柴油机共轨技术

柴油机共轨技术
? 中压共轨系统：
? 中压输油泵(压力为10-13MPa)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，迅即通过 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(120-150MPa)后喷出或停喷。
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? 日本电装公司的ECD-U2共轨喷油系统
日本电装（Denso ）公司率先在上世纪九十年代初推出了 名为ECD-U2的共轨燃油喷射系统。
? ECD-U2共轨喷油系统由高压供油泵、共轨、喷油器以及 控制这些部件的电子控制单元和各种传感器等组成。
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? 原理
? 系统利用泵控制阀改变高压供油泵的燃油出油量 来控制共轨压力，共轨压力根据发动机负荷和转 速确定的数值而调节。
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? 分类
? 高压共轨系统： ? 高压输油泵(压力在120MPa以上)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 (响
应在200微秒左右)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。
脉冲，因此三通阀在每次喷油中都开启两次。 ? 预喷量小到 1立方毫米/冲程。 ? 预喷和主喷的间隔时间已经可以缩小到 0.1毫秒。 ? 预喷可以减少在滞燃期内形成的可燃混合气，进
而有效地降低柴油机的燃烧噪声。
? 高压供油泵的功能是控制出油量以 产生高压燃油。
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? 区别
? 高压共轨系统与中压共轨系统的主要判别在于，高压燃油 的获得方式不同；
? 前者由高压燃油泵直接提供，而后者则借助于增压柱塞增 压后获得。
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(1)采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使 得喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，利于柴油 机燃烧过程的全程优化。 ? (2)采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油 器间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较 准确。
? 在高压油泵、压力传感器和电子控制装置(ECU)组成的闭 环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的 一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供 油管，通过公共供油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无关，可以大幅度减小柴油机 供油压力随发动机转速变化的程度，因此，也就减少了传 统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，其大小取决 于燃油轨道(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短。
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? 由于调速器控制能的喷油规律
? 德尔塔型（三角型）喷油率型式：喷油率逐渐上升并迅速 截止的型式 预喷型式：在主喷之前实施一次小油量的预喷的型式 靴型喷油率型式：预喷跟主喷连在一起，形成一种靴子形 状的喷油率型式
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? 其中最有意义的是预喷。 ? 预喷是通过在主喷脉冲之前提供一个小小的预喷
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? 当由电子控制单元控 制的喷油持续时间过 去之后，喷油器断电， 三通阀恢复到它的初 始状态。此时，来自 共轨的高压燃油通过 三通阀和单向孔板流 入控制腔，使控制腔 迅速地达到共轨压力, 令针阀很快关闭，喷 油很快被切断。
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? 喷油嘴的开启和关闭完全由喷油器控制腔 中的压力和共轨压力的差值决定。
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? (3)高速电磁开关阀频率高，控制灵活，使得喷油系统 的喷射压力可调范围大，并且能方便的实现预喷射、后喷 等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气 排放提供了有效手段。
? (4)系统结构移植方便，适应范围广，不像其他的几种 电控喷油系统，对柴油机的结构形式有专门要求；尤其是 高压共轨系统，与目前的小、中型及重性柴油机均能很好 匹配，因而市场前景看好。
? 改变施加在三通阀上的电脉冲宽度，可以 控制喷油量；
? 改变施加在三通阀上的电脉冲发生的时刻， 可以控制喷油定时。
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? 因为ECD-U2共轨喷射系统是一个全电子控 制的、完善的压力-时间燃油定量控制系统， 所以没有传统燃油喷射系统固有的问题， 如：
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? 由于喷油系统内的压力传播而产生难以控制的或者不能 控制的工况区域；
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? 产生的背景
? 柴油机高速运转时，高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变 化的。
? 柴油的可压缩性质和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态 与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。
? 油管内的压力波动产生二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧， 于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量，并使油耗增加。
? 泵控制阀与燃油压力传感器相结合进行共轨压力 的闭环控制。
? 共轨压力长期施加在喷 油器针阀的底面上。只 有在喷油器不通电时才 施加在针阀的背面上。 当喷油器器不通电的时 候，三通阀使单向孔板 上面的空腔与共轨连通， 高压燃油通过单向孔板 流入控制腔（液压柱塞 的上方），通过液压柱 塞对针阀施加向下的压 力，跟回位弹簧的作用 力一起克服针阀下方燃 油压力，使针阀关闭。 在这个过程中，单向孔 板没有节流作用。
? 此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不 稳定的喷射，尤其在低速区域容易产生上述现象。严重时不仅喷油不 均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。
? 为了解决柴油机燃油压力变化所造成的缺陷，现代柴油机采用了一种 称之为“共轨”的电喷技术。
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? 原理
? 经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操纵式喷油 两个发展阶段 ，从初期的位置控制型发展到时间控制型 。
? 当ECU发出喷油脉冲时， 三通阀使单向孔板上面 的空腔与回油管连通， 燃油流到回油管去，充 满在这个空腔里的高压 燃油油压力立刻下降到 大气压力。由于单向孔 板节流，其下面控制腔 中的压力只能缓慢地下 降，喷油器针阀逐渐地 升起，造成所谓的德尔 塔型（三角型）喷油规 律，这种喷油规律对气 缸内的燃烧十分有利。