高压共轨系统
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• 缸内高压喷射
– 轿车：2000bar，卡车：2600bar以上
• 增压中冷，废气再循环(EGR)
– 提高升功率、经济性和降低排放
第6页
柴油机发展趋势
• 排气后处理
微粒捕捉器，氧化催化器，NOx催化器
• 解决方案：电子控制：
– 电子控制燃油喷射 – 电子控制可变截面涡轮 – 电子控制废气再循环 – 电动进排气门 – 电子控制单元 实现理想的喷油速率是解决柴油机排放的基础，
实现机械混合运行，安全可靠； 缺点：间接控制，响应慢，对发动机性能改善有限
第19页
Fra Baidu bibliotek
§2.2 第二代时间控制式
1 分配泵系统 2 直列泵系统 3 电控单体泵/ 泵喷嘴系统 4 第二代电控系统的总体特点
第20页
§2.2.1 基于分配泵的电控系统
第21页
分配泵的电控系统框图
燃油箱
加速踏板传 感器
传感器
（2）喷射压力的大小只和凸轮型线以及发动 机转速等结构参数有关，不能根据发动机的工况 灵活调节；
（3）无法实现灵活的预喷射和多次喷射。
第36页
§2.3 第三代高压共轨系统
1 共轨压力的反馈控制 2 喷油量控制 3 喷油定时控制 4 预喷射控制
第37页
§2.3.1 共轨控制系统的类型
1 中压共轨—HEUI系统 2 高压共轨—线圈电磁阀喷油器 3 高压共轨—压电晶体喷油器 4 共轨系统的控制特点
• 与汽油机比较：
– HC和CO排放相对较少 – CO2少 – NOx排放和汽油机基本相当，但是汽油
机可以加三效催化装置 – 微粒排放较高 – 噪声较大
解决NOx和PM的排放
第3页
柴油机面临的问题
第4页
柴油机面临的问题
第5页
柴油机发展趋势
• 理想喷射特性
– 预喷射、初始喷射速率低，主喷速率 高，后喷停止速度快
喷油器
滤清器
电磁阀
第22页
喷油控制功能
密封端口
第23页
ECU模块
第24页
凸轮轴位置传感器
第25页
控制时序
第26页
§2.2.2 基于直列泵的电控系统
电控单元
喷嘴
高压
电
油路
磁
阀
低压
油路
简化直列油泵
输油 泵
位置/转速传感器
PPVI：在直列泵上实施的时间控制式电控系统
第27页
PPVI液力系统结构框图
柴油机共轨控制系统
一、为什么需要共轨控制系统； 二、柴油机三种电控系统的对比；
（1）第一代位置控制式 （2）第二代时间控制式 （3）第三代高压共轨控制系统 三、柴油机的空气控制系统； 四、共轨控制系统的结构细节； 五、关于共轨系统的一些基本问题；
第1页
柴油机面临的问题
第2页
§1 柴油机面临的问题
2. 需要活塞增压，增压过程响应慢；30ms
3. 可以实现预喷射，但是预喷射不能灵活调节； 4. 电磁阀采用高电压驱动，实现电磁阀的快速闭
合控制。 5. 整个控制系统的复杂程度较高。
第47页
§2.3.3 BOSCH高压共轨系统
第48页
高压共轨系统在BMW轿车柴油上
1 机械式单体泵系统 2 喷油量控制 3 喷油定时控制 4 喷嘴的结构
第30页
单体泵： 机车/船用
应用场合
泵喷嘴： 轿车/卡车
第31页
控制系统的框图
第32页
系统的配置
第33页
§2.2.4 第二代电控系统总结
(1)第二代控制系统的包括：
电控分配泵、直列泵、泵喷嘴、单体泵；
共有的控制特点：
依靠传统的脉动泵产生高压； 喷油量控制和喷油脉宽完全由电磁阀控制； 电磁阀关闭时刻决定喷射定时； 电磁阀关闭持续时间决定喷油量；
取消机械调速器 对齿条/拉杆的位置
实施电控
第16页
装有柔性动力系统的混合调速器
第17页
装有柔性动力系统的康明斯发动机
第18页
§2.1.3 第一代电控系统特点总结
间接控制喷油量——位置饲服 间接控制喷油定时——液力系统饲服控制 喷射压力大小控制——取决于原有机械系统的性能 喷油速率控制——取决于原有机械系统的性能 优点：技术难度小，改动工作量小，成本低，可以
第38页
§2.3.2 液力活塞增压喷射系统－HEUI
第39页
HEUI的含义
第40页
HEUI系统组成
第41页
HEUI的预喷射功能
第42页
HEUI的主喷射
第43页
HEUI的机油压力控制
第44页
HEUI的燃油供油泵
第45页
HEUI的控制系统
第46页
HEUI的控制特点
1. 机油压力和增压活塞配合完成喷射压力控制， 以较低的共轨压力来实现高压喷射；
