高壓共軌燃油系統(tǒng)主要部件介紹

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高壓共軌燃油系統(tǒng)主要部件介紹 ; H8 P# B$ [+ N/ I1 e& y4 u

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　　一,、前言 　　共軌式噴油系統(tǒng)于二十世紀(jì) 90 年代中后期才正式進(jìn)入實(shí)用化階段,。這類電控系統(tǒng)可分為：蓄壓式電控燃油噴射系統(tǒng),、液力增壓式電控燃油噴射系統(tǒng)和高壓共軌式電控燃油噴射系統(tǒng),。高壓共軌系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能,，其優(yōu)點(diǎn)有： 　　a. 共軌系統(tǒng)中的噴油壓力柔性可調(diào),，對(duì)不同工況可確定所需的最佳噴射壓力,，從而優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能。 　　b. 可獨(dú)立地柔性控制噴油正時(shí),，配合高的噴射壓力（ 120MPa~200MPa ）,，可同時(shí)控制 NOx 和微粒（ PM ）在較小的數(shù)值內(nèi)，以滿足排放要求。 　　c. 柔性控制噴油速率變化,，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律,，容易實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和多次噴射，既可降低柴油機(jī) NOx ,，又能保證優(yōu)良的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,。 　　d. 由電磁閥控制噴油，其控制精度較高,，高壓油路中不會(huì)出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象,，因此在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)噴油量變動(dòng)小,，各缸供油不均勻可得到改善,，從而減輕柴油機(jī)的振動(dòng)和降低排放。 　　由于高壓共軌系統(tǒng)具有以上的優(yōu)點(diǎn),，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外柴油機(jī)的研究機(jī)構(gòu)均投入了很大的精力對(duì)其進(jìn)行研究,。比較成熟的系統(tǒng)有：德國(guó) ROBERT BOSCH 公司的 CR 系統(tǒng)、日本電裝公司的 ECD-U2 系統(tǒng),、意大利的 FIAT 集團(tuán)的 unijet 系統(tǒng)、英國(guó)的 DELPHI DIESEL SYSTEMS 公司的 LDCR 系統(tǒng)等,。 　　二,、高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)主要部件介紹 　　　　圖 1 為高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)的基本組成圖。它主要由電控單元,、高壓油泵,、共軌管、電控噴油器以及各種傳感器等組成,。低壓燃油泵將燃油輸入高壓油泵,，高壓油泵將燃油加壓送入高壓油軌，高壓油軌中的壓力由電控單元根據(jù)油軌壓力傳感器測(cè)量的油軌壓力以及需要進(jìn)行調(diào)節(jié),，高壓油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過(guò)高壓油管,，根據(jù)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，由電控單元從預(yù)設(shè)的 map 圖中確定合適的噴油定時(shí),、噴油持續(xù)期由電液控制的電子噴油器將燃油噴入氣缸,。 　　1 、高壓油泵

                                

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高壓油泵的供油量的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是必須保證在任何情況下的柴油機(jī)的噴油量與控制油量之和的需求以及起動(dòng)和加速時(shí)的油量變化的需求,。由于共軌系統(tǒng)中噴油壓力的產(chǎn)生于燃油噴射過(guò)程無(wú)關(guān),，且噴油正時(shí)也不由高壓油泵的凸輪來(lái)保證，因此高壓油泵的壓油凸輪可以按照峰值扭矩最低,、接觸應(yīng)力最小和最耐磨的設(shè)計(jì)原則來(lái)設(shè)計(jì)凸輪,。 　　bosch 公司采用由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的三缸徑向柱塞泵來(lái)產(chǎn)生高達(dá) 135Mpa 的壓力。該高壓油泵在每個(gè)壓油單元中采用了多個(gè)壓油凸輪，使其峰值扭矩降低為傳統(tǒng)高壓油泵的 1/9 ,，負(fù)荷也比較均勻,，降低了運(yùn)行噪聲。該系統(tǒng)中高壓共軌腔中的壓力的控制是通過(guò)對(duì)共軌腔中燃油的放泄來(lái)實(shí)現(xiàn)的,，為了減小功率損耗,，在噴油量較小的情況下，將關(guān)閉三缸徑向柱塞泵中的一個(gè)壓油單元使供油量減少,。 　　日電裝公司采用了一個(gè)三作用凸輪的直列泵來(lái)產(chǎn)生高壓,，如圖 2 所示。該高壓油泵對(duì)油量的控制采用了控制低壓燃油有效進(jìn)油量的方法,，其基本原理如圖 3 所示,。

