关于博世轨压模式分析

博世公司商用车新型增压式高压共轨喷射系统介绍作者：暂无来源：《汽车维修与保养》 2017年第8期不断完善的废气排放法规迫使柴油机制造商不断采取各种机内净化措施和废气后处理方法来降低柴油机的排放，各种废气后处理装置应运而生。

但是，柴油机的低排放与经济性是相互矛盾的，以往不断加严的排放限值已导致燃油耗的不断增加，而即使在采用机外净化措施的情况下，原始排放的高低对确定废气后处理部件的尺寸起着决定性的作用，直接影响到购置费用和运行成本，因此为了降低原始排放和燃油耗，并降低制造成本和运行费用，必须进一步采用机内净化措施来降低柴油机的原始排放和燃油耗，而其中燃油喷射系统依然起着至关重要的作用。

欧美各国随着未来排放法规US10/ 欧Ⅵ在重型商用车柴油机上的实施，采用高压共轨喷射系统替换目前还在许多场合使用的单体泵或泵喷油嘴系统的趋势将进一步加快，而废气再循环(EGR) 在所有燃烧过程中的应用是其具有决定性意义的推动者，由此而产生的发动机对部分负荷时更高喷油压力的需求只能由带有蓄压器的喷射系统采用液力方式才能有效地实现。

开发重型商用车柴油机燃烧过程成功的关键在于把握好高负荷运转工况，为此博世公司开发了一种喷油规律曲线形状可变的增压式高压共轨喷射系统( 图1)，其喷油器中除了控制喷油的电磁阀之外，还具有第2 个电磁阀，它能激活集成在喷油器中的一个压力放大器, 并通过优化电磁阀喷油嘴针阀控制时间的偏差，可使喷油开始时的喷油速率减半，从而限制氮氧化物的形成，使得柴油机制造商有可能在达到废气排放法规限值的同时进一步降低燃油耗。

博世公司的产品系列以高压共轨喷射系统(CRS) 的两种变型来支持高负荷运转工况的燃烧过程设计。

其中，CRSN3.3 高压共轨喷射系统提供了可选择的柔性多次喷射的自由度，它可用于采用高增压压力和高EGR 率的燃烧过程。

目前，喷油压力为2 200 ～ 2 500bar(1bar=105Pa) 的高压共轨喷射系统产品等级( 图2) 可满足特殊柴油机的使用要求，而CRSN4.2 增压式高压共轨喷射系统不但能以较低的共轨压力获得比一般共轨喷射系统高得多的喷油压力，而且除能进行多次预喷射和后喷射之外，还能提供可选择主喷射开始时喷油速率的柔性功能，即喷油规律( 针阀升程和喷油压力) 曲线形状可选择从矩形变化到斜坡形直至靴形，在宽广的发动机特性曲线范围内与柴油机的运转工况达到最佳的匹配，特别是能够降低对NOx 敏感的发动机特性曲线场范围内的氮氧化物的形成，其应用实例示于图3。

博世共轨系统简介为满足国三排放标准，国内多数卡车及柴油机企业将技术路线定为高压共轨，目前高压共轨技术主要被博世、德尔福、电装等公司掌握，其中博世的高压共轨系统占有绝大部分市场份额。

技术升级随之而来的是车辆使用等方面的变化，为了更好地普及国三电控共轨系统的知识，让大家更好的用好车，我们在博世共轨系统的官网上找到了一些共轨系统的基础知识，现在整理出来，与大家一起分享。

●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。

共轨系统示意图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●共轨系统的四大核心部件其中，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。

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。

2.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。

4.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。

博世共轨系统产品商用车共有两种：CRSN2-16和CRSN3-18。

●CRSN2-16：运用最广泛，最大压力1600巴基于博世全球化平台研发，为中国市场特别优化，是目前博世在中国运用最广泛的平台，可同时满足国三、国四以及国五等多种排放标准要求。

摘要摘要本设计基于博世CR柴油机高压共轨电控系统，在深入分析柴油机高压共轨电控系统控制原理的前提下，主要针对电控燃油喷射系统进行了总体控制设计，即高压共轨电控燃油喷射系统的空气供给系统、燃油供给系统设计；高压共轨电控燃油喷射系统的传感器和执行器控制设计；高压共轨电控燃油喷射系统的电子控制单元设计。

另外对整个电控系统的控制逻辑进行了划分，总结出五个基本的控制任务，包括状态识别、油量控制、共轨压力控制、喷射控制和驱动，形成了完整的控制方法和实现方法。

关键词：柴油机，高压共轨，电控单元，控制方法发动机控制技术课程设计任务书发动机控制技术课程设计任务书一、设计题目发动机电控系统设计以某一具体类型的发动机（如：凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机）为对象，结合发动机电控系统设计的要求，选择合适的传感器和执行器等硬件设备，对发动机的主要控制系统或某一控制系统进行硬件设计和软件设计。

