电控高压共轨系统的技术特点
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电控高压共轨喷射系统及其喷油器研发生产方案1. 实施背景随着全球能源结构的转变和环保意识的提高,燃油喷射系统在汽车工业中的地位日益重要。
电控高压共轨喷射系统(HPDI)作为新一代燃油喷射技术,具有更高的燃油喷射压力和更精确的喷油控制,能够显著降低燃油消耗和排放。
目前,HPDI技术在国外汽车企业中得到了广泛应用,但在中国,此技术尚处于起步阶段。
因此,开展HPDI技术的研发生产具有强烈的现实意义和广阔的市场前景。
2. 工作原理电控高压共轨喷射系统主要由高压油泵、高压油轨、喷油器和电控单元组成。
工作原理是:高压油泵将燃油加压至100MPa以上,通过高压油轨将燃油输送至喷油器。
在喷油器内,高压燃油通过电磁阀控制喷出,经过雾化后与空气混合,实现燃油喷射。
电控单元根据发动机工况和传感器信号,精确控制喷油量和喷油时刻。
3. 实施计划步骤3.1 技术研究:进行HPDI技术的深入研究和实验验证,包括高压油泵的设计与制造、高压油轨的材质与加工、喷油器的结构设计、电磁阀的控制逻辑等。
3.2 生产工艺制定:根据技术研究结果,制定生产工艺流程和质量控制方案。
3.3 设备采购与调试:采购生产所需的设备,并进行安装调试。
3.4 产品试制:按照制定的生产工艺和质量控制方案,进行小批量试制。
3.5 产品测试与验证:对试制的产品进行性能测试和可靠性验证,并对存在的问题进行改进。
3.6 扩大生产:经过验证后,逐步扩大生产规模,并考虑与汽车企业进行合作。
4. 适用范围本研发生产方案适用于汽车、发动机等领域,特别是适用于燃油经济性要求较高和排放标准严格的领域。
未来,HPDI技术还可应用于船舶、航空等领域的燃油喷射系统。
5. 创新要点5.1 高压油泵的设计与制造技术:实现燃油的高压化,提高燃油喷射压力。
5.2 高压油轨的材质与加工技术:选择合适的材质和加工工艺,确保高压燃油的输送安全可靠。
5.3 喷油器的结构设计技术:优化喷油器的结构,提高喷油的雾化效果和均匀性。
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。
柴油机高压共轨电控喷射系统一、柴油机基本知识柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构,都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。
但前者用压燃柴油作功,后者用点燃汽油作功,一个"压燃"一个"点燃",就是两者的根本区别点。
汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸,然后被火花塞点燃作功;柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸,在压缩空气中被压燃作功。
这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。
柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。
柴油机燃料输送的简单过程是:输油泵将柴油送到滤清器,过滤后进入喷油泵(为了保证充足的燃料并保持一定的压力,要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多,多余的柴油就经低压管回到油箱,其它部分柴油被喷油泵压缩至高压)经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。
(示意图是柴油机燃料供给系统,4是高压输油管、1、2、3是低压输油管、5、6、7、8是回油管)。
二、高压共轨电控柴油喷射系统现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平,而且相比汽油机更环保。
目前国外轻型汽车用柴油机日益普遍,奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。
