柴油机共轨喷油技术的进展

法拉利

柴油机共轨喷油技术的进展

柴油机共轨喷油系统有一个共同的特点，就是有一个共同的高压燃油蓄势器，称为共轨。高压供油泵只负责向这个蓄势器提供高压燃油，不负责控制燃油定量和喷油定时。管理燃油压力和向各个气缸输送燃油的任务通过共轨完成。这样，燃油喷射过程可以不受压力产生和燃油输送过程的牵制；燃油定量控制和喷油定时控制可以更为灵活和自由。

相对于其他燃油喷射系统，共轨燃油喷射系统有如下特点：在燃油定量和喷油定时方面实行全电子的和柔性的控制；喷油规律曲线形状可以比较自由地调整；优化的、已可达到1800bar的喷油压力（仅次于博世公司的泵喷嘴和泵管嘴）控制；能实现每个工作循环多达七次的燃油喷射；高度的紧凑性和较低的高压油泵驱动扭矩。

曰本电装公司的ECD-U2共轨喷油系统

曰本电装（Denso）公司率先在上世纪九十年代初推出了名为ECD-U2的共轨燃油喷射系统。ECD-U2共轨喷油系统由高压供油泵、共轨、喷油器以及控制这些部件的电子控制单元和各种传感器等组成（如图1）。系统利用泵控制阀改变高压供油泵的燃油出油量来控制共轨压力，共轨压根据发动机负荷和转速确定的数值而调节。泵控制阀与燃油压力传感器相结合进行共轨压力的闭环控制。

喷油器的工作原理

共轨压力长期施加在喷油器针阀的底面上。只有在喷油器不通电时才施加在针阀的背面上。当喷油器不通电的时候，三通阀使单向孔板上面的空腔与共轨连通，高压燃油通过单向孔板流入控制腔（液压柱塞的上方），通过液压柱塞对针阀施加向下的压力，跟回位弹簧的作用力一起克服针阀下方燃油压力，使针阀关闭。在这个过程中，单向孔板没有节流作用。

当ECU发出喷油脉冲时，三通阀使单向孔板上面的空腔与回油管连通，燃油流到回油管去，充满在这个空腔里的高压燃油压力立刻下降到大气压力。由于单向孔板节流，其下面控制腔中的压力只能缓慢地下降，喷油器针阀逐渐地升起，造成所谓的德尔塔型（三角型）喷油规律，这种喷油规律对气缸内的燃烧十分有利。

当由电子控制单元控制的喷油持续时间过去之后，喷油器断电，三通阀恢复到它的初始状态。此时，来自共轨的高压燃油通过三通阀和单向孔板流入控制腔，使控制腔迅速地达到共轨压力,令针阀很快关闭，喷油很快被切断。

由此可见，喷油嘴的开启和关闭完全由喷油器控制腔中的压力和共轨压力的差值决定。改变施加在三通阀上的电脉冲宽度，可以控制喷油量；改变施加在三通阀上的电脉冲发生的时刻，可以控制喷油定时。因为ECD-U2共轨喷射系统是一个全电子控制的、完善的压力-时间燃油定量控制系统，所以没有传统燃油喷射系统固有的问题，如：由于喷油系统内的压力传播而产生难以控制的或者不能控制的工况区域；由于调速器控制能力不足而引起低速下控制效能不良。

三种形状的喷油规律

ECD-U2共轨喷射系统的喷油规律可以控制成三种的形状，即德尔塔型（三角型）、靴型和预喷型：
德尔塔型（三角型）喷油率型式：喷油率逐渐上升并迅速截止的型式

预喷型式：在主喷之前实施一次小油量的预喷的型式

靴型喷油率型式：预喷跟主喷连在一起，形成一种靴子形状的喷油率型式

其中最有意义的是预喷。预喷是通过在主喷脉冲之前提供一个小小的预喷脉冲，因此三通阀在每次喷油中都开启两次。预喷量小到1立方毫米/冲程。预喷和主喷的间隔时间已经可以缩小到0.1毫秒。预喷可以减少在滞燃期内形成的可燃混合气，进而有效地降低柴油机的燃烧噪声。

