共轨系统工作原理及控制

ECD－U2 系统构成
※初期采 用三通阀 结构，但 应用中存 在过多的 泄漏，已 废止，现 采用二通 阀
ECD-U2喷油器工作原理
E C D
|
U 2 喷 油 器 结 构
喷油器中的信号谱
ECD-U2油泵供油控制原理剖面图
效率很高，控制更简单
柱塞下行：断电，电磁阀开启，从油箱抽油 柱塞上行预行程：不通电，无压缩，部分燃油压回油箱 柱塞压缩行程：在上止点的某个时刻，通电，阀关闭，剩余燃油压到高压油管
• 1985年开始研制ECD－U2高压共轨系统 • 1999年年产30,000台 • 21世纪新一代净化柴油机的燃油系统
日
本
世 界 著
电 装
名公
的 油
司
泵
油
嘴
公
司
ECD－U2系统具有广阔的适用范围
最大喷油压力 150MPa 最大喷油量 250mm3/次 U2P特别适用 轿车发动机， 其最大喷油量 100mm3/次
Bosch共轨系统照片
SAE1999-01-0191
共轨燃油系统的组成
• 1）低压部件 2）高压部件
3） ECU 4）传感器 5）执行器
1。低压部分：为高压部分提供足够的燃油
1）油箱：在任意工况下保持0.3bar压力， 合适的开孔或安全阀 2）低压油管：钢管，或带助燃剂的钢编织 铠装柔性油管，放热保护措施 3）输油泵：电控，或齿轮泵带粗滤器 4）过滤器：高压泵过滤，避免泵等敏感元 件出现早期磨损
必须定期从集水腔中放水
输油泵： 向高压泵提供足够燃油
•在任何工况下 •在必要的压力下 •贯穿于整个寿命周期
电子输油泵：标准型。永磁电机驱动，仅用于 轿车和轻型商用车。负责供油，在紧急情况下 中断供油。
• 在线泵：箱外安装 • 在箱泵：箱内安装
齿轮式燃油泵：机械驱动，用于轿车、商用车、 非道路机动车。
当共轨压力为 200bar~1600bar, 响应滞后时间为 0.4ms~0.2ms
喷油量循环变动
共轨压力在1200 bar以内时，循环 供油标准偏差在 0.3 mm3以内.
供油离散度较好。
共轨系统传感器
增压压力传感器 加速踏板传感器 凸轮轴转速传感器
天1.共津大轨学式高电压控共喷轨油喷油器器研究
• 