车用共轨式电喷柴油机的原理及特点

老爷子

车用共轨式电喷柴油机的原理及特点ZT
目前，能源危机和生态环境污染问题是全世界人们关注的焦点。随着汽车和动力机械的保有量不断增加，汽车排放的有害气体和微粒已超过工业污染物的排放量而成为一大公害，人们对这两个问题越来越重视，各国都相继制定了越来越严格的汽车排放规定。
    随着社会的发展，人们对汽车的经济性和舒适性要求也越来越高。迫于各方面的压力，人们开始寻找新的途径来解决降低排放和油耗问题。其中排气净化和节能是决定汽车能否继续生存发展的两大课题。这样内燃机的电子控制技术就蓬勃发展起来。
    首先发展起来的是汽油机的电控技术。到目前为止，主要轿车生产国的汽油机已经全部实现了电子控制。而柴油机则可以通过改进燃烧系统和增压中冷等技术措施来改善排放、降低油耗、提高功率。传统的柴油机是采用机械控制系统来控制柴油机的喷油正时和喷油量，也具有优越的控制性能。另一方面由于研制快速、大功率、高性能的电控执行器技术要求高，难度大。所以柴油机电控技术的发展要晚于汽油机。
    车用柴油机不仅随着转速改变喷油量和喷油时间相应改变，而且随着负荷的变化采用复杂的控制模型对温度、进气压力等参数进行补偿控制。20世纪80年代以来，微电子技术的迅速发展及其在汽油机电控方面的成功应用，解决了柴油机电控技术的瓶颈，使得柴油机电控技术也发展起来。采用电控技术可以改善驾驶性能，降低噪声和振动，提供舒适、易操作的行驶控制功能；可以借助于故障显示和自诊断功能改善车辆的安全性和维护保养的方便性；可以改善冷起动、稳定怠速和良好的加速等性能，从而推动和加速了柴油机电控的发展。20世纪80年代，越来越多的汽车柴油机采用了电子控制，而且电子控制的项目愈来愈多，这些技术在不同的柴油机上，以及不同的条件下逐步实施，使柴油机的电控技术水平一步一步地提高，柴油机的电控技术一代又一代地向前发展。到目前为止，柴油机电控燃油系统的主要类型有：电控直列泵、电控分配泵和电控共轨燃油系统。
一、共轨式电控喷油系统的特点及其结构原理
    提高柴油机动力性，实现低污染、低油耗的中心任务就是改善柴油机的燃烧过程。也就是要保证组成燃烧过程的进气、喷油、燃烧三要素中的油、气良好混合和在不同工况下满足不同的燃烧和放热要求。其中喷油是最重要的因素。因此喷油系统的控制成为柴油机电控的核心。
    （一）共轨式喷油系统的特点
    共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力，可同时控制NOx和微粒在较小的数值内，以满足排放要求。柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机NOx，又能保证优良的动力性和经济性。
    （二）共轨式喷油系统的结构原理
    由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，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，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放。共轨式喷油系统，是柴油机电控技术发展过程中的一个大的飞跃，它改变了传统的喷油系统的组成结构，最大特点就是将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，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。
    电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制，根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。按照喷油高压形成的不同，共轨式电控燃油喷射系统有两种基本型式，即高压共轨式和中压共轨式。
    1．高压共轨系统
    高压输油泵直接产生高压燃油后，输送至共轨中消除压力的脉动，再分送到各喷油器；当电子控制装置按需要发出指令信号后，高速电磁阀迅速打开或关闭，进而控制喷油器工作，即按设定的要求喷出或停喷高压燃油。
    2．中压共轨系统
    中压输油泵将中压燃油输送到共轨中消除压力的脉动，再分送至带有增压柱塞的喷油器中；当高速电磁阀开关阀接收到电子控制装置发送的指令信号后，就迅速开启或关闭，从而控制燃油器工作，随即通过高压柱塞的增压作用，将从共轨中来的中压燃油加压至高压后喷出或停喷。中压共轨系统又包括共轨蓄压式和共轨液压式，共轨蓄压式的控制油和喷射油均来自共轨管；而共轨液压式的控制油来自共轨管，喷射油来自燃油输油泵，所以该系统的控制油和喷射油可以采用不同物质。其典型代表有日本电装公司的高压共轨式喷油系统ECD--U2，英国Lucas Varity公司的LDCR型高压共轨喷油系统，德国Benz公司的OM611柴油机上的电控高压共轨喷油系统，美国BKM公司的Servo jet共轨蓄压式电控喷射系统，美国Caterpillar公司的HEUI共轨液压式喷射系统。
（三）柴油机电控燃油喷射系统的组成
    柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6MPa），各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、ECU控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基本组成与其他电子控制系统一致，也由传感器-ECU-执行元件3部分组成。
    1．传感器
    加速踏板位置传感器；反馈信号传感器；燃油温度传感器；其他传感器和信号开关。
    2．柴油机控制ECU
    根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执行令信号。
    3．执行元件
    执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。

懵懂

如果赋有动画图解的话那就更容易理解它了

BMWZIM5

最好再说一下高压共轨技术的缺点啊！！

loudx

如果能说说个个之间的区别和优缺点，那就太谢谢了

shy213

很有收获，不过据说现在的高压共轨喷油器已经使用压电式的不再用电磁阀了呀！

dingshang

缺点可能就是高压共轨的制造技术要求高，制造成本高，电控以及与发动机的匹配比较复杂，因此技术核心掌握在BOSCH，DENSO，DELPHI等少数几家企业手中，逐渐形成了行业垄断

杨俊平

共轨虽好可是维修成本还是太高了

volvosh

同意楼上的，共轨虽然有很多优点，但是在国内使用的话，确实维修成本高，因为它对油品的要求比较高，而国内的燃油质量确实不敢恭维，造成很多油路故障象喷油器等，而且一旦要维修共轨系统，有些高压的配件是必须更换的，你动过之后就变形了

张员外

“缺点可能就是高压共轨的制造技术要求高，制造成本高，”载人航天国人都能做到，这些不是问题，国家有意识引导后，国内很快也可以了

mingzhucao

制造成本也不高多少，主要是垄断，BOSCH是个强势供应商

hua6

长见识哦，呵呵，应该配点图片就更好啊

ivysn

关键问题就是高压共轨技术的喷油嘴国内比较难造，um级的。

lovemaker

最好有国内几家巨头的产品规格说明

dldde

对于高压共轨系统，简单说，优点：喷射压力与发动机的工况无关，可任意控制（共轨压力控制），喷射控制灵活，可实现多次喷射；缺点：结构复杂，系统成本高，对油品要求高，维修成本也高。
对于压电式喷油器以西门子（现在已经是大陆公司的）VDO为代表，在欧美已有应用。但在国内还是电磁阀。

baggio10c

共轨系统在中国市场很脆弱，原因很简单，中国柴油油品达不到要求。
核心技术完全被鬼子垄断