高压供油泵的控制策略

高压供油泵的功能是控制出油量以产生高压燃油。它采用便于产生高压的凸轮驱动机构（见图1）。泵控制阀关闭后柱塞的升程当量决定了出油量。通过对泵控制阀关闭时刻的控制，或者通过对凸轮预升程的控制来控制出油量，

yinxiong

真的是太好拉
  兄弟，你可以把捷达柴油车的原理也跟我说说吗？
     我现在还搞不懂？

lt01260625

我喜欢
   是哪位想知道柴油捷达的原理啊?
    我专修那个东东的
     因为浏阳有很多柴油捷达出租车.........所以..........
   我洗过很多次柴油捷达的油泵..........
   那车子可以调到开空调都只要2.9一公里........

lovejerry123

谢谢楼主大哥,我听说好象现在U2的共轨系统欧洲已经淘汰.而且听说斯堪尼亚的公轨 ，仅仅提高轨压就达到欧四，不知道是不是真的，直到的哥们告诉我一声，具体轨压控制在多少！

sishugen

是真的，不过斯卡尼亚做到欧五就不行了，尤其是EGR方面的问题解决不了，以后他还是推荐用scr

承载式车身

请教一下，我们国家目前在2.8l排量左右的共轨机整机检测国三通过率有多少，装配后整车国三检测通过率大概多少？多谢

solo11

现在BOSCH在国内几乎垄断了高压共轨，日本电装还没怎么听说过哪家公司在使用

wangyi_3a

上柴、玉柴、锡柴都有产的，但技术可能引用国外的

为车而生

共轨压力有130MPA，还有150——180MPA，还有超高压的，是300MPA，也就是三千个大气压。

guoge01

油压超过130MPa，那雾化程度一定相当好的了。

大漠孤烟

谢谢楼主，我是共轨技术的菜鸟，油你的图文并茂我现在有点了解了
在请问楼主，您知道什么地方能学习卡车柴油机共轨技术吗
谢谢

feathefish

回复7楼：
    据我所知，现在国内的柴油机高压共轨系统主要由博世、德尔福、电装三家公司垄断了。博世的共轨系统大功率和中小功率都在用，德尔福中小功率用的是共轨系统，大功率用单体泵；电装也是配的大功率柴油机，主要用户是中国重汽等。

zaq104

要达到欧III排放,最大轨压至少是1400bar,欧IV的话,至少要1600-1800bar,而且光考压力还是不行的,喷油器也要有很大的改动,要能实现多段喷射,现在的BOSCH和DENSO都有多段喷射共轨系统,最多可达5段
BOSCH的共轨在国内绝对是垄断地位,潍柴的共轨全部是由BOSCH提供
DENSO的也有很多厂家在用,小功率100KW左右的国内也有厂家在使用
DELPHI共轨相对较弱,其电控组合单体泵相对强点

book12

电装公司的电磁喷油器三通阀是早先开发产品由于燃油泄漏量大，后来开发了二通阀结构，彻底解决了燃油泄漏问题

outcom

共轨系统油泵-共轨管-电控喷油嘴-高压油路系统组成。其中油泵主要分为两种形式：转子泵和直列式泵，这两种泵相对于机械泵来说，其结构要简单，零部件减少了很多，但凸轮轴的加工要求提高了很多，直列共轨泵一般采用三作用凸轮，相对于传统的凸轮轴来说，为了减少高速，高压运动下的动作失真，提高其许用泵端压力，其采用了内凹弧段，提高了表面粗糙度的要求。转子泵用的内凸轮则存在加工困难，表面精度难以提高等问题。至于共轨管，国内外对其研究都刚兴起不久，主要研究的是于何使其保持轨内压力的稳定性。电控喷油嘴的结构原理并不困难，但在加工精度方面比P型器要高，并且喷油器中孔阀的密封非常重要，如果密封性不好的话，则喷油器回油量过大，使得轨压急剧下降，或者达不到所需压力，此外，电磁伐性能也是很重要的一个影响因素，如果其延时过大的话，不但难以实现预喷，而且严重影响对喷油量的控制。
至于单独使用高压共轨实现欧VI或欧V是不现实的，一般要加其他辅助系统，如EGR，SCR(选择性还原系统，通常是在发动机上再加一个尿素泵，能极大的降低颗粒物等）。