在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是,汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比,柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小,而柴油机喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置(油门拉杆位置)来决定的。
因此,基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号,首先计算出基本喷油量,然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正,再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正,确定最佳喷油量的。
电控柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。
电控燃油喷射系统是现代内燃机的燃油供给系统,它采用电子控制单元(ECU)来精确控制喷油量和喷油时机,从而实现燃油的高效燃烧,提高发动机的动力性能和燃油经济性。
下面将从工作原理、组成部分和优点几个方面进行详细介绍。
一、工作原理1. 燃油供给:工作原理首先是燃油供给。
燃油从汽车油箱经过燃油泵被送至高压油路。
在高压油路和喷油嘴之间有一个燃压调节阀,它能够调节燃油的高压状态,保证燃油喷射系统的正常工作。
2. 压力调节:喷油泵生成的高压燃油会根据需要的燃烧量通过高压油路输送至喷油嘴。
ECU会控制燃油的喷射时间和喷油嘴的打开与关闭,根据发动机转速、负荷和气缸温度等参数进行调节。
3. 喷油处理:喷油系统的喷油嘴会把高压的燃油雾化成微小的颗粒喷射到气缸内混合空气当中,形成可燃气雾。
二、组成部分1. 燃油泵:用于从油箱中抽取燃油,然后将其输送到高压油路。
2. 高压油路:主要起到燃油输送和储存的作用。
3. 喷油嘴:负责将燃油雾化并喷射到发动机气缸内,与空气充分混合。
4. 电子控制单元(ECU):作为整个系统的控制中心,负责监控和调节喷油量、喷油时机,以及其他相关参数。
三、优点1. 节能环保:相比传统的化油器供油系统,电控燃油喷射系统能够更加精确地控制燃油喷射量和喷射时机,从而实现更加充分的燃烧,提高燃油利用率,减少尾气排放。
2. 动力性能好:由于燃烧更加充分,电控燃油喷射系统能够为发动机提供更加充足和稳定的动力输出。
3. 故障诊断简便:电控燃油喷射系统具有自我诊断功能,当系统出现故障时,ECU会存储相应的故障码,便于技师迅速定位和解决问题。
总结:电控燃油喷射系统的工作原理包括燃油供给、压力调节和喷油处理三个方面,主要由燃油泵、高压油路、喷油嘴和电子控制单元等组成部分构成。
相比传统供油系统,它具有节能环保、动力性能好和故障诊断简便等优点。
随着汽车技术的不断发展,电控燃油喷射系统也将会在未来得到更加广泛的应用和发展。
电控燃油喷射系统的工作原理虽然简单易懂,但其背后的技术原理和优化还有很多深奥之处。
电控高压共轨柴油机的喷油量与喷油规律电控高压共轨柴油机是一种燃油喷射系统,采用电子控制单元(ECU)来控制柴油机的喷油量和喷油规律。
它是进一步提高柴油机性能、降低排放和燃油消耗的重要技术之一。
电控高压共轨柴油机的喷油量电控高压共轨柴油机的喷油量受到多种因素的影响,包括引入量、燃油压力和燃油喷射油嘴的开启时间等。
其中,燃油压力是最主要的因素之一,它可以直接影响喷油量。
在电控高压共轨柴油机中,燃油高压泵产生的高压燃油通过共轨供应到每个喷嘴,从而实现对喷雾的控制。
电控高压共轨柴油机的读取能力和数量都要比传统机械燃油喷射系统更高,因此它可以实现更精准的喷油量控制。
电控高压共轨柴油机的喷油规律电控高压共轨柴油机的喷油规律也很重要,它包括喷嘴开启时间和喷射时长等。
其中,喷嘴开启时间通常由ECU来控制,可以通过传感器读取预计的内部发动机参数,例如发动机速度、负载和温度等,在此基础上计算喷油量和喷嘴开启时间。
此外,还可以通过预测未来的成形空间和喷油压力等因素来进一步优化喷油时间和喷射方向。
电控高压共轨柴油机的喷油规律不仅可以改善发动机的性能、降低排放和燃油消耗,还可以提高燃油碳氢化合物的完燃率,从而减少有害物质的排放。