控制内容：发动机控制系统包括电子控制汽油喷射（EFI）、电子控制点火提前（ESA）、怠速控制（ISC）、废气再循环控制（EGR）、蒸发污染控制（ECS）、谐波进气增压系统控制（ACIS）、故障诊断（DIAGN）、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节（CO排放控制）等内容。

二、设计内容1．原理简介主要内容：对发动机的构成与工作原理进行简要介绍2．对象特性描述主要内容：对所选择的控制对象的特性进行分析和描述3．控制系统设计发动机的电子控制系统设计。

1）电子控制单元的设计；2）传感器和控制开关；3）各类执行器；4）控制系统的工作过程。

主要内容：控制方案的选择与论证；被控参数与控制参数的选择；输入输出系统的设计；画出原理图、方框图和仪表流程图、系统接线图、梯形图；进行程序设计。

三、设计要求1．课程设计说明书的格式应严格按照学校课程设计格式要求。

2．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。

3．课程设计说明书。

1.BOSCH电控高压共轨系统构成2.BOSCH电控高压共轨结构示意图BOSCH电控高压共轨安装示意图3.BOSCH电控高压共轨系统工作原理在共轨式蓄压器喷射系统中，压力的产生和燃油的喷射是完全脱开的。

喷射压力的产生跟发动机转速和喷油量毫不相干。

燃油以一定的压力储存在高压蓄压器（即所谓的“共轨”）内，时刻准备着进行喷射。

喷油量由驾车人确定，喷射起点、喷射持续时间和喷射压力由ECU（电子控制单元）计算出来。

然后，ECU 触发电磁阀，使每一个气缸的喷油器（喷油单元）相应地进行喷射。

传感器组成如下图：ECU（电子控制单元）ECU是电控发动机的控制中心，通过接收各传感器传送来的发动机运行信息，加以运算处理后控制各执行器动作。

ECU还包含着一个监测模块。

ECU和监测模块相互监测,如果发现故障，它们中的任何一个都可以独立于另一个而切断喷油。

其中喷油器线束，传感器线束发动机出厂时已经做好，整车厂需要根据整车功能的需要来做整车线束CPN2.2(+)高压油泵齿轮泵ZP5共轨管存储高压，抑止因油泵供油和喷油而产生的波动。

燃油粗滤器带油水分离器，分离燃油中的水分。

曲轴转速传感器1、永磁铁2、传感器壳体3、发动机外盖4、软铁芯5、线圈6、传感线圈原理：电磁感应功能：1、曲轴（发动机）转速；2、曲轴上止点位置。

凸轮轴转速传感器原理：霍尔效应相位确定：凸轮轴上安装着一个用铁磁性材料制成的齿，它随着凸轮轴旋转。

当这个齿经过凸轮轴传感器的半导体膜片的时候，它的磁场就会使半导体膜片中的电子以垂直于流过膜片的电流的方向发生偏转。

产生一个短促的电压信号（霍尔电压），这个电压信号告诉ECU，某1缸已经进入了压缩阶段。

水温传感器原理：高灵敏度NTC（负温度系数热敏电阻）电阻阻值随温度下降而增大。

轨压传感器1、电子接头2、评估电路3、带传感装置的皮膜4、高压接头5、固定螺纹原理：传感器皮膜上的传感器元件将高压管道内的压力变化转化成电压信号输送到ECU。

----- 哈尔滨工业大学车辆工程专业工学硕士，高级工程师。

威海职业学院教师，汽车专业的专业带头人。

北京现代汽车威海4s店(威海振洋汽车销售服务有限公司)兼职技术顾问。

1、2、2、商用车Bosch共轨系统输出控制燃油计量阀是柴油机共轨系统重要的执行器，它安装在高压油泵的进油位置，调节进入高压泵柱塞的进油量，从而调节共轨压力。

该种调节轨压的方式为进油调节，同在高压泵出油端或共轨处的高压端调节，降低发动机的功率消耗以及燃油的不必要压缩。

燃油计量阀的供油特性如图13所示。

燃油计量阀在控制线圈没有通电时，该阀是导通的，可以提供最大流量的燃油。

ECU通过占空比信号控制燃油计量阀。

燃油计量阀的工作原理，如图14所示。

喷油器电磁阀的结构与工作原理与乘用车共轨柴油机的完全相同。

商用车国3Bosch共轨系统，进气预热常采用下列两种方式：进气道电加热以及燃烧室内预热塞加热，中型及重型系列柴油机经常采用前者。

潍柴WP6系列柴油机进气道电加热装置，如图15所示。

1、2、3、商用车Bosch共轨系统控制器ECU商用车国3 Bosch第二代共轨柴油机一般采用了型号为EDC7的控制器ECU，其外形及接口如图16所示。

控制器ECU为了缩短与传感器及执行器的距离，经常安装在发动机上，同时防止发动机的温度传到ECU上，所以在发动机机体与Ecu之间增加了一个冷却盒，以保证ECU的正常工作温度(参考图1及图17)。

