电控高压共轨系统的技术特点

电控高压共轨系统的技术特点

电控高压共轨系统的技术特点

电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此分开的一种技术，由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷压独立可调。

这种系统具有以下特点：

可靠性：对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证、中型比较成熟；但是对重型柴油机使用寿命未经验证（单体泵供应商声称100万公里，而共轨供应商尚无一敢承诺30万公里）；υ

继承性：结构简单，安装方便。υ

灵活性：共轨油压独立于发动机转速控制、整车控制功能强，适应轻型车特别是乘用车的要求；υ

优化噪声：预喷技术可以降低怠速噪声；υ

喷油规律：共轨系统的初始喷射率太高，不符合柴油机燃烧所需要的先缓后急的规律，不利于排放控制；υ

喷油压力：一代共轨喷油压力1350~1450bar，二代做到1600bar，总体来说比单体泵和泵喷嘴要低，所以在油耗上有3%左右的劣势；将来做到1800barυ以上但是需要采用增压共轨技术，还没有成熟，成本增加较大。

多次喷射：可以实现多次喷射，目前最好的共轨系统可以进行6υ次喷射；共轨系统的灵活性好，但是势必带来匹配工作的难度。时间和技术人员的水平，决定了一定阶段在中国使用太灵活的系统不一定能达到预期的效果；

升级潜力：多次喷射特别是后喷能力使得共轨系统特别方便地和后处理系统配合，具有实现欧Ⅳ、欧Ⅴ排放法规的潜力；υ

适应能力：燃油（水、灰份杂质）适应能力差，对用户使用条件要求高υ

复杂性：系统特别是控制系统和控制策略复杂对整车厂、用户、售后维修均带来挑战；零部件更换成本高，特别是电控喷油器和电控喷油泵；υ

相对于电控单体泵系统，高压共轨更轻巧、更适用于中轻型发动机。图7为高压共轨系统示意图。

图7 高压共轨系统示意图

目前，广泛应用于市场的电控高压共轨系统国外生产商主要有德国博世、美国德尔福、日本电装和德国西门子VDO。其中，BOSCH用于中型柴油机的CRSN2共轨系统支持1400ba r的喷油压力；DELPHI用于轻型柴油机的DCR共轨系统支持1600bar的喷油压力；日本电装公司的共轨系统支持1800bar的喷油压力。可对喷油规律进行柔性控制。，图8、9分别为基于BOSCH系统、DELPHI系统的发动机示例。

2、电控欧III柴油机的技术路线和应用情况

2.1 单体泵和高压共轨技术的比较

电控单体泵和高压共轨技术是当前应用较为广泛的的电喷技术。二者均可实现高压喷射和灵活的分缸独力控制，大大改善了柴油机的排放控制。同时两者又因各自的结构特点而各具优缺点。表2.1列举了高压共轨系统和电控单体泵系统的主要特征。

表2.1 高压共轨与电控单体泵的特征对比

高压共轨电控单体泵

喷射压力＋＋＋＋

喷油规律＋＋＋

多次喷射＋＋＋＋

全转速内高压喷射＋＋＋

喷油压力柔性控制＋＋＋

噪声＋＋＋

应用车辆中、轻型卡车，轿车中、重型卡车

排放潜力＋＋＋＋＋＋

系统复杂导致用户适应性＋＋＋

燃油品质适应性＋＋＋＋

匹配周期＋＋＋＋

可靠性＋＋＋＋＋

维修成本＋＋＋

对用户使用的便利性＋＋＋

备注：＋表示评价低；＋＋表示评价好；＋＋＋表示评价最好

2.2 电控欧Ⅲ发动机的技术路线

电控欧Ⅲ柴油机项目的研发早在上个世纪末期已经开始，当时国内在这方面还是一片空白，为了确定将来采用的电控系统形式，对国外的市场情况和相关企业做了详细的调研，根据中国国情和产品系列广的特点，确定了如下技术路线：

中重型采用电控单体泵系统（EUP），中轻型采用电控高压共轨系统（CR），符合欧洲主流技术发展趋势；⌝

先推出中重型单体泵系统柴油机，随后推出中轻型电控高压共轨系统柴油机。率先推出中重型电控单体泵发动机，满足公交市场提前实现欧Ⅲ排放的要求，适应当前中国市场燃油品质，培育用户信心和使用习惯。⌝