另外,在柴油机的喷油过程中,燃油经过喷嘴后会迅速喷雾,形成一定的雾化分布,因此通过精细控制喷油规律,可以实现更精准的喷油控制,从而达到更好的燃油经济性。
综上所述,电控高压共轨柴油机的喷油量和喷油规律对于本身性能的提高以及其环保效率的进一步优化都有着非常重要的作用,因此需要我们加强技术研发,完善控制方式,争取更好的燃油效率和更低的排放水平。
相关数据可以包括电控高压共轨柴油机的燃油喷射压力、喷油量、喷嘴开启时间、喷油规律等参数,以及它们的变化趋势和对发动机性能的影响,以进行分析。
首先,燃油喷射压力是影响电控高压共轨柴油机喷油量的重要因素之一。
现代电控高压共轨柴油机的燃油喷射压力可达到几千巴(KPa),高于传统机械喷油的压力。
MASTER THE BASICS基础知识讲座>>62一、前言在前几期中,我们介绍了德国博世(Bosch)公司的电控高压共轨喷油系统。
从本期开始,本文将为您介绍美国德尔福(Delphi)公司的电控高压共轨喷油系统的主要零部件和多次喷射的控制策略。
美国德尔福公司自2000年兼并了英国卢卡斯公司的柴油系统及其相关的售后市场业务以后,在柴油喷射系统和柴油发动机管理系统方面得到了进一步发展。
该公司开发的Multec DCR1400型电控高压共轨喷油系统,德尔福柴油机以其独特的喷油器设计、精确的喷油量控制能力、创新的控制策略和良好的系统配套适应性,得到了市场的认可,并可以使柴油机排放达到欧3标准。
德尔福公司MultecDCR 1400型电控高压共轨喷油系统的主要特点是高压燃油泵具有进油计量功能并带有整体式低压输油泵,而喷油器在其17 mm直径的壳体内装有一个高速电磁控制阀,喷油压力可在发动机整个运转工况范围内在23~160MPa之间调节。
同时,为了使预喷射降低噪声和排放的性能在汽车整个使用寿命期内保持在很小的变化幅度内,德尔福公司又为该系统开发成功了一种以加速度信号处理为基础的称之为“加速度预喷射控制(APC)”(AccelerometerPilot Control)的创新的多次喷射(预喷、主喷和后喷)控制策略,显示出该系统控制喷油速率的灵活性,进一步降低了噪音,并且试验已证实在配装氧化催化净化器的情况下,该系统在中小型汽车上具有达到欧4排放法规的潜力。
二、德尔福共轨喷油系统简介图1显示了德尔福高压共轨喷油系统的液压油路。
整体式输油泵将燃油从汽车油箱经滤清器输往高压泵。
在高压泵的进● 文/江苏 敏瑞图1 德尔福Multec DCR-1400共轨喷射系统图2 德尔福共轨喷射系统主要部件(左起:滤清器、圆筒状共轨和喷油器、高压燃油泵)电控高压共轨喷油系统(一)MASTER THE BASICS基础知识讲座MASTER THE BASICS基础知识讲座>>64图5 Multec DCR电液式喷油器图6 Multec DCR电液式喷油器的液压油路喷油器在精确的油量控制能力和配套适应性方面能满足大多数直喷式柴油机的要求(图5)。
电子控制共轨式柴油喷射系统电控共轨喷油系统是高压柴油喷射系统的一种,20世纪90年代中期才开始推向市场的第3代电控喷射技术,它摒弃了传统使用的直列泵系统,而代之以用一供油泵建立一定油压后将柴油送到各缸共用的高压油管(简称共轨)内,再由共轨把柴油送入各缸的喷油器。
共轨式柴油喷射系统喷油压力与喷油量无关,也不受发动机负荷和转速的影响,能根据要求任意改变压力水平,使NOX和颗粒排放都大大降低。
由于采用了独立的高压油泵,可提供很高的喷油压力,最高可达200~ 220MPa,即使联结各喷油器的高压油管很短也不会出现不可控制的异常喷射情况。
系统采用的是压力—时间计量原理,ECU根据工况、油温、空气温度等信号,由油压传感器测出压力值并输送给ECU,并使所测得的压力与发动机工况所给定的油压脉谱图(所设的最佳压力值)比较,ECU给出信号控制电磁式柴油泵控制阀(PCV)的启闭,来调整高压油泵的供油量,以改变共轨油道中的油压,使油压为最佳值。
因此,油压与发动机的转速和负荷无关。
与传统喷射系统相比,电控共轨柴油喷射系统的主要特点有:1)喷油压力柔性可调。
对不同工况可采用最佳喷射压力,从而可以优化柴油机的综合性能,由于喷油压力不随转速改变,解决了传统喷射系统(包括泵—喷嘴系统)因低速时喷油压力下降而导致的低速转矩差和低速烟度大的缺陷。
2)喷射压力高。
由于系统紧凑、刚度大,可实现较高的喷射压力(120 MPa ~170MPa),NO排放和微粒比普通的柱塞泵高出一倍。
