Bosch电控高压共轨系统的工作原理和特点

1柴油喷射系统的发展历程

一直以来，博世都是柴油机燃油喷射技术的先驱和领导者，早在1927年就设计和生产了第一台直列泵及油嘴，为柴油喷射技术的发展奠定了坚实基础。此后，经历了轴向分配泵、电控分配泵和电控直列泵等发展过程，尤其是直列泵技术在几十年后的今天仍在各个领域广泛应用。1994年，生产了第一台商用车电控泵喷嘴系统（UIS），自此柴油喷射系统从位置控制系统发展为时间控制系统，用高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，使原来

复杂的机械结构大大简化。随后，第一台单体泵系统（UPS）和第一台电控径向分配泵相继问世。代表着当今最先进的柴油喷射系统——

—电控高压共轨系统于1997年和1999年分别在乘用车和商用车领域实现批量生产，它使喷射压力的产生完全独立于发动机的转速和喷射过程，并由高速电磁阀直接控制高压柴油喷射，实现了从时间控制系统到时间—压力控制系统的飞跃（见图1）。

图1Bosch柴油喷射系统的发展历程

2Bosch电控高压共轨系统的工作原理

2．1高压共轨系统简介

高压共轨燃油喷射技术是通过高压油泵压缩燃油至共轨管内形成高压，再由高压油管分配到每个喷油器，并通过控制喷油器上的高速电磁阀的开启与关闭定时定量地将高压燃油喷射至柴油机燃烧室内，以保证最佳的雾化和燃烧效果，从而使发动机获

Bosch电控高压共轨系统的工作原理和特点

唐永华，张恬

（博世汽车柴油系统股份有限公司技术中心，无锡214028）

摘要：阐述了Bosch柴油喷射系统的发展历程，并介绍了Bosch电控高压共轨系统的组成和工作原理，分析了Bosch 电控高压共轨系统的主要特点。同时指出以Bosch为代表的电控高压共轨技术是当前实现国3及更高排放标准，同时提高柴油机动力输出、降低油耗和噪音的最佳技术方案，是今后国内柴油机应用和发展的必然趋势。

关键词：Bosch；柴油机；电控；共轨系统

中图分类号：U467．48文献标志码：A文章编号：1005－2550（2009）05－0009－05

Working Principle and Key Characteristics of Bosch Diesel Common Rail System

TANG Yong－hua，ZHANG Tian

（Bosch Automotive Diesel System Co．Ltd．，Wuxi214028，China）

Abstract：This article introduces the evolution of Bosch diesel fuel injection system，working principle and key charac-teristics of Bosch common rail system．Based on the analysis of its main characteristics，it points out that Bosch common rail system is the state－of－the－art diesel injection technology to meet China3and future emission standards，and mean-while helps to raise power output，lower fuel consumption and reduce noise emission for diesel engine，therefore，it is an inevitable tendency of Chinese diesel engine application and development．

Key words：Bosch；diesel；electronic controlled；common rail system

收稿日期：2009-06-12

得最佳的性能。

高压共轨系统主要由低压回路和高压回路两部分组成。低压回路包括低压油管、燃油滤清器和齿轮泵等，高压回路包括高压油泵、共轨管、高压油管和喷油器等部件，如图2所示。发动机工作时，高压油泵上自带的齿轮泵通过负压从油箱中吸油，并以一定的压力（约5～7bar）将过滤后燃油送入高压油泵。燃油进入高压柱塞腔后被压缩，通过高压油管进入共轨管形成高压，每缸喷油器通过高压油管与共轨管相连，以实现高压喷射。

图2Bosch商用车共轨系统示意图

2．2高压油泵（High pressure pump）

高压油泵是高压共轨系统中的关键部件之一，它的主要作用是将低压燃油加压成为高压燃油，储存在油轨内等待ECU的喷射指令。高压油泵由齿轮泵、油量计量单元、溢流阀、进出油阀和高压柱塞等部分组成。以Bosch目前广泛应用于中国商用车市场并已开始本地化生产的CPN2．2BL为例，其结构如图3所示。

图3Bosch高压油泵CPN2．2BL

高压油泵供油量的设计准则是：在整个寿命范围内和任何工况下都必须保证高压油泵的供油量能满足发动机在一定轨压下的喷油量要求，即油量平衡。CPN2．2BL采用2个直列柱塞设计，通过发动机凸轮轴驱动，传动比为1∶2，与传统的机械泵类似，以便于欧2发动机升级。其润滑方式为机油润滑，润滑油路与发动机润滑油路直接相连。齿轮泵的任务是向高压油泵供给足够的低压燃油，安装在高压油泵泵体后端，依靠位于高压油泵凸轮轴末端的齿轮来驱动，它的转速是高压油泵2．85倍。当燃油进入高压部分后，一路经过油量计量单元进入高压柱塞腔，经压缩后进入油轨，同时多余的燃油通过溢油阀回到油箱中。油量计量单元的主要作用是调节进入高压柱塞腔的油量，以控制共轨管内的燃油压力的大小。

2．3共轨管（Rail）

共轨管是电控高压共轨系统中所特有的零部件，主要包括高压接头、节流孔、轨压传感器和压力限制阀，如图4所示。共轨管的主要作用是蓄压和分配燃油，阻尼燃油压力波动同时还限制最高燃油压力，使之不超过安全限值。轨压传感器向ECU提供共轨管内的实时压力信号，做为轨压闭环控制的输入。油轨进出口处的节流孔设计可减小共轨管和高压油管中的压力波动。压力限制阀是一个机械阀，当压力超过一定限值时即开启，以保证共轨管在出现压力异常时，将压力迅速释放从而确保系统安全。当压力限制阀打开后，它仍能将轨压维持在一个正常范围（如700～800bar），让车辆在故障情况下仍能继续运行至维修站点，即跛行回家。

图4Bosch共轨管

2．4喷油器（Injector）

喷油器是电控高压共轨系统中最关键和最复杂的部件，它的作用是根据ECU发出的电信号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时刻、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室内。

喷油器主要由喷油器体、电磁阀、油嘴、针阀组件和弹簧等部分组成，图5所示为Bosch的第二代商用车喷油器CRIN2。在电磁阀不通电时，电枢将球阀紧紧压在阀座上，此时控制室和压力室内压力平衡，油嘴针阀被弹簧预紧力紧紧压在油嘴座面上不抬起，即喷油器不喷油；当电磁阀通电时，电磁阀通过吸力将电枢抬起，此时控制室内燃油经球阀量