船用柴油机电控高压共轨燃油喷射系统研究

高压共轨系统的研究与应用【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，高压共轨燃油喷射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发展趋势之一。

本文结合我公司车辆现状着重介绍了电控高压共轨燃油喷射系统的结构、原理、发展趋势、特点和维修，并给出了今后的发展方向。

【关键词】柴油机；燃油喷射系统；高压共轨；发展趋势1.绪论1.1项目背景由于发动机柴油混合气形成时间极短，只占15°-35°的曲轴转角，燃烧室各处的混合气成分很不均匀，所以需要柴油发动机的燃油供给系统拥有良好的匹配。

而传统的柴油机完全通过机械间的作用来完成这一匹配，就导致了大家印象中的冒黑烟，大噪声的出现，而且柴油发动机燃油经济性的优势也被埋没。

随着科技的进步，特别是当共轨技术成功运用于柴油发动机上后，柴油发动机燃油经济性的优势立马体现出来，而冒黑烟之类的弊病也不再存在。

越来越多的车辆都开始使用高压共轨系统。

经过多年的发展完善，柴油电控喷射系统已由第一代的位移控制到第二代的时间控制一直发展到了现在的压力时间控制，也就是大家所熟知的共轨喷射技术，作为第三代的柴油机电控喷射技术，共轨系统放弃了传统使用的直列泵系统，供油泵建立一定油压后送到各缸公用的高压油管（也就是所说的共轨），再由共轨将柴油送入各缸的喷油器。

这样一来，共轨柴油喷射系统的喷油压力就与喷油量无关，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，这样不仅提高了发动机输出功率，改善了汽车的燃油经济性，而且使氮氧化物和颗粒物排放都大为降低。

1.2我公司设备现状及存在的问题我公司目前车辆339台，其中高压共轨车辆12台（其中沃尔沃客车4台、宇通客车2台、35吨北起多田野吊车6台）。

目前的维修技术力量主要集中在欧Ⅰ、欧Ⅱ排放车辆的修理上，对欧Ⅲ及以上的电控共轨车辆维修仅仅停留在机件和电路的常规维修上，而对电控高压共轨系统的修理技术缺乏，因此一直以来都是委托外部人员进行修理，随着电控高压共轨车辆的不断发展，势必面临电控维修技术缺乏的境地，界时将严重影响公司的生产经营。