加上可独立柔性控制喷油定时和喷油量,可将x控制在较小范围内。
3)可柔性控制喷油规律。
可实现灵活多样的喷油规律,喷油速率柔性化。
如预喷射、多段喷射、“靴形”喷射等,以及配合排气后处理使用的排气行程中的喷射,从而既保证优NO排放和dφ/dp。
良的动力性、经济性,又可降低x4)控制精度高。
电磁阀控制喷油,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,喷油量变动小,各缸的不均匀可得以改善,并减小柴油机的振动与有害排放,对于车用柴油机来说还可改善驱动性能。
电控燃油与高压共轨技术简介MMM(水利水电0班学号:0000000000)摘要:汽车节能技术主要分三大类:一是对传统内燃机技术的改进,二是整车节能技术,三是新能源汽车技术。
发动机节能是汽车节能技术的关键,而发动机节能技术的核心是提高发动机的燃烧效率,提高热效率。
关键词:电控燃油高压共轨技术汽车节能整车节能技术主要有:汽车传动系统匹配优化、减小空气阻力—汽车空气动力学设计、整车轻量化以及各种对行驶系、制动系的改进。
新能源汽车是指使用汽、柴油以外燃料的汽车,如:液化石油汽车、天然气汽车、醇类燃料汽车、二甲醚汽车、电动汽车和混合动力汽车等。
1.电控汽油机燃油喷射技术1967年德国博世公司推出D型Jetronic模拟式汽油喷射系统。
1973年博世公司推出L型Jetronic汽油喷射系统,由于采用了测量空气流量的方法控制喷油量,提高了控制精度。
同时还开发出机械式汽油喷射系统。
1979年博世公司推出了集点火与喷油于一体的Motronic数字式发动机综合电子控制系统。
在这期间美国GM公司的DEFI、FORD公司的EEC,丰田公司的TCCS纷纷出场。
这些都是综合控制的电子系统。
1995年美国在轿车上全部采用电控汽油喷射系统;欧洲的轿车采用汽油喷射系统的占90%以上。
目前汽车工业发达的国家在汽油车上均采用汽油喷射系统,以满足日益严格的排放要求。
(二)电控汽油机燃油喷射系统的优缺点1.1与化油器式发动机相比,汽油喷射系统具有以下优点:(1)、提高了发动机的充气系数,从而增加了发动机的输出功率和扭矩。
可均匀分配各缸燃油,减少了爆震现象,提高了发动机工作的稳定性,提高了汽车冷起动性能和加速性等驾驶性能。
(2)、能根据发动机负荷的变化,精确控制混合气的空燃比,适应发动机的各种工况,使汽油燃烧充分,降低油耗,减少排气污染,。
(3)、电控汽油喷射系统的缺点在于价格偏高、维修要求高。
1.2电控汽油机燃油喷射系统的组成与工作原理(1)、电控汽油机燃油喷射系统的组成按其部件功用来看,主要由进气系统、燃油控制系统和电子控制系统三部分组成。
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。
摘要面对日益严重的能源危机和环境污染,寻找内燃机在汽车工业可持续发展的途径越来越必要。
柴油机日新月异的发展中,燃油喷射系统研究与应用是一个关键。
目前柴油机燃油喷射系统的发展已经进入到电子控制的第三代——电控共轨式燃油喷射系统。
现在,国外在柴油机方面已普遍采用电子控制技术,而且电子控制共轨喷射技术也进入实用阶段,并取得了显著的经济效益。
本文主要讲解了高压共轨的概念,以及高压共轨的结构组成和工作原理,重点分析了电控高压共轨柴油机的使用维护方法、故障诊断思路、检测维修工艺,并结合典型故障维修实例进行分析。
关键词:电控柴油机高压共轨结构组成工作原理使用维修目录摘要 (I)第一章引言 (1)第二章柴油机高压共轨技术 (2)2.1高压共轨的概念 (2)2.2高压共轨系统的结构组成 (2)2.2.1高压共轨燃油系统介绍 (2)2.2.2高压共轨燃油喷射系统油路部分 (2)2.2.3高压共轨系统的电路介绍 (5)2.3高压共轨系统的工作原理 (6)2.4电控高压共轨的优点 (8)第三章电控共轨柴油机的使用与维护 (10)3.1机电控制单元(ECU)的使用注意事项 (10)3.2基本操作要求 (10)3.3ECU的日常维护 (10)第四章电控共轨系统的维修简述 (12)4.1ECU故障自诊断功能 (12)4.2失效策略 (12)4.3常见电喷系统故障处理 (13)第五章博世电控共轨发动机维修实例 (15)5.1发动机无法起动 (15)5.2有时候踩油门没有反映 (17)5.3增压压力传感器损坏。
