会不同，并且泵喷嘴被提供不同质量的燃油。
这将会使发动机运转不平稳并将在前几个缸中产生极度高
温。
燃油分配管如图6所示。
图6 燃油分配管
（8）燃油冷却泵：使冷却液在冷却环路中循环。
当燃油温度达到70℃，发动机控制单元通过燃油冷却泵继电器将其接通。
在国内很多的乘用车上使用泵喷嘴，如：宝来TDI、途安TDI 和奥迪TDI等。
泵喷嘴技术相对于之前的技术（如柱塞泵），已经具有明显改进，而其最大的好处是大大增加了喷油压力，其涡轮增压泵喷嘴的喷射压力都能达到200MPa以上。
由于喷射压力直接影响柴油燃烧做功效率，因此，泵喷嘴的燃烧效率很高。
3、高压共轨技术
“CRDI”是英文Common Rail Direct Injection的缩写，意为高压共轨柴油直喷技术，CRDI技术和SDI（自然吸气直接喷射柴油发动机）技术、TDI（直喷式涡轮增压柴油发动机）技术均为德国博世公司研发的柴油发动机技术。
共轨系统由高压泵、喷油管、高压蓄压器（共轨）、喷油器、电控单元和传感器及执行器组成。
共轨式喷油系统主要的贡献就是将喷射压力的产生和喷射
过程彼此完全分开，通过对共轨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基本无关。
这一柴油发动机技术的创新最大限度地降低了柴油发动机车型的振动和噪声，同时将油耗进一步降低，使排放更加清洁。
但共轨技术的喷油压力低于泵喷嘴系统，一般只能达到160MPa左右。
由于喷油压力调节宽泛，采用共轨技术的柴油车能更好地适应各种工况，起步也不会困难。
博世公司首家于1997年开始批量生产共轨燃油喷射系统的乘用车，当时博世和奔驰联合推出共轨技术柴油奔驰C级别车，而在当时阿尔法罗密欧156也是最早使用高压共轨的乘用车之一。
在国产车中，华泰现代使用的是共轨喷射系统。
柴油共轨系统已开发了3代。
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。
第一代共轨系统为商用车设计的，最高喷射压力为140MPa，乘用车喷射压力为135MPa。
第二代共轨系统可根据发动机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。
带有控制油量的油泵，喷射压力能达到160MPa。
即使在压力较低的情况下，该系统也可以根据实际状况提供适量的喷油压力。
不仅有助于降低燃油消耗，而且还可以降低燃油温度，从而省去燃油冷却装置。
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汽缸压燃，预热燃烧室。
预热后的汽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。
在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧，将缸内温度增加200～250℃，降低了排气中的碳氢化合物。
博世公司的第二代共轨系统产品已经在沃尔沃的S60、V70D5及宝马的230d等乘用车上试用。
第三代共轨系统带有压电直列式喷油器。
2003年，第三代共轨系统面世，压电式（piezo）共轨系统的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。
省去了回油管，在结构上更简单。
压力从20～200MPa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。
最高喷射压力达到180MPa。
此套采用新研发的压电直列式喷油器的系统使带预喷和后喷的
喷油率曲线范围更为自由。
与其它喷射系统相比，共轨系统把压力产生与实际燃油喷射过程分离。
“轨”被作为高压蓄压器，其内部燃油压力始终保持与发动机具体工况相适应的最佳压力。
共轨系统可被轻易地安装到各类不同的发动机中。
除此之外，共轨系统还提供了更广阔的扩展功能和在燃烧过程设计上更多大的自由度，它可以使柴油发动机以更低的排放、更好的燃油经济性和低噪声运行。
电控共轨系统，是国内专家一致认为目前水平最高、将来会占统治地位的一种电控系统。
其喷油器的特殊设计，可实行灵活的多次喷射，且喷射压力可在不同转速和负荷条件下任意调节，给发动机带来的好处是极为理想的指标。
由于这些因素，电控共轨技术已普遍为新一代乘用车柴油发动机采用。
