柴油发动机高压共轨技术研究

图 5 ECD－U2 系统组成
ECD-U2 系统的共轨由共轨管、液流缓冲器、压力 ·24·
图 6 ECD－U2 共轨
图 7 液流缓冲器
3 国内高压共轨技术研究现状 国内对电控高压共轨燃油喷射系统的研究起步较
晚，且大都局限在电控单元硬件等方面的研究上，只有 部分大学、企业以及科研单位参与共轨系统零部件的 研制工作。目前尚未开发出成熟的柴油机电控燃油喷 射系统，距离产品化还有很长的一段路要走。以下是 国内在柴油机电控燃油喷射系统方面的研究成果：1） 清华大学研究开发的电控直列泵-管-阀-嘴(PPVI)系 统，己研制出相应的高性能电磁阀。2）天津大学内燃 机燃烧学国家重点试验室开发的新型共轨蓄压式电控 燃油系统 PAIRCUI 正处于硬件在环仿真和实机测试 阶段。3）浙江大学在锡柴 CA6110 发动机上进行了高 压共轨系统匹配试验。4）上海交通大学基于自主开 发 GD-1 型高压共轨系统处于匹配玉柴 YC6110 柴油 机的准备阶段。5）广西玉林柴油机厂与清华大学合 作开发了 GDI 型柴油机高压共轨喷射系统。6）无锡 油 泵 油 嘴 研 究 所 与 无 锡 柴 油 机 厂 合 作 ，已 成 功 的 在 CA6110 增压中冷柴油机进行了共轨式喷射系统的试 验。7）无锡威孚集团与博世公司已经联合组建了无 锡博世汽车柴油机系统股份有限公司，开始了高压共 轨系统的生产。 4 高压共轨技术的研究方向和待解决的问题
共轨管起着将高压油泵提供的高压燃油分配到各 喷油器的作用。共轨管内柴油压力可维持在 130～ 160 MPa 范围内。共轨管上设有压力传感器，将共轨 油压信号输送到电控单元(ECU)，由电控单元对 PCV 阀实施反馈控制，使共轨油压稳定于目标值。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[3]。 2 国外典型高压共轨喷射系统
国外很多内燃机方面的公司都在研究开发电控 高压共轨喷射系统。德国 Bosch 公司、意大利菲亚特 集团、英国 LUCAS、日本电装公司、美国德尔福公司等 世界著名油泵油嘴制造商相继开发了高压共轨系统， 下面就部分公司的电控高压共轨喷射系统进行介绍和 分析。 2.1 德国 Bosch 公司的高压共轨系统
第 4 期（总第 122 期）
机械管理开发
2011 年 8 月
千斤顶将弯曲部位顶回原位。操作简单快捷，并且安 全。
图 4 加装放料管
3）加装放料管。浅槽停机撤介过程中，上升流管 及挤压阀经常容易堵塞。一旦堵塞，撤介时间将大大 增加，如果打通堵塞部位再撤介，这也将大大延长检 查、检修时间。为此在机尾底板，见图 4，增加一临时 放料管，在上升流管或挤压阀堵塞不能正常撤介时，能 及时的通过放料管进行撤介。放料管可以接向矸石或
目前我国对高压共轨燃油喷射系统的研究与开发 尚处于起步阶段，燃油喷射系统由机械式喷射系统向 电控式喷射系统过渡还主要依靠国外技术来实现。为 尽快提高我国的自主开发和核心竞争力，我们应不遗
图 3 压电共轨喷油器 图 4 激光焊接油轨
2.2 日本电装 ECD-U2 系列高压共轨系统 ECD-U2 系列高压共轨系统是日本电装公司在丰
田公司与马自达公司的协助下，利用第 1 代高压共轨 系统的基础与经验，于 2002 年开始投产的第 2 代高压 共轨系统。其最高喷射压力可以达到 180 MPa。该系 列高压共轨系统最早应用于日野、三菱和日产等汽车 公司生产的大中型商用车柴油机上，目前也有部分小 型乘用车使用该系统。在我国，ECD-U2 被广泛应用 在上柴、锡柴两大企业的柴油机上。ECD-U2 系统由 燃油供给系统和控制系统两大部分组成，见图 5 [4] 。
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图 1 高压共轨系统组成示意图
1.1 电控单元（ECU）及传感器 电控单元是系统的核心部分，它一般有输入、输
出、控制、通信模块组成，ECU 根据传感器信号获得油 门踏板位置和发动机状态信息，如油门踏板位置、曲轴 转速和转角、共轨油压、增压压力、进气温度、冷却液温
度、燃油温度、进气量等信息，通过计算和处理发出控 制信号，对压力调节阀(PCV)、喷油器和其它执行器如 排气再循环阀、涡轮增压调节器等进行控制。基本的 控制功能是把一定量的柴油在适当的时刻以设定的压 力喷入燃烧室，以保证柴油机动力大、油耗低、排放少 及噪声小[2]。 1.2 共轨管
共轨技术的研究与开发热点如下：1）燃油喷射系 统的数值模拟技术。通过仿真软件建立电控高压共轨 燃油系统的数值模型，分析燃油的喷射过程及系统参 数对燃油喷射特性的影响，为燃油系统的优化设计、故 障分析提供理论依据。降低产品开发成本，缩短开发 周期。2）解决共轨压力的微小波动造成的喷油量不