高压共轨燃油喷射系统是一种先进的发动机燃油供应系统，它通过在可调电磁阀和空气控制单元的帮助下，将柴油高压从高压泵输送到一个共轨。

高压共轨燃油喷射系统具有以下特点：高压燃油供应、快速、精确、燃油喷射精细等。

高压共轨燃油喷射系统的主要组成部分包括高压泵、共轨、喷油嘴、传感器和控制单元。

高压泵是高压共轨燃油喷射系统的核心部件，它负责将柴油加压到非常高的压力。

高压泵通常使用柱塞泵的工作原理，通过柱塞上下运动的运动来抽取和加压燃油。

在高压泵中，柴油被压力到巨大的压力，通常可以达到数千个巴。

共轨是一个管道系统，其作用是将高压泵输送的高压燃油储存在其中，在准确的时间和压力下喷射燃油。

共轨的材料通常使用高强度、耐高压的材料，如高强度钢或铝合金。

喷油嘴是燃油喷射系统中负责喷射燃油到发动机燃烧室的部件。

喷油嘴的喷油孔直径非常小，通常在数十微米的范围内，这使得喷油系统可以产生高喷射压力并实现精细的燃油喷射控制。

喷油嘴喷射燃油的时间和数量受到控制单元的精确控制。

传感器是高压共轨燃油喷射系统的关键部件之一，它用于监测和测量各种参数，如油压、燃油温度、水分含量等。

传感器将这些参数的信息反馈给控制单元，以便进行实时调整和控制。

控制单元是高压共轨燃油喷射系统的大脑，它接收来自传感器的参数信息，并根据预设的燃油喷射控制策略来控制高压泵和喷油嘴的工作。

控制单元通常使用微处理器以及相关的软件和算法来实现精确的燃油喷射控制。

高压共轨燃油喷射系统相较于传统的喷油系统有几个显著的优点。

首先，高压共轨燃油喷射系统可以实现更高的喷射压力和更精细的喷油控制，从而提高发动机的效率和动力输出。

其次，高压共轨燃油喷射系统具有更快的响应速度，可以实现更准确的喷油时间和数量控制，从而提高燃烧效率和降低排放。

另外，高压共轨燃油喷射系统还具有更低的噪音和振动水平，提高了驾驶的舒适性。

总之，高压共轨燃油喷射系统是一种现代化的发动机燃油供应系统，它通过高压泵、共轨、喷油嘴、传感器和控制单元等组成部分，实现了高压、快速、准确、精细的燃油喷射控制。

『专业知识』柴油发动机高压共轨电控燃油喷射技术1. 柴油机高压共轨电控燃油喷射技术的发展历程燃油喷射系统是柴油发动机的核心组成部分。

它是在一定的压力下，利用喷油器将一定数量的燃料直接喷入气缸或进气道内的燃油供给装置。

自1897年德国发明家鲁道夫·狄塞尔发明第一台柴油发动机以来，燃油喷射系统经历了由蓄压式到机械式再到电控式的发展历程。

图1 世界燃油喷射系统发展历程从电子技术控制燃油喷射的角度，经历了3个阶段。

表1展示了柴油机喷射阶段及特点。

表1 柴油机电控燃油喷射阶段及特点2. 柴油机高压共轨电控技术的工作原理及组成高压共轨电控喷油系统的主要部件包括：燃油泵、高压油轨、喷油器、ECM和各种传感器等组成。

图2 高压共轨燃油系统工作图图2是共轨燃油系统的原理图，显示了机械，流体，电气和所有关键要素之间的联系。

燃油首先由低压泵通过入口计量阀供应给高压泵，然后由高压泵产生满足要求的高压燃油，再由高压泵传递给共轨管。

共轨管主要是用于储存高压燃油的容器，为喷油器喷射做准备。

最后喷油器按照ECM的指令去控制一定量的燃油喷射到汽缸。

•高压燃油泵高压油泵将低压系统中的清洁燃油进行加压，使其产生足够的压力冲破出油阀的限制，其结构如图3所示。

图3 高压油泵结构图图4 高压油产生简图工作原理：吸油行程中，柱塞随着凸轮的转动，柱塞由上止点移动到下止点，过程中柱塞腔内容积不断增大，压力不断减小，输油泵提供的燃油不断被吸入到柱塞腔中，直至柱塞移到下止点，进油阀关闭，切断了低压燃油与柱塞腔之间的油路，吸油结束。

凸轮轴继续转动，柱塞由下止点移动到上止点，过程中柱塞腔容积不断减小，腔内燃油不断被加压至阀门预设值，此时阀门开启，腔内燃油流入共轨管中。

图4为高压油的产生简图。

•喷油器喷油器是高压共轨燃油系统中最复杂和最关键的部件，它能根据ECM传送的电子控制信号，将共轨内的高压燃油以最佳的喷油定时、喷油量、喷油率和喷雾状态喷入发动机燃烧室中进行燃烧。

浅析船舶柴油机共轨技术共轨技术是指高压喷油泵、压力传感器和ECU（计算机控制）组成的闭式系统中将喷油压力的产生和喷射过程彼此分开的喷油技术。

本文旨在通过对船舶柴油机共轨技术的浅析，分析该技术的管理要点，并给予实际从业者一定的指导建议。

系统组成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，由柴油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。

如图1.1所示。

1.1.电喷式柴油机取消了凸轮轴、燃油高压油泵、排气阀的高压驱动油泵以及空气分配器。

1.2.供油单元增加了一套供油单元。

此单元由4至6台常规柱塞套简油泵组成，但不再需要定时，由主机自身传动齿轮带动。

1.3.伺服油泵在供油单元中设有伺服油泵，正常工作时输出伺服油。

伺服油系统中还设有电动液压油泵，在备车状态时提供液压油至液压油总管或叫液压油轨。

1.4.燃油喷射控制单元为了防止电磁阀卡死在常开位置导致燃油源源不断地喷进气缸，燃油系统中专门设计了燃油喷射控制。

油量由电子调速器根据主机工况输出信号给WECS9500控制系统，再由它控制燃油喷射控制单元，控制油路的接通与断开。

此阀设有位移传感器，把所喷射的油量反馈给控制系统，一旦油量在本循环中已给足，就切断电磁阀，并只有在三只电磁阀均回到零位时，才能给出下一循环的油量，以防止电磁阀卡死时造成的误喷油。

