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

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w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

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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：

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（1）柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔；

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（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。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的；

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（4）凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。

该方法使高压油泵不产生额外的功率消耗，但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系，控制系统比较复杂。

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3.1.2 共轨管

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， ECD-U2 系统的供轨管如图2-10所示。它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，使高压油轨中的压力波动控制在 5Mpa 之下。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。 ECD-U2 系统的高压泵的最大循环供油量为 600mm3 ，共轨管容积为 94000mm3 。

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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。压力传感器向 ECU 提供高压油轨的压力信号；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；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。

从上述分析可见，精确设计高压共轨管的容积和形状适合确定的柴油机是并不容易的。

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六西格玛品质论坛/i8?+?9k3.1.3 电控喷油器

电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件喷油器根据 ECU 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。喷油器的外观和结构示意如图 2-5 所示，其主要零件是喷油嘴、控制喷油率的量孔、油压活塞和三通电磁阀。系统的喷油过程控制是通过三通阀 TWV 对喷油器控制腔中油压的控制来实现的。三通阀结构及工作原理如图 2-6 所示，主要由内阀、外阀和阀体组成。阀的开启和关闭响应很快（0.4ms 以下）。三个部件相互间配合度很高，同时分别形成座面A、B。外阀为电磁阀，作垂直运动，随着外阀运动，座面 A、B 交替关闭，三个油孔 1、2、3双双交替接通。喷油定时由 TWV的通电时刻决定，喷油量由喷油压力和 TWV 的通电持续时间共同确定。当三通阀未通电时，外阀在弹簧力作用下压向下方，其阀座关闭，切断回油通道；内阀受到共轨压力作用而向上移动，内阀阀座开启，共轨管内高压油经内阀阀座进入控制腔施加在针阀尾部，关闭喷嘴。当三通阀通电被激励时，外阀在电磁力作用下克服弹簧力向上运动直到内阀阀座关闭，外阀阀座开启，控制腔和回油通道接通，控制腔中的高压燃油经单向节流孔缓慢流出，与液压活塞联锁的喷嘴针阀缓慢抬起，产生喷油率逐步增大的 ? 形喷射。喷嘴针阀达到全升程时喷油率最大。供油结束时切断三通阀电流，外阀再度下行，关闭回油道；内阀开启，共轨油压迅速加到液压活塞上方（此时单向节流孔不起阻尼作用），由于液压活塞面积比针阀面积大得多，因此喷油结束时很大的液压作用会使针阀急速落座，实现喷射过程的快速切断。可见，? 形喷油率是利用设在三通阀和液压活塞之间的单向节流孔阻尼控制腔中的压力下降过程来实现的。单向节流孔仅在释放控制腔压力时才具有节流作用，而加压过程不起阻尼作用 高压油管

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高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通道，它应有足够的燃油流量减小燃油流动时的压降，并使高压管路系统中的压力波动较小，能承受高压燃油的冲击作用，且起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量相等，使柴油机每一个喷油器有相同的喷油压力，从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能短，使从共轨到喷油嘴的压力损失最小。

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3.1.4 传感器

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在共轨喷射系统中，除了测定发动机实际运行状态的传感器（如空气流量传感器、增压压力传感器、水温传感器、燃油温度传感器、油门开度传感器等）外，还须安装压力传感器来准确测量共轨管内的压力。一般要求共轨压力传感器的测量范围是20-180 MPa,测量精度要求达到士2%-3%，而且还应在各种运行工况下都能有很高的可靠性。

3.1.5 软件和电控回路

软件技术包括软件开发过程，软件开发方法，结构化设计方法等。在软件的开发方面，最初是先检测出发动机的转速和油门开度，然后输入到计算机内，形成所谓的数据MAP，再从数据MAP中计算目标喷油量，向伺服回路发出指令进行控制。

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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

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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

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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：

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（1）柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔；

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（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。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的；

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（4）凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。

该方法使高压油泵不产生额外的功率消耗，但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系，控制系统比较复杂。

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3.1.2 共轨管

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， ECD-U2 系统的供轨管如图2-10所示。它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，使高压油轨中的压力波动控制在 5Mpa 之下。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。 ECD-U2 系统的高压泵的最大循环供油量为 600mm3 ，共轨管容积为 94000mm3 。

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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。压力传感器向 ECU 提供高压油轨的压力信号；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；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。

从上述分析可见，精确设计高压共轨管的容积和形状适合确定的柴油机是并不容易的。

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