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均匀问题。高压共轨系统的动态压力稳定性直接影响 系统理想喷油规律的实现。3）新型电磁阀的研究。 未来的电磁阀要求有更快的响应能力、工作精确性、重 复、可靠性以及良好的流通能力。如采用压电陶瓷驱 动器研制高响应电磁阀。4）传感器技术。随着喷射 压力的不断提高，要求有更高精度和响应速度的新型 智能传感器。5）最佳控制策略的研究。多次喷射的 控制技术以及通过控制压力调节喷油规律。 5结论
0引言 为了满足日益严格的排放法规要求，作为柴油机
发展过程中第三次飞跃的柴油机高压共轨燃油喷射技 术已经使现代柴油机进入高新技术产品领域。高压共 轨技术不仅可提升直喷柴油机动力性能和燃油经济 性，同时改善了排放性能。它与其他电控喷油系统相 比具有明显的优越性，已成为柴油机电控技术发展的 重要方向[1]。 1 高压共轨喷射系统组成与工作原理
图 2 Bosch 公司的高压共轨喷射系统
该系统最大的特点在于采用了一个具有快速开关 的压电直列喷油器，见图 3。压电执行器内置于喷油 器轴体上，相比于传统喷油器减少了约 75 %的运动件 及 75 %的质量，开关速度也得到很大提高。高强度模 块式激光焊接油轨为一铸造管，是连接高压油泵和喷 油器的桥梁，也是一个蓄压器，见图 4。Bosch 公司第 4 代高压共轨喷射系统将会采用最新研制的同轴可 变 喷 嘴 及 压 力 扩 大 器 技 术 ，最 高 喷 射 压 力 将 会 超 过 200 MPa。
(Luan Mining Group, King Coal Mine Electrical Center, Changzhi 046000, China) Abstract：Dense shallow groove sorting machine is a washing equipment using heavy medium suspension carried out on the 200-level sorting of coal. After 20 years of its development, the structure of sorting slots tend to be perfect. It can meet the different quality of raw coal and
separation density requirements, widely used at home and abroad. It can also achieve very satisfactory results. Key words：runway; card board device; discharge tube
通过对 1854 型重介浅槽分选机的管理维护，以及 检修器具的摸索完善、配件更换周期的总结，达到了提 前检修、提前更换，安全检修的良好目标。
参考文献 [1] 中国煤炭加工利用协会. 重介质选煤技术[M]. 北京：中国
矿业大学出版社，2001. [2] 李光明.现代洗选煤新工艺新技术标准与机械化操作运行
目前为止，Bosch 公司总共规划和设计了 3 代高 压共轨系统。图 2 为 Bosch 公司的高压共轨喷射系 统。第 3 代高压共轨喷射系统的开发重心转移到系 统的技术复杂度和精密度上。高压油泵前端的齿轮 泵将燃油从油箱抽出，通过滤清器送入具有泵油量 调节功能的高压油泵升压，分配单元将进入的燃油 分成两路:一路供给泵油元件，另一路用以冷却。高 压油泵将燃油压缩至最高压力 160 MPa，并将其输 入共轨。共轨上安装的压力传感器、压力调节器和 电控装置形成闭环的压力控制回路，高压燃油经油 轨到喷油器。
收稿日期：2011-04-07 作者简介：胡祝昌（1986-），男，江苏徐州人，在读硕士研究生，主要研究方向：内燃机动态设计。
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限制器和共轨压力传感器等组成，如图 6 所示。液流 缓冲器与高压油管接头制成一体，保证在出现燃油泄 漏故障时切断共轨向外的供油，并可减小共轨和高压 油管中的压力波动，结构见图 7。
检修管理实务全书[M]. 天津：天津电子出版社，1996.
Application and Maintenance of Dense Medium Shallow Groove Sorting Machine in the Coal Preparation Plant Wangzhuang
WANG Jian-hong, LIU Gang, YANG Xu-bin