(18)5.4加速时冒黑烟 (19)5.5最高转速只能达到1500转 (19)第六章总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)第一章引言柴油机电子控制技术始于20世纪70年代,20世纪80年代以来,英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特鼻勒公司、五十铃木公司等竞相开发新产品并投放市场,以满足日严格的排放法规要求。
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)05-0009-05Working Principle and Key Characteristics of Bosch Diesel Common Rail SystemTANG Yong-hua,ZHANG Tian(Bosch Automotive Diesel System Co.Ltd.,Wuxi214028,China)Abstract:This article introduces the evolution of Bosch diesel fuel injection system,working principle and key charac-teristics of Bosch common rail system.Based on the analysis of its main characteristics,it points out that Bosch common rail system is the state-of-the-art diesel injection technology to meet China3and future emission standards,and mean-while helps to raise power output,lower fuel consumption and reduce noise emission for diesel engine,therefore,it is an inevitable tendency of Chinese diesel engine application and development.Key words:Bosch;diesel;electronic controlled;common rail system收稿日期:2009-06-12得最佳的性能。
电控高压共轨系统的技术特点电控高压共轨系统的技术特点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,喷压独立可调。
这种系统具有以下特点: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;但是对重型柴油机使用寿命未经验证(单体泵供应商声称100万公里,而共轨供应商尚无一敢承诺30万公里);υ继承性:结构简单,安装方便。
υ灵活性:共轨油压独立于发动机转速控制、整车控制功能强,适应轻型车特别是乘用车的要求;υ优化噪声:预喷技术可以降低怠速噪声;υ喷油规律:共轨系统的初始喷射率太高,不符合柴油机燃烧所需要的先缓后急的规律,不利于排放控制;υ喷油压力:一代共轨喷油压力1350~1450bar,二代做到1600bar,总体来说比单体泵和泵喷嘴要低,所以在油耗上有3%左右的劣势;将来做到1800barυ以上但是需要采用增压共轨技术,还没有成熟,成本增加较大。
多次喷射:可以实现多次喷射,目前最好的共轨系统可以进行6υ次喷射;共轨系统的灵活性好,但是势必带来匹配工作的难度。
时间和技术人员的水平,决定了一定阶段在中国使用太灵活的系统不一定能达到预期的效果;升级潜力:多次喷射特别是后喷能力使得共轨系统特别方便地和后处理系统配合,具有实现欧Ⅳ、欧Ⅴ排放法规的潜力;υ适应能力:燃油(水、灰份杂质)适应能力差,对用户使用条件要求高υ复杂性:系统特别是控制系统和控制策略复杂对整车厂、用户、售后维修均带来挑战;零部件更换成本高,特别是电控喷油器和电控喷油泵;υ相对于电控单体泵系统,高压共轨更轻巧、更适用于中轻型发动机。
图7为高压共轨系统示意图。
图7 高压共轨系统示意图目前,广泛应用于市场的电控高压共轨系统国外生产商主要有德国博世、美国德尔福、日本电装和德国西门子VDO。