1.5.电子控制单元(ECU)它是电喷的核心部分，实际工况中，当燃油压力约在90MPa，并且油压随负荷的变化而相应调整。

低转速时，油压相对较低，约在60MPa 左右，以免油压过高而缸内压缩压力较低致使油束喷到活塞头上。

当主机接收到起动信号时，由ECU根据安装在自由端的角度传感器的角度信号，控制气缸进气顺序。

一旦主机转动后，带动供油单元中的油泵。

主机转动一次，每只油泵将供油三次。

因液体是不可压缩的，在起动过程当中，油压会很快建立。

高压共轨燃油喷射系统构造及工作原理高压共轨燃油喷射系统构造及工作原理高压共轨燃油喷射系统构造及工作原理柴油机共轨电控柴油喷射系统部件构造4\六西格玛坛{Vw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。

3.1.1高压油泵@L*[~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。

日电装公司采用了一个三作用凸轮的直列泵来产生高压。

该高压油泵对油量的控制采用了控制低压燃油有效进油量的方法。

工作过程：_7[)W(g/R&e.H-Gu（1）柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔；质量SPC,sixsigma,TS16949,MSA,FMEA6gWD0d|%^w/P(_六西格玛品质论坛o9W（2）柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压燃油经控制阀流回低压腔；（3）在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油路被切断，柱塞腔中的燃油被压缩，燃油经出油阀进入高压油轨。

船用电喷主机的原理及日常管理浅析摘要：随着船舶智能化的日益发展以及世界能源危机和环境污染的加重，为了节约能源、降低排放，提高柴油机燃烧工况，电控喷射技术得到了飞速的发展。

而高压共轨燃油喷射系统既对满足柴油机的经济性能，又对实现低污染、低排放发挥了重要作用，电控共轨柴油机的排放已达到相当理想的状态。

本文主要针对目前市场两大船用主机的船用柴油机高压共轨系统的结构及组成，就电子控制系统的控制策略进行了叙述以及介绍了高压共轨系统在船用柴油机领域的应用实例与管理。

本文先就电喷船用主机的电喷共轨原理进行了浅析，并列举了船用电喷柴油主机在使用过程中电喷共轨系统可能发生的几点故障，展开了分析。

关键词：船用柴油机电喷共轨原理分析1两大电喷主机的共轨原理分析1.1WartsilaRT-flex共轨柴油机WartsilaRT-flex机型有两个公共油轨：一个输送的是200bar的滑油，它的作用是作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置的伺服油；另一个则是1000bar的作为柴油机燃料的重油，由曲轴通过三角凸轮带动高压共轨燃油泵把燃油加压到1000bar，然后由高压燃油管路流至高压公共供油管（如下图1中所示），再通过容积喷射控制单元（ICU），对燃油进行喷射控制，该控制单元由20MPa的伺服油驱动，伺服油的触发信号来自于WECS-9520的气缸控制单元，气缸控制单元通过曲轴角度传感器，测出曲轴的位置和负荷，再进行判断和计算以选择最佳的时刻进行燃油喷射。

轮机员还能够通过主机的反馈信息，同时利用WECS的辅助单元，对FQS和VIT进行重新设定。

WECS-9520也可以按照预先设定的曲线，对不同负荷下的燃油喷射量以及喷射时间进行自动控制，RT-flex机型每个气缸有3个喷油阀，当柴油机在低负荷运行时，WECS-9520控制系统可以关闭其中的1或2个喷油器来减少喷油量，进而达到节省燃油和减少排放的目的，同时还能保持良好的低负荷运行特性。

word浅谈柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统与故障诊断内容提要：柴油发动机高压共轨电控燃油喷射技术从结构上彻底改变了柴油发动机燃料供应方式，实现了高压喷射、准确控制、喷油压力与喷油过程分开，使柴油发动机经济性、排放性、动力性有了大幅提高，并在柴油发动机系统中广泛使用。