1、2、4、电子控制系统电路图潍柴国3 WP10／wPlON柴油机电子控制系统电路图如图18所示。

2、商用车国3柴油机Bosch共轨系统的控制策略分析潍柴目前所有的国3柴油机及玉柴的4G、4E、6J系列国3柴油机，由于均采用了Bosch第二代共轨系统(控制器的型号为EDC7)，因此控制策略基本相同。

2.1、控制器ECU发动机部分的控制功能简介控制器ECU发动机部分能够实现如下控制：(1)喷油方式控制。

每工作循环最多能够实现高达4次的喷射(目前国3柴油机每循环只用2次一一预喷射及主喷射)。

博世共轨整车功能使用手册广西玉柴机器股份有限公司工程研究院电控系统研发部2014-04目录1巡航控制功能 (3)2PTO功能 (5)3怠速微调 (7)4最高车速限制 (8)5辅助起动功能 (9)6辅助停机和强制怠速功能 (9)7电子智能省油功能 (10)8远程油门功能 (12)9排气制动和缸内制动功能 (13)10起动机控制 (15)11格栅预热控制 (16)12空调继电器控制 (18)13电子风扇控制 (19)14水报警功能 (21)15机油压力温度CAN显示 (21)161档限扭矩功能 (22)17发动机最高转速限制 (23)18发动机转速输出特性 (23)19电子油门特性 (23)20诊断请求功能 (24)21一些报文的使用说明 (26)21.1FlEco（燃油经济性）报文 (26)21.2FrmMng_FlConsum（累计燃油消耗量）报文 (27)21.3EBC1（电子刹车控制）报文 (28)21.4TSC1-AE/DE/PE/VE（扭矩/转速控制）报文 (28)1巡航控制功能1.1功能定义巡航控制的基本功能是使车辆实现按照需求的车速自动稳定行驶。

ECU接收来自车速传感器和各种开关的信号，根据需求车速与实际车速的背离情况，按照既定的控制策略实时计算出驱动车辆稳定行驶所需的驱动扭矩，以达到车辆自动稳定行驶的目的。

1.2系统组成系统硬件组成包括巡航控制开关组（巡航恢复开关、巡航停止开关、巡航调整开关+、巡航调整开关-）车速传感器刹车开关（主刹车开关、冗余刹车开关）离合器开关1.3巡航控制流程示意Array1.4巡航控制使能与退出条件1.4.1巡航控制功能的使能条件车速在标定合适范围内；档位高于设定的档位；发动机转速在标定的合适范围内；刹车、离合开关信号无故障；巡航控制开关组无故障。

1.4.2巡航控制功能的退出条件踩下刹车；按下巡航停止开关；踩下离合器；车速传感器发生故障，或者车速超过标定的合适范围；发动机转速超出标定的合适范围；启用排气制动功能。

博世共轨回油压力
博世共轨回油压力是现代柴油发动机中的一个重要概念，它对于发动机性能的影响不可忽视。

共轨系统通过控制喷油器的回油压力，来实现对燃油喷射的精确控制，从而提高发动机的燃烧效率和动力性能。

共轨回油压力是指喷油器工作后，燃油通过喷嘴进入燃烧室后的压力状态。

在正常工作条件下，共轨系统会保持一定的回油压力，以保证喷油量的准确控制。

回油压力的大小直接影响着喷油量的稳定性和精确性，过大或过小的回油压力都会导致燃油喷射的不稳定，从而影响发动机的工作效果。

博世共轨系统采用先进的电子控制技术，通过高速电磁阀来控制喷油器的开闭时间和喷油量，从而精确控制燃油的喷射过程。

共轨回油压力的控制是其中的关键环节，它通过调节高压泵的工作压力和喷嘴回油阀的开闭时间来实现。

在发动机工作中，共轨回油压力的稳定性对发动机的工作效率和排放性能有着重要的影响。

如果回油压力过大，会导致燃油喷射过量，造成燃油的浪费和废气排放的增加；如果回油压力过小，会导致燃油喷射不足，影响发动机的动力输出和燃烧效率。

为了保证共轨回油压力的稳定性，博世共轨系统采用了多种技术手段。

首先，高压泵和喷嘴回油阀采用了先进的液压控制技术，能够
在短时间内快速调整回油压力；其次，系统中还设置了压力传感器和电子控制单元，能够实时监测和控制回油压力的大小，以保证其在合理范围内的稳定。

博世共轨回油压力的精确控制，不仅提高了柴油发动机的燃烧效率和动力性能，还降低了废气排放和燃油消耗。

这对于环保和节能都具有重要意义。

博世共轨系统的应用，使得柴油发动机在性能上有了质的飞跃，成为现代车辆动力系统的首选。