这样，在产品型谱的技术路线方面，充分适应了单体泵和共轨系统的特点，又符合欧洲主流技术的发展趋势。在推出的时间顺序上，先推出中重型的单体泵系统，既可以满足公交市场提前实现欧Ⅲ排放的要求，又可以适应当前中国燃油品质。现在电控柴油机对于国内大部分用户来说还是不熟悉的，无论从使用、维修、保养、零部件供应来说，如果一开始就推出很复杂又很娇嫩的共轨系统，势必对用户造成极大的技术和成本的压力。而单体泵较为简单、系统相对来说比较成熟，比较结实，用户接受起来比较容易。这也是中重型电控单体泵柴油机问世以来颇获用户赞赏的原因。事实证明，采取的这一技术路线是完全正确的。

由表2.1可知，由于高压共轨系统比较复杂，对驾驶人员的使用要求较高，并且对燃油品质要求较高。但是中国市场用户和维修人员对电控发动机，尤其是对复杂的高压共轨发动机还不熟悉，市场燃油品质也还不能完全满足共轨系统的使用要求。面对如此使用环境，选择了首先在使用环境恶劣的中、重型柴油机领域推出电控单体泵技术，满足公交市场提前进入欧Ⅲ的要求，并适应当前中国市场的燃油品质。

喷油器易损故障的类型及原因

喷油器自身的电路故障主要表现在电磁线圈上，可以归纳为线圈断路、线圈短路和线圈老化。

a.电磁线圈断路。电磁线圈烧断的喷油器，燃油喷射工况中断，造成发动机无法运转。造

成线圈烧断的原因，主要是维修中盲目改动线路，造成接线错误，而将线圈绝缘层烧坏。另外，在清洗喷油器的维护中，由于操作者不熟悉电磁线圈电阻值的知识，错误地将低阻值喷油器直接接到蓄电池电源上，导致线圈载流量超过限度，发热烧蚀线圈漆包线的绝缘层，严重的甚至烧断线圈的导线。

b.电磁线圈短路。电磁线圈短路是指喷油器电磁线圈正常出现的脉冲控制电流，未经规定线路流动，而通过一条短捷的线路流动。喷油器电磁线圈的连接方式是由一个双位导线连接器连接线圈首尾两端。导线连接器送出的两根引线，一根接轿车蓄电池电源正极，另一根经过汽车的发动机ECU后，接入控制喷油器电磁线圈的搭铁回路。喷油器电磁线圈发生短路故障，即未经发动机ECU而直接搭铁。短路故障发生后，只要接通点火开关，喷油器就一直喷油。在起动发动机时，由于油量过多，造成火花塞被淹而无法起动。就是发动机勉强能起动，发动机运转工况也异常恶化，燃油消耗量过高，混合气过浓，产生爆燃而引起发动机喘抖，造成机械磨损加剧。另外过量的汽油还会在排气中燃烧，废气排放超限，严重冒黑烟，HC值极高，甚至损坏三效催化转化器。产生喷油器电磁线圈短路的主要原因是维修中接线错误，导线连接器周围过脏。

电磁线圈老化。喷油器电磁线圈老化是指线圈阻抗值增加，造成脉冲控制电流在老化的线圈上受阻，导致线圈产生的电磁吸力不足，影响喷油的喷射效果。当线圈老化出现后，发动机起动困难、怠速不稳、加速性能变差，通常老化属于自然规律，电磁线圈也如此，但是短期内电磁线圈发生老化大多都是由异常原因造成的故障。产生线圈老化的异常原因是喷射系统中的脉冲电流控制值偏高，电流过大而引起发热，导致线圈过早出现老化，其故障根源是发动机微机控制系统工作状态失常。

欧Ⅲ（国Ⅲ）电控高压共轨发动机故障排查方法

欧Ⅲ（国Ⅲ）电控高压共轨发动机故障排查方法

众所周知，随着国家对污染排放要求的不断提升，欧Ⅲ(国Ⅲ)发动机在重型汽车上的装有量越来越多，由于电控发动机的技术含量较高，对维修人员的技术水平，特别是电路、电器，电子技术和计算机掌握的水平都有较高的要求。按照过去基本靠经验来排查故障的方式，就