第34页
第二代电控系统总结
(2)与第一代的差别：
采用电磁阀实现对喷射过程的直接数字 控制，不但可以控制喷油量，而且可以控制喷 射定时，实现高频和更加灵活的控制功能；而 且可以实现分缸独立控制。
第35页
第二代电控系统总结
(3)第二代电控系统的缺点：
（1）仍然依赖于传统的脉动高压系统，使得 高压喷射的区间受到凸轮型线的限制，无法实现 大范围的喷射定时控制；
第10页
位置控制式分配泵
油温传感器 喷油量调整 屏蔽轴
位置传感器 分配转子
分配转子
凸轮轴 定时控制活塞
出油阀 油量控制套筒 定时电磁阀
第11页
另一种位置电控VE泵
线圈
位置传感器
衔铁
断油电磁阀
定时控制阀
油量控制套筒
第12页
控制特点
•油量控制特点：
调速器被取消；对油量控制套筒实施位 置饲服控制；喷射量的间接控制
电控单元
ECG
电磁阀
柱塞 凸轮轴 直列泵壳体
高压油管 喷油器 低压系统
第28页
PPVI系统工作特点
PPVI系统的特点：
传统的齿条被取消； 柱塞斜槽被取消，只起加压的作用； 喷油量控制和喷油脉宽完全由电磁阀控制； 电磁阀关闭时刻决定喷射定时； 电磁阀关闭持续时间决定喷油量；
第29页
§2.2.3 泵喷嘴和单体泵系统
配合空气系统和电子控制，是柴油机发展的 根本途径。
第7页
§2 柴油机三种电控燃油喷射系统的对比 1 位置控制式 2 时间控制式 3 高压共轨系统
第8页
§2.1 第一代位置控制式
1 分配泵位置控制 2 直列泵位置控制 3 第一代电控系统的总体特点
第9页
§2.1.1 分配泵位置控制系统 机械式分配泵
•定时控制特点：
电磁阀控制定时活塞两端的压力，实现 对定时的间接控制
第13页
喷射定时的反馈方法
实际喷射定 时的反馈— —喷嘴针阀 升程的检测： 利用针阀运 动导致螺线 管中电磁变 化来反馈喷 射始点
信号 接口
双弹簧 喷嘴
喷嘴架 压力销
螺线管
第14页
§2.1.2 直列泵的位置控制式系统
第15页
油量控制元件
– 轿车：2000bar，卡车：2600bar以上
• 增压中冷，废气再循环(EGR)
– 提高升功率、经济性和降低排放
第6页
柴油机发展趋势
• 排气后处理
微粒捕捉器，氧化催化器，NOx催化器
• 解决方案：电子控制：
– 电子控制燃油喷射 – 电子控制可变截面涡轮 – 电子控制废气再循环 – 电动进排气门 – 电子控制单元 实现理想的喷油速率是解决柴油机排放的基础，
实现机械混合运行，安全可靠； 缺点：间接控制，响应慢，对发动机性能改善有限
第19页
Fra Baidu bibliotek
§2.2 第二代时间控制式
1 分配泵系统 2 直列泵系统 3 电控单体泵/ 泵喷嘴系统 4 第二代电控系统的总体特点
第20页
§2.2.1 基于分配泵的电控系统
第21页
分配泵的电控系统框图
燃油箱
加速踏板传 感器
传感器
（2）喷射压力的大小只和凸轮型线以及发动 机转速等结构参数有关，不能根据发动机的工况 灵活调节；
（3）无法实现灵活的预喷射和多次喷射。
第36页
§2.3 第三代高压共轨系统
1 共轨压力的反馈控制 2 喷油量控制 3 喷油定时控制 4 预喷射控制
第37页
§2.3.1 共轨控制系统的类型
1 中压共轨—HEUI系统 2 高压共轨—线圈电磁阀喷油器 3 高压共轨—压电晶体喷油器 4 共轨系统的控制特点
• 与汽油机比较：
– HC和CO排放相对较少 – CO2少 – NOx排放和汽油机基本相当，但是汽油
机可以加三效催化装置 – 微粒排放较高 – 噪声较大
解决NOx和PM的排放
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柴油机面临的问题
第4页
柴油机面临的问题
第5页
柴油机发展趋势
• 理想喷射特性
– 预喷射、初始喷射速率低，主喷速率 高，后喷停止速度快
喷油器
滤清器
电磁阀
第22页
喷油控制功能
密封端口
第23页
ECU模块
第24页
凸轮轴位置传感器
第25页
控制时序
第26页
§2.2.2 基于直列泵的电控系统
电控单元
喷嘴
高压
电
油路
磁
阀
低压
油路
简化直列油泵
输油 泵
位置/转速传感器
PPVI：在直列泵上实施的时间控制式电控系统
第27页
PPVI液力系统结构框图
柴油机共轨控制系统
一、为什么需要共轨控制系统； 二、柴油机三种电控系统的对比；