其中,BOSCH用于中型柴油机的CRSN2共轨系统支持1400ba r的喷油压力;DELPHI用于轻型柴油机的DCR共轨系统支持1600bar的喷油压力;日本电装公司的共轨系统支持1800bar的喷油压力。
可对喷油规律进行柔性控制。
,图8、9分别为基于BOSCH系统、DELPHI系统的发动机示例。
2、电控欧III柴油机的技术路线和应用情况2.1 单体泵和高压共轨技术的比较电控单体泵和高压共轨技术是当前应用较为广泛的的电喷技术。
二者均可实现高压喷射和灵活的分缸独力控制,大大改善了柴油机的排放控制。
同时两者又因各自的结构特点而各具优缺点。
表2.1列举了高压共轨系统和电控单体泵系统的主要特征。
表2.1 高压共轨与电控单体泵的特征对比高压共轨电控单体泵喷射压力++++喷油规律+++多次喷射++++全转速内高压喷射+++喷油压力柔性控制+++噪声+++应用车辆中、轻型卡车,轿车中、重型卡车排放潜力++++++系统复杂导致用户适应性+++燃油品质适应性++++匹配周期++++可靠性+++++维修成本+++对用户使用的便利性+++备注:+表示评价低;++表示评价好;+++表示评价最好2.2 电控欧Ⅲ发动机的技术路线电控欧Ⅲ柴油机项目的研发早在上个世纪末期已经开始,当时国内在这方面还是一片空白,为了确定将来采用的电控系统形式,对国外的市场情况和相关企业做了详细的调研,根据中国国情和产品系列广的特点,确定了如下技术路线:中重型采用电控单体泵系统(EUP),中轻型采用电控高压共轨系统(CR),符合欧洲主流技术发展趋势;⌝先推出中重型单体泵系统柴油机,随后推出中轻型电控高压共轨系统柴油机。
率先推出中重型电控单体泵发动机,满足公交市场提前实现欧Ⅲ排放的要求,适应当前中国市场燃油品质,培育用户信心和使用习惯。
⌝这样,在产品型谱的技术路线方面,充分适应了单体泵和共轨系统的特点,又符合欧洲主流技术的发展趋势。
在推出的时间顺序上,先推出中重型的单体泵系统,既可以满足公交市场提前实现欧Ⅲ排放的要求,又可以适应当前中国燃油品质。
现在电控柴油机对于国内大部分用户来说还是不熟悉的,无论从使用、维修、保养、零部件供应来说,如果一开始就推出很复杂又很娇嫩的共轨系统,势必对用户造成极大的技术和成本的压力。
而单体泵较为简单、系统相对来说比较成熟,比较结实,用户接受起来比较容易。
这也是中重型电控单体泵柴油机问世以来颇获用户赞赏的原因。
事实证明,采取的这一技术路线是完全正确的。
由表2.1可知,由于高压共轨系统比较复杂,对驾驶人员的使用要求较高,并且对燃油品质要求较高。
但是中国市场用户和维修人员对电控发动机,尤其是对复杂的高压共轨发动机还不熟悉,市场燃油品质也还不能完全满足共轨系统的使用要求。
面对如此使用环境,选择了首先在使用环境恶劣的中、重型柴油机领域推出电控单体泵技术,满足公交市场提前进入欧Ⅲ的要求,并适应当前中国市场的燃油品质。
喷油器易损故障的类型及原因喷油器自身的电路故障主要表现在电磁线圈上,可以归纳为线圈断路、线圈短路和线圈老化。
a.电磁线圈断路。
电磁线圈烧断的喷油器,燃油喷射工况中断,造成发动机无法运转。
造成线圈烧断的原因,主要是维修中盲目改动线路,造成接线错误,而将线圈绝缘层烧坏。
另外,在清洗喷油器的维护中,由于操作者不熟悉电磁线圈电阻值的知识,错误地将低阻值喷油器直接接到蓄电池电源上,导致线圈载流量超过限度,发热烧蚀线圈漆包线的绝缘层,严重的甚至烧断线圈的导线。
b.电磁线圈短路。
电磁线圈短路是指喷油器电磁线圈正常出现的脉冲控制电流,未经规定线路流动,而通过一条短捷的线路流动。
喷油器电磁线圈的连接方式是由一个双位导线连接器连接线圈首尾两端。
导线连接器送出的两根引线,一根接轿车蓄电池电源正极,另一根经过汽车的发动机ECU后,接入控制喷油器电磁线圈的搭铁回路。
喷油器电磁线圈发生短路故障,即未经发动机ECU而直接搭铁。
短路故障发生后,只要接通点火开关,喷油器就一直喷油。
在起动发动机时,由于油量过多,造成火花塞被淹而无法起动。
就是发动机勉强能起动,发动机运转工况也异常恶化,燃油消耗量过高,混合气过浓,产生爆燃而引起发动机喘抖,造成机械磨损加剧。
另外过量的汽油还会在排气中燃烧,废气排放超限,严重冒黑烟,HC值极高,甚至损坏三效催化转化器。
产生喷油器电磁线圈短路的主要原因是维修中接线错误,导线连接器周围过脏。