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a 柱塞下行，控制閥開啟,，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔,； 　　b 柱塞上行，但控制閥中尚未通電,，處于開啟狀態(tài),，低壓燃油經(jīng)控制閥流回低壓腔； 　　c 在達(dá)到供油量定時(shí)時(shí),，控制閥通電,，使之關(guān)閉，回流油路被切斷,，柱塞腔中的燃油被壓縮,，燃油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油軌。利用控制閥關(guān)閉時(shí)間的不同,，控制進(jìn)入高壓油軌的油量的多少,，從而達(dá)到控制高壓油軌壓力的目的； 　　d 凸輪經(jīng)過(guò)最大升程后,，柱塞進(jìn)入下降行程,，柱塞腔內(nèi)的壓力降低，出油閥關(guān)閉,，停止供油,，這時(shí)控制閥停止供電，處于開啟狀態(tài),，低壓燃油進(jìn)入柱塞腔進(jìn)入下一個(gè)循環(huán),。 　　該方法使高壓油泵不產(chǎn)生額外的功率消耗，但需要確定控制脈沖的寬度和控制脈沖與高壓油泵凸輪的相位關(guān)系,，控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,。

2 ,、共軌管 　　共軌管將供油泵提供的高壓燃油分配到各噴油器中，起蓄壓器的作用,， ECD-U2 系統(tǒng)的供軌管如圖 4 所示,。它的容積應(yīng)削減高壓油泵的供油壓力波動(dòng)和每個(gè)噴油器由噴油過(guò)程引起的壓力震蕩，使高壓油軌中的壓力波動(dòng)控制在 5Mpa 之下,。但其容積又不能太大,，以保證共軌有足夠的壓力響應(yīng)速度以快速跟蹤柴油機(jī)工況的變化。 ECD-U2 系統(tǒng)的高壓泵的最大循環(huán)供油量為 600mm3 ,，共軌管容積為 94000mm3 ,。

高壓共軌管上還安裝了壓力傳感器、液流緩沖器（限流器）和壓力限制器,。壓力傳感器向 ECU 提供高壓油軌的壓力信號(hào),；液流緩沖器（限流器）保證在噴油器出現(xiàn)燃油漏泄故障時(shí)切斷向噴油器的供油，并可減小共軌和高壓油管中的壓力波動(dòng),；壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時(shí),，迅速將高壓油軌中的壓力進(jìn)行放泄。 　　從上述分析可見,，精確設(shè)計(jì)高壓共軌管的容積和形狀適合確定的柴油機(jī)是并不容易的,。 　　3 、電控噴油器