（1）第一代位置控制式 （2）第二代时间控制式 （3）第三代高压共轨控制系统 三、柴油机的空气控制系统； 四、共轨控制系统的结构细节； 五、关于共轨系统的一些基本问题；
第1页
柴油机面临的问题
第2页
§1 柴油机面临的问题
2. 需要活塞增压，增压过程响应慢；30ms
3. 可以实现预喷射，但是预喷射不能灵活调节； 4. 电磁阀采用高电压驱动，实现电磁阀的快速闭
合控制。 5. 整个控制系统的复杂程度较高。
第47页
§2.3.3 BOSCH高压共轨系统
第48页
高压共轨系统在BMW轿车柴油上
1 机械式单体泵系统 2 喷油量控制 3 喷油定时控制 4 喷嘴的结构
第30页
单体泵： 机车/船用
应用场合
泵喷嘴： 轿车/卡车
第31页
控制系统的框图
第32页
系统的配置
第33页
§2.2.4 第二代电控系统总结
(1)第二代控制系统的包括：
电控分配泵、直列泵、泵喷嘴、单体泵；
共有的控制特点：
依靠传统的脉动泵产生高压； 喷油量控制和喷油脉宽完全由电磁阀控制； 电磁阀关闭时刻决定喷射定时； 电磁阀关闭持续时间决定喷油量；
取消机械调速器 对齿条/拉杆的位置
实施电控
第16页
装有柔性动力系统的混合调速器
第17页
装有柔性动力系统的康明斯发动机
第18页
§2.1.3 第一代电控系统特点总结
间接控制喷油量——位置饲服 间接控制喷油定时——液力系统饲服控制 喷射压力大小控制——取决于原有机械系统的性能 喷油速率控制——取决于原有机械系统的性能 优点：技术难度小，改动工作量小，成本低，可以
第38页
§2.3.2 液力活塞增压喷射系统－HEUI
第39页
HEUI的含义
第40页
HEUI系统组成
第41页
HEUI的预喷射功能
第42页
HEUI的主喷射
第43页
HEUI的机油压力控制
第44页
HEUI的燃油供油泵
第45页
HEUI的控制系统
第46页
HEUI的控制特点
1. 机油压力和增压活塞配合完成喷射压力控制， 以较低的共轨压力来实现高压喷射；
第34页
第二代电控系统总结
(2)与第一代的差别：
采用电磁阀实现对喷射过程的直接数字 控制，不但可以控制喷油量，而且可以控制喷 射定时，实现高频和更加灵活的控制功能；而 且可以实现分缸独立控制。
第35页
第二代电控系统总结
(3)第二代电控系统的缺点：
（1）仍然依赖于传统的脉动高压系统，使得 高压喷射的区间受到凸轮型线的限制，无法实现 大范围的喷射定时控制；
第10页
位置控制式分配泵
油温传感器 喷油量调整 屏蔽轴
位置传感器 分配转子
分配转子
凸轮轴 定时控制活塞
出油阀 油量控制套筒 定时电磁阀
第11页
另一种位置电控VE泵
线圈
位置传感器
衔铁
断油电磁阀
定时控制阀
油量控制套筒
第12页
控制特点
•油量控制特点：
调速器被取消；对油量控制套筒实施位 置饲服控制；喷射量的间接控制
电控单元
ECG
电磁阀
柱塞 凸轮轴 直列泵壳体
高压油管 喷油器 低压系统
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PPVI系统工作特点
PPVI系统的特点：
传统的齿条被取消； 柱塞斜槽被取消，只起加压的作用； 喷油量控制和喷油脉宽完全由电磁阀控制； 电磁阀关闭时刻决定喷射定时； 电磁阀关闭持续时间决定喷油量；
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§2.2.3 泵喷嘴和单体泵系统
配合空气系统和电子控制，是柴油机发展的 根本途径。
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§2 柴油机三种电控燃油喷射系统的对比 1 位置控制式 2 时间控制式 3 高压共轨系统
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§2.1 第一代位置控制式
1 分配泵位置控制 2 直列泵位置控制 3 第一代电控系统的总体特点
第9页
§2.1.1 分配泵位置控制系统 机械式分配泵
•定时控制特点：
电磁阀控制定时活塞两端的压力，实现 对定时的间接控制
第13页
喷射定时的反馈方法
实际喷射定 时的反馈— —喷嘴针阀 升程的检测： 利用针阀运 动导致螺线 管中电磁变 化来反馈喷 射始点
信号 接口
双弹簧 喷嘴
喷嘴架 压力销
螺线管
第14页
§2.1.2 直列泵的位置控制式系统
第15页
油量控制元件