电磁线圈老化。
喷油器电磁线圈老化是指线圈阻抗值增加,造成脉冲控制电流在老化的线圈上受阻,导致线圈产生的电磁吸力不足,影响喷油的喷射效果。
当线圈老化出现后,发动机起动困难、怠速不稳、加速性能变差,通常老化属于自然规律,电磁线圈也如此,但是短期内电磁线圈发生老化大多都是由异常原因造成的故障。
产生线圈老化的异常原因是喷射系统中的脉冲电流控制值偏高,电流过大而引起发热,导致线圈过早出现老化,其故障根源是发动机微机控制系统工作状态失常。
欧Ⅲ(国Ⅲ)电控高压共轨发动机故障排查方法欧Ⅲ(国Ⅲ)电控高压共轨发动机故障排查方法众所周知,随着国家对污染排放要求的不断提升,欧Ⅲ(国Ⅲ)发动机在重型汽车上的装有量越来越多,由于电控发动机的技术含量较高,对维修人员的技术水平,特别是电路、电器,电子技术和计算机掌握的水平都有较高的要求。
按照过去基本靠经验来排查故障的方式,就显得远远不够。
因此,现代重型汽车的维修人员,必须迅速地提高自己的维修技能,拓展自己的技术水平,特别对电子电路,计算机技术的掌握,同时对电控发动机的故障排查要掌握一定的科学方法,下面我们分别介绍电控发动机故障检查应注意的问题和故障的科学排查方法。
一、电控发动机故障检修注意事项在排查电控发动机故障和检修时应注意:1.不论发动机是否在运转,只要点火开关接通(ON),决不可断开ECU,传感器及执行器,由于任何一线圈的自感作用,都会产生很高的瞬时电压,使ECU及传感器严重受损。
因此,应养成在关闭点火开关(OFF)的状态下,拔、插ECU与传感器、执行器和插接件的习惯,否则往往会带来老的故障没有排除,而新的故障接踵而来的后果。
而且在发动机运转或点火开关接通(ON)时拔下任何传感器连接器插接件,还会使ECU中出现人为的故障代码(假码的一种),从而干扰维修人员正确地判断和排除故障。
2.在对装有电控系统的汽车进行电弧焊时,应断开电脑供电电源线,避免电弧焊接时的高压电造成电脑的损坏。
为此,在电焊时,应提前将蓄电池总的搭铁线拆卸。
3.在靠近ECU或传感器的地方进行车身修理作业时,应特别小心,以免碰坏这些电子元件。
4.拆开任何油路部分,应首先对燃油系统进行卸压。
检修油路系统时,千万不能吸烟,并要远离明火。
由于电控高压共轨燃料喷射系统内燃油压力极高,因此在检查发动机故障时,绝对不允许用拆卸喷油器接头的方法来实现“断缸”,否则喷出的高压燃油会直接造成人身的伤害。
5.拆下蓄电池负极搭铁线后,电脑内所储存的所有故障信息(代码)都会被清除,因此,如有必要,应在拆下蓄电池负菜搭铁线前,读取电脑内的故障信息。
6.在对蓄电池进行拆卸与安装时,务必使点火开关和其他用电设备开关均置于关断位置。
7.切记电控汽车车上所采用的供电系统均为负极搭铁,安装蓄电池时,要特别注意正、负极不可接反。
8.车上不宜装功率超过8W的无线电台,如必须装时,天线应尽量远离ECU,否则会损坏ECU中的电路和部件。
9.在装上或取下ECU时,操作人员应先使自己搭铁(接触车身),否则,身体上的静电会损坏ECU电路。
10.对电控系统进行检修时,应避免电控系统由于过载而损坏。
电控系统中,ECU与传感器的工作电流通常都比较小,因此,与之相应的电路元器件的负载能力也比较小。
在对其进行故障检查时,若使用输入阻抗较小的检测工具,则可能会因检测工具的使用,造成元器件超载而损坏,为此应注意以下几点:①不可用试灯对电控系统的传感器部分和ECU控制单元进行检查(包括对其接线端子的检查);②除了某些车辆的测试程序中有特殊说明外,一般不能用指针式万用表检查电控系统部分的电阻,而应该用高阻抗的数字式万用表或是电控系统专用检测仪表;③在装有电子控制系统的汽车上,坚决禁止用搭铁试火或拆线刮火的方法对电路进行检查。
11.切记不可用水冲洗ECU控制单元和其他电子装置,并注意ECU控制系统的保护,避免其因受潮而引起电路板、电子元器件、集成电路和传感器的工作失常。
12.在一般情况下,不要打开ECU盖板,因为电控发动机上的故障大部分是外部设备故障,ECU故障一般比较少,即使是ECU有故障应由专业人员对其进行测试和维修。
二、电控发动机故障诊断排除方法电控发动机故障诊断按其诊断的深度可分为初步诊断和深入诊断。
初步诊断是根据故障的现象,判断出故障产生原因的大致范围。
深入诊断是根据初步诊断的结果对故障原因进行分析、查找,直到找出产生故障的具体部位。