柴油机高压共轨技术

时间－压力控制方式
第三代柴油机电控系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在电 控共轨式燃油喷射系统中，各缸喷油器共用一个高压油轨（即高压油 管）。对喷油量的控制采用时间－压力控制或压力控制，用的最多的 是时间－压力控制方式。
高压供油泵
高速电磁阀
喷油器
共轨（Common-rail）
燃油压力传感器
时间－压力控制方式
加速踏板位 置传感器
油泵压力控制阀
发动机转速传感器 凸轮轴位置传感器
ECU
燃油压力传感器 共轨管
高压供油泵
三通电磁阀 单向节流阀 控制室 液压活塞
喷嘴针阀 喷油器
日本电装公司ECD－U2系统
系统主要用于载重汽车装用的柴油机上，日本日野汽车公 司、三菱汽车公司和日产汽车公司生产的载重汽车柴油机 多数采用ECD－U2系统。 系统具有共轨式喷油系统的基本组成和结构，属于第三代 柴油机电控燃油喷射系统。
✓ 在直列柱塞泵上实施位置控制的有：日本电装公司的 ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系统；德国波许公司的EDR 系统；美国的PEEC系统等。
✓ 在分配泵上实施位置控制的有：日本电装公司的ECD-V1 系统；德国波许的EDC系统；美国的PCF系统等。
直列式柱塞泵位置控制方式
• 执行元件：占空比控制型电磁 阀
优点：可实现高压喷射（最高达200Mpa），喷射压力独立于发动 机转速，可实现理想喷油规律，具有良好的喷射特性。 ✓ 共轨喷射系统是柴油机燃油系统的一个发展方向。目前在卡车和轿车 柴油机上得到广泛应用，发展速度十分惊人。 ✓ 国外典型共轨喷射系统：日本电装公司的ECD-U2系统；美国BKM公 司的servojet系统；美国Caterpiller公司的HEUI系统，等等。
时间控制方式
在回油通道中安装一 个由ECU控制的高速 强力电磁阀来取代滑 套控制回油通道的开 闭。 一般情况下，电磁阀 关闭开始喷油；电磁 阀打开喷油结束。 喷油始点取决于电磁 阀关闭时刻，喷油量 取决于电磁阀关闭的 持续时间。 可取消油量控制滑套， 还可取消泵油柱塞上 的回油槽。
发动机转 速传感器
柴油机电控技术的发展：第二代（时间控 制方式）
基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构，通过高速电磁阀直接控 制高压燃油的适时喷射。一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁 阀打开，喷油结束。因此可实现供油量控制，又可实现供油正时的控 制。
优点：控制自由度更大，供油加压与供油调节在结构上相互独立， 使喷油泵结构得以简化，强度得到提高。高压喷油能力大大加强。 缺点：供油压力无法控制。
柴 油 机 工 作 过 程
柴 油 机 燃 料 供 给 系 的 组 成
直列柱塞泵
转子泵
一、柴油机电控技术概述
柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在 飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展 为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。 柴油机电控系统的开发研究从20世纪70年代开始，经历了三代：
位置控制 时间控制 时间－压力控制（压力控制）
柴油机电控技术的发展：第一代（位置控 制方式）
保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构，只是取消 了机械控制部件（调速器等），增加了传感器、ECU、执 行器等组成的控制系统，使控制精度和响应速度得以提高。
优点：柴油机的结构几乎不需改动，便于对现有柴油 机进行升级换代。 缺点：响应慢，控制精度不高，供油压力不能控制。
控制室 液压活塞 喷嘴针阀
喷油器
日本电装公司ECD-U2系统油路
共轨高压溢流阀
高压油管 共轨
喷油器 压油管
燃油滤清器
回油管
低压输油泵
高压供油泵
燃油箱高压供油泵结源自和传统的直 列柱塞泵相似。吸油
压油
压力控制阀PCV 凸轮升程H 的作用是通过调 整供油泵供入共 PCV工作状
阀关闭
预行程 阀开启
轨内的燃油量来 态
正时控制电磁阀
溢流控制阀 （高速电磁阀）
着火正时传感器
喷油器
柴油机电控技术的发展：第三代（时间-压 力方式）
这是国外于20世纪90年代中期研制的一种新型柴油机电控技术。 基本改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸 喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油 量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行时间-压力控 制。 油压油泵并不直接控制喷油，而仅仅向共轨供油以维持所需的共轨压 力，并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力。
✓ 在分配泵上实施时间控制的有：日本电装公司的ECD-V3系统；美国 Stanadyne公司的DS型和RS型（DS型已用于GM公司1994年的增压 柴油机上，RS型已用于GM公司的客货两用车和越野车）；日本丰田 公司的ECD-2系统，等等。
✓ 电控泵喷嘴系统有：德国波许公司的PDE27/PDE28系统，等等。
• 反馈元件：齿条位置传感器
ECU控制电磁阀线圈的占空比 →铁芯产生电磁力→铁芯推动 供油齿条移动至与回位弹簧平 衡→改变供油量
通过齿条位置传感器的反馈信 号，得到齿条的实际位置，以 此进行反馈控制。
各
电子调速器
种 传 感
ECU
控制 反馈
占空比电磁阀 齿条位置传感器
器
转速传感器
供油拉杆 回位弹簧
电磁阀
转速传感器
转子分配泵位置控制方式
线圈 偏心钢球
滑套位置传感器
定子
转子轴 定子
滑套
偏心钢球
柱塞 转子轴
偏心钢球
ECU控制电磁阀线圈的占空比→ 线圈的输入电流变化→转子轴转 动的电磁力矩变化→偏心钢球绕 转子轴中心线左右转动→滑套左 右移动→改变柱塞的回油时间→ 改变供油量
通过滑套位置传感器的反馈信号，得到滑套的实际位置，以此进行 反馈控制
调整共轨内的燃 压力控制
油压力。
阀PCV
共轨
PCV阀断电和通 电的时刻决定了
柱塞
高压供油泵向共
轨内供入的燃油
量。
共轨（Common-rail）
高压溢流阀
燃油压力传感器
系统组成：由各种传感 器、ECU、燃油压力控制阀和三 通电磁阀等组成的控制系统，对喷油量、喷油正时、喷油 速率和喷油压力进行时间－压力控制 。
日本电装公司ECD-U2高压共轨式喷油系统
加速踏板位置传感器 ECU
油泵压力控制阀 发动机转速传感器
凸轮轴位置传 感器
共轨管 高压供油泵
燃油压力传感器
三通电磁阀 单向节流阀