高压共轨

JILINUNIVERSITY主讲人：解方喜柴油机电控系统的分类•柴油机电控喷油系统的开发研究从20世纪70年代开始，已经经历了三代：①、第一代：位置控制式电控柴油喷射系统保留了传统的喷油泵、高压油管、喷油嘴系统，将原来的机械调速器控制改为电子控制，使控制精度与响应速度得以提高；②、第二代：时间控制式电控柴油喷射系统利用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射；JILINUNIVERSITY柴油机电控系统的分类Ⅰ、电控泵喷嘴系统此系统没高压油管，喷油泵、喷油嘴、电磁阀组合一起，每缸安装一组泵喷嘴，依靠安装在缸体上或缸盖上的凸轮轴摇臂驱动；Ⅱ、电控单体泵系统在每个单体泵上安装一个电磁阀，电磁阀的开关由ECU控制，利用高压油管，将单体泵与喷油器连接，高压燃油顶开喷油器针阀将燃油喷入汽缸；JILINUNIVERSITY③、第三代：高压共轨电控燃油喷射系统•柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的精确控制，而且能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特性形状，降低柴油机噪声和大大减少废气的排放量。利用一个高压油泵，以一定的速比连续将高压燃油输送到共轨管内，高压燃油再由共轨送入各缸喷油器，ECU直接控制喷油器内的高速电磁阀，实现燃油定时、定量喷射；JILINUNIVERSITY柴油机电控系统的分类柴油机燃油喷射系统凸轮驱动系统液力执行系统泵管嘴泵喷嘴分配泵直列泵单体泵径向柱塞轴向柱塞高压共轨系统HEUI系统(包括：高电压驱动控制阀式、电池电压驱动控制阀式、压电晶体控制阀式)JILINUNIVERSITY第一代共轨高压泵总是保持在最高压力，导致燃油的浪费和很高的燃油温度。第一代共轨系统为商用车设计的，最高喷射压力为140MPa，乘用车喷射压力为135MPa。JILINUNIVERSITY•第三代共轨系统带有压电直列式喷油器。2003年，第三代共轨系统面世，压电式（piezo）共轨系统的压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。省去了回油管，在结构上更简单。压力从20～200MPa弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3，减小了烟度和NOX的排放。最高喷射压力达到180MPa。此套采用新研发的压电直列式喷油器的系统使带预喷和后喷的喷油率曲线范围更为自由。第二代共轨系统可根据发动机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。带有控制油量的油泵，喷射压力能达到160MPa。即使在压力较低的情况下，该系统也可以根据实际状况提供适量的喷油压力。高压共轨电控燃油喷射系统JILINUNIVERSITY工作情况：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。高压共轨电控燃油喷射系统电子控制部分燃油供给部分控制器线束传感器执行器高压部分低压部分回油管低压油管油水分离器滤清器油箱输油泵柴油滤清器共轨管喷油器高压泵高压油管JILINUNIVERSITY高压共轨电控燃油喷射系统结构组成齿轮输油泵在壳体内安装有两个互相啮合的齿轮，一个是主动齿轮，而另一个为被动齿轮；利用互相啮合反向转动的齿轮，将齿隙中的燃油从吸油端送往压油端；目前输油泵有2种类型，即电动输油泵（滚子叶片泵）和机械驱动的齿轮泵JILINUNIVERSITY1.手油泵2.油温传感器3.出油口4.油温加热器5.进油口6.壳体7.油水位置传感器1-滤清器盖；2-进油口；3-纸质滤芯；4-壳体；5-水分收集器；6-放水螺塞；7-出油口燃油滤清器JILINUNIVERSITY•燃油中若含有杂质，将导致油泵零部件、出油阀、喷油嘴的损坏。•柴油中含有可溶性乳状液或者自由水（例如：用于温度变化的冷却水），若这种水进入喷射系统，将会引起燃油系统元件的穴蚀。•随着柴油机使用时间的增加，燃油滤清器的水分收集器水位达到一定高度时，通过自动报警装置报警灯来提示的，驾驶员需进行水分收集器排水作业。高压油泵1-带偏心凸轮的驱动轴；2-多边环；3-油泵柱塞；4-进油阀；5-元件关闭阀；6-出油阀；7-套；8-去共管的高压接头；9-压力控制阀；10-球阀/压力控制阀；11-回油；12-燃油供给250kPa(2.5bar)；13-节流阀(安全阀)；14-燃油供给通道JILINUNIVERSITY作用：除将低压燃油加压成高压燃油外，还在于保证在快速起动过程和共轨管中压力迅速上升所需要的燃油储备、持续产生高压共轨管所需要的系统压力；高压油泵JILINUNIVERSITY由互相呈120度夹角的3缸径向柱塞组成，3个泵油柱塞由驱动轴上的凸轮驱动进行往复运；高压泵每转一圈，有三次供油，峰值驱动扭矩较低，油泵驱动系统保持较稳定的负荷。当柱塞向下运动时，为吸油行程吸油阀会开启，允许低压燃油进入泵腔；当柱塞到达下止点时，进油阀将会关闭，泵腔内的燃油在向上运动的柱塞作用下被加压后输送到蓄压器中，等待喷射；JILINUNIVERSITY出油阀出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。JILINUNIVERSITY进油计量比例阀安装在高压油泵的第一级加压（齿轮泵）和第二级加压（柱塞泵）之间，以调整经第一级加压到第二级加压的燃油燃油量，而阀的开启量由ECU控制。其控制方式是ECU通过高脉冲信号中改其占空比的方法,从而进油流量,以增大或减少油量.油量计量阀进油计量比例阀PCV阀JILINUNIVERSITY维持阀进口压力近于恒定，系统中多余的流体通过该阀回流的压力控制阀。一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用，稳压，系统卸荷和安全保护作用。溢流阀JILINUNIVERSITY共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用。共轨管的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器（限流器）和压力限制器。共轨管压力传感器向ECU提供高压油轨的压力信号；压力限制器保证高压油轨在出现压力异常时，迅速将高压油轨中的压力进行放泄。液流缓冲器（限流器）保证在喷油器出现燃油漏泄故障时切断向喷油器的供油，并可减小共轨和高压油管中的压力波动；JILINUNIVERSITY共轨管喷油器进油口（共轨管来的高压油）针阀控制室回油口电磁阀针阀杆JILINUNIVERSITY根据ECU发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入燃烧室；喷油器工作过程（1）•初始状态：当喷油器电磁阀未被触发时，小弹簧将电驱的球阀压向释放控制孔上，在控制腔内形成共轨高压；同样，喷嘴腔内也形成共轨高压，共轨压力对控制柱塞端面的压力和喷嘴弹簧的压力与高压燃油作用在针阀锥面上的开启力相平衡，使针阀保持关闭状态；JILINUNIVERSITY喷油器工作过程（2）JILINUNIVERSITY喷油开始状态：当电磁阀被触发时，电驱将泄油口打，燃油从阀控制室中流到上方的空腔中（从空腔通过回油管道返回油箱），使控制室压力降低；控制室压力降低，减少了作用在控制柱塞上的力，这时喷嘴针阀被打开，喷油器开始喷油；喷油器工作过程（2）•喷油结束状态：电磁阀一旦断电不被触发，小弹簧力会使电磁阀电驱下压，球阀将泄油孔关闭；泄油孔关闭后，燃油从进油孔进入控制室建立起油压（这个压力为油轨压力），这个高压作用在控制柱塞端面上，油轨压力加上弹簧力大于针阀锥面上的压力，使喷嘴针阀关闭；JILINUNIVERSITYJILINUNIVERSITY