机械结构、电子控制、液压系统多种先进技术的综合运用，使系统的复杂程度、精细程度大大增加。

对使用维护提出了更高的要求。

了解、掌握高压共轨电控燃油喷射系统，对维修人员有着重要意义。

本文简单介绍了高压共轨电控燃油喷射系统，并根据自己的维修经验，结合案例分析总结了高压共轨电控燃油喷射系统故障诊断的根本思路。

关键字：高压共轨电控喷射诊断目录:一、柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统根本知识〔一〕柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统特点〔二〕柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统组成和工作原理二、电子控制系统工作原理和主要元件介绍〔一〕电子控制系统工作原理〔二〕电子控制系统主要元件介绍〔三〕电子控制系统设置三、燃油供应系统工作原理和主要元件介绍〔一〕燃油供应系统工作原理〔二〕燃油供应系统主要元件介绍四、案例分析——系统故障的诊断思路〔一〕案例分析〔二〕诊断思路小结五、完毕语参考文献浅谈柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统与故障诊断一、柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统根本知识〔一〕柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统特点柴油发动机高压共轨电控燃油喷射系统属于稳压式时间控制喷油系统。

在计算机控制技术、现代传感检测技术以与先进的喷油结构根底上，实现了喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的供油方式。

彻底解决了容积式燃油泵喷油量、喷油压力受发动机转速负荷影响的问题，实现了较高的喷射压力，使柴油发动机经济性、动力性、排放性能均有了大幅提高。

同时采用先进的电子控制装置，配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便，精度大为提高。

可控参数多，益于柴油机燃烧过程的全程优化。

高压共轨柴油机轨压控制策略及参数研究引言•高压共轨柴油机是现代柴油机的一项重要技术，其燃油喷射系统中的轨压控制策略及参数是决定其性能的关键因素之一。

•本文将全面、详细、完整地探讨高压共轨柴油机轨压控制策略及参数的研究，深入分析其原理、方法和应用。

二级标题轨压控制策略三级标题开环控制•开环轨压控制是最简单的一种策略，其通过设定固定的轨压值来控制柴油机的燃油喷射量。

•优点：简单、稳定性好。

•缺点：无法根据不同工况实时调节燃油喷射量，存在燃油喷射量误差大的问题。

三级标题闭环控制•闭环轨压控制采用反馈控制的方法，在实际运行中通过传感器获得实时数据，并根据设定的轨压值进行控制调节。

•优点：实时性强，具有较好的自适应能力。

•缺点：系统复杂度较高，设计和调试困难。

三级标题模糊控制•模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，可以应对柴油机工作过程中的不确定性。

•优点：具有良好的鲁棒性和适应性。

•缺点：计算量大，实时性较差。

三级标题自适应控制•自适应控制是根据工况的变化自动调节轨压控制策略的一种方法，可以根据柴油机的工作状态动态调整参数。

•优点：能够适应不同工况，提高控制精度。

•缺点：算法复杂，需要大量的实验数据作为支持。

二级标题轨压控制参数研究三级标题轨压控制精度•轨压控制精度是评价轨压控制策略的重要指标之一，直接影响柴油机的工作效率和排放性能。

•轨压控制精度的研究需要考虑传感器的准确性、控制算法的稳定性等因素。

三级标题轨压控制时间•轨压控制时间是控制策略的响应速度，影响柴油机的动态性能和燃油消耗。

•轨压控制时间的研究需要考虑控制系统的反应速度、传感器的采样频率等因素。

三级标题轨压控制稳定性•轨压控制稳定性是控制策略的一个重要指标，直接关系到柴油机的工作平稳性和可靠性。

•轨压控制稳定性的研究需要考虑控制系统的抗干扰能力、参数修正的准确性等因素。

三级标题轨压控制曲线形状•轨压控制曲线形状是控制策略的表现形式，可以通过调整参数来改变曲线形状以实现更好的控制效果。