高壓共軌電噴技術(shù)

高壓共軌電噴技術(shù)高壓共軌(CommonRail)電噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元(ECU)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴高壓共軌柴油機(jī)射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。低壓油泵將柴油從油箱中吸出，經(jīng)過過濾提供給高壓油泵，在低壓泵內(nèi)有一電磁閥控制燃油到達(dá)高壓泵室，燃油進(jìn)入管形蓄壓器—燃油軌道。在共軌上有壓力傳感器時(shí)時(shí)監(jiān)測燃油壓力，并將這一信號傳遞給ECU，通過對流量的調(diào)節(jié)控制共軌內(nèi)的燃油壓力達(dá)到希望值。噴射壓力根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件的不同從200～1800帕，再通過電腦控制分別噴射到氣缸中，共軌不但保持了燃油壓力，還消除了壓力波動。高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管(Rail)，通過公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力(Pressure)大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的程度.柴油燃油噴射系統(tǒng)從機(jī)械控制式發(fā)展到電子控制式系統(tǒng)后，電子噴射系統(tǒng)又經(jīng)歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統(tǒng)、時(shí)間式燃油噴射系統(tǒng)和時(shí)間壓力式燃油噴射系統(tǒng)（共軌系統(tǒng)）。高壓共軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力建立和噴射過程的分離，從而使控制過程更具有柔性，能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)小油量的精確控制，更好地實(shí)現(xiàn)多次噴射。高壓共軌系統(tǒng)包括1.高壓油泵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)生與燃油噴射過程無關(guān)，且噴油正時(shí)也不由高壓油泵的凸輪來保證，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)原則來設(shè)計(jì)。大部分公司采用由柴油機(jī)驅(qū)動的三缸徑向柱塞泵來產(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對共軌腔中燃油的放泄來實(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。2.高壓油軌（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。它的容積應(yīng)削減高壓油泵的供油壓力波動和每個(gè)噴油器由噴油過程引起的壓力震蕩，使高壓油軌中的壓力波動控制在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。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；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；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。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，通過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。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的噴油形狀，需對噴油器進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。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時(shí)的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動較小，能承受高壓燃油的沖擊作用，且起動時(shí)共軌中的壓力能很快建立。各缸高壓油管的長度應(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。高壓共軌系統(tǒng)的基本優(yōu)點(diǎn)1相對于一般機(jī)械式直列泵噴射壓力相對較高，目前國內(nèi)最高噴射壓力可以達(dá)到1800 bar。2噴油壓力獨(dú)立于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，可以改善發(fā)動機(jī)低速大負(fù)荷的性能。3可以實(shí)現(xiàn)5次噴射，調(diào)節(jié)噴油率形狀，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律。4噴油正時(shí)和噴油量可以由ECU控制自由設(shè)定。5驅(qū)動扭矩小及其NVH指標(biāo)較好。6可以通過電控系統(tǒng)進(jìn)行各缸工作均勻性矯正。7噴油壓力調(diào)節(jié)范圍寬泛，能適應(yīng)各種工況，且起動性能好。8采用先進(jìn)的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數(shù)多，有利于柴油機(jī)燃燒過程的全程優(yōu)化。9采用共軌方式供油，噴油壓力波動小，各噴油器之間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準(zhǔn)確。10高速電磁開關(guān)頻率高，控制靈活，使得噴油系統(tǒng)的噴射壓力可調(diào)范圍大，并且能方便的實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射后噴射等功能，為優(yōu)化柴油機(jī)噴油規(guī)律改善性能和降低廢棄提供了有效手段。11系結(jié)構(gòu)移植方便，適用范圍廣，不像其他的電控噴油系統(tǒng)對柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有專門要求，尤其是高壓共軌系統(tǒng)與目前的小中型及重型柴油機(jī)均能很好匹配，因而市場前景看好。缺點(diǎn)：1關(guān)鍵燃油噴射技術(shù)為國外少數(shù)幾家公司壟斷。2油品適應(yīng)相差。3共軌系統(tǒng)現(xiàn)今未得到市場的可靠認(rèn)型認(rèn)可。4用戶維修保養(yǎng)成本高，共軌發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的故障必須依靠專業(yè)故障診斷儀器監(jiān)測和維修，對于長途運(yùn)輸不利。發(fā)展前景由于高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以該技術(shù)一經(jīng)問世，就得到世界上大多數(shù)柴油機(jī)制造廠商的青睞，其中高壓共軌系統(tǒng)被認(rèn)為是20世紀(jì)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的三大突破之一?，F(xiàn)在國外許多內(nèi)