電控噴油器是共軌式燃油系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復(fù)雜的部件,，它的作用根據(jù) ECU 發(fā)出的控制信號(hào),，通過(guò)控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時(shí),、噴油量和噴油率噴入柴油機(jī)的燃燒室。 　　BOSCH 和 ECD-U2 的電控噴油器的結(jié)構(gòu)基本相似,，都是由于傳統(tǒng)噴油器相似的噴油嘴,、控制活塞、控制量孔,、控制電磁閥組成,，圖 5 為 BOSCH 的電控噴油器結(jié)構(gòu)圖。在電磁閥不通電時(shí),，電磁閥關(guān)閉控制活塞頂部的量孔 A ,，高壓油軌的燃油壓力通過(guò)量孔 Z 作用在控制活塞上，將噴嘴關(guān)閉,；當(dāng)電磁閥通電時(shí),，量孔 A 被打開，控制室的壓力迅速降低,，控制活塞升起,，噴油器開始噴油,；當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，控制室的壓力上升,，控制活塞下行關(guān)閉噴油器完成噴油過(guò)程,。 　　控制了噴油率的形狀，需對(duì)其進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì),，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的噴油形狀,。控制室的容積的大小決定了針閥開啟時(shí)的靈敏度,，控制室的容積太大,，針閥在噴油結(jié)束時(shí)不能實(shí)現(xiàn)快速的斷油，使后期的燃油霧化不良,；控制室容積太小,，不能給針閥提供足夠的有效行程，使噴射過(guò)程的流動(dòng)阻力加大,，因此對(duì)控制室的容積也應(yīng)根據(jù)機(jī)型的最大噴油量合理選擇,。 　　控制量孔 A 、 Z 的大小對(duì)噴油嘴的開啟和關(guān)閉速度及噴油過(guò)程起著決定性的影響,。雙量孔閥體的三個(gè)關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)是進(jìn)油量孔,、回油量孔和控制室，它們的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)噴油器的噴油性能影響巨大,�,；赜土靠着c進(jìn)油量孔的流量率之差及控制室的容積決定了噴油嘴針閥的開啟速度，而噴油嘴針閥的關(guān)閉速度由進(jìn)油量孔的流量率和控制室的容積決定,。進(jìn)油量孔的設(shè)計(jì)應(yīng)使噴油嘴針閥有足夠的關(guān)閉速度,，以減少噴油嘴噴射后期霧化不良的部分。 　　此外噴油嘴的最小噴油壓力取決于回油量孔和進(jìn)油量孔的流量率及控制活塞的端面面積,。這樣在確定了進(jìn)油量孔,、回油量孔和控制室的結(jié)構(gòu)尺寸后，就確定了噴油嘴針閥完全開啟的穩(wěn)定,、最短噴油過(guò)程,，同時(shí)就確定了噴油嘴的穩(wěn)定最小噴油量�,？刂剖胰莘e的減少可以使針閥的響應(yīng)速度更快,，使燃油溫度對(duì)噴油嘴噴油量的影響更小。 　　但控制室的容積不可能無(wú)限制減少,，它應(yīng)能保證噴油嘴針閥的升程以使針閥完全開啟,。兩個(gè)控制量孔決定了控制室中的動(dòng)態(tài)壓力，從而決定了針閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,，通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)這兩個(gè)量孔的流量系數(shù),，可以產(chǎn)生理想的噴油規(guī)律,。 　　由于高壓共軌噴射系統(tǒng)的噴射壓力非常高，因此其噴油嘴的噴孔截面積很小,，如 BOSCH 公司的噴油嘴的噴孔直徑為 0.169mm × 6 ,，在如此小的噴孔直徑和如此高的噴射壓力下，燃油流動(dòng)處于極端不穩(wěn)定狀態(tài),，油束的噴霧錐角變大,，燃油霧化更好，但貫穿距離變小,，因此應(yīng)改變?cè)�柴油機(jī)進(jìn)氣的渦流強(qiáng)度,、燃燒室結(jié)構(gòu)形狀以確保最佳的燃燒過(guò)程。 　　對(duì)于噴油器電磁閥,，由于共軌系統(tǒng)要求它有足夠的開啟速度,，考慮到預(yù)噴射是改善柴油機(jī)性能的重要噴射方式，控制電磁閥的響應(yīng)時(shí)間更應(yīng)縮短,。關(guān)于電磁閥的研究已由較多的文獻(xiàn)報(bào)道,，本文不再對(duì)此進(jìn)行分析。 　　4 ,、高壓油管 　　高壓油管是連接共軌管和電控噴油器的通道,，它應(yīng)有足夠的燃油流量減小燃油流動(dòng)時(shí)的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)較小,，能承受高壓燃油的沖擊作用,，且起動(dòng)時(shí)共軌中的壓力能很快建立。各缸高壓油管的長(zhǎng)度應(yīng)盡量相等,，使柴油機(jī)每一個(gè)噴油器有相同的噴油壓力,，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)各缸之間噴油量的偏差。各高壓油管應(yīng)盡可能短,，使從共軌到噴油嘴的壓力損失最小,。 BOSCH 公司的高壓油管的外經(jīng)為 6mm ，內(nèi)徑為 2.4mm ,，日本電裝公司的高壓油管的外經(jīng)為 8mm ，內(nèi)徑為 3mm ,。 　　三,、結(jié)束語(yǔ) 　　由于高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)具有可以對(duì)噴油定時(shí)、噴油持續(xù)期,、噴油壓力,、噴油規(guī)律進(jìn)行柔性調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)的采用可以使柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,、動(dòng)力性和排放性能都會(huì)有進(jìn)一步的提高,。這就需要我們加大對(duì)高壓共軌系統(tǒng)的研究力度,，使我國(guó)的柴油機(jī)水平跨上一個(gè)新的臺(tái)階。

老鷹

圖片不能復(fù)制粘貼,，要作為附件傳上來(lái),，下面瀏覽處加附件，和電子郵件附件一樣,。

lookgz

很有啟發(fā),，可以發(fā)一份帶照片的文檔嗎

wyk999777

很想看看圖片，可惜不行呀．

無(wú)線風(fēng)箏

共軌是發(fā)展的方向
8 b% s2 k0 l+ i5 w, U9 X# e) e但是,，我現(xiàn)在要說(shuō)的是,，國(guó)內(nèi)的柴油還是無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的

gdbtaian

給樓主補(bǔ)上（帶圖片）

swerdeke

BOSCH電控噴油嘴不錯(cuò)!回憶起來(lái)了呀!

cdtongda

BOSCH也有單體泵,噴油嘴做的很精致,按中國(guó)現(xiàn)在的發(fā)展是根本趕不上外國(guó)的!

seven34377

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)企業(yè)也在努力啊
成都威特的單體泵也已經(jīng)批量用于歐3的機(jī)型了,，無(wú)錫油泵油嘴研究的研發(fā)也取得了成果

yuefeng0309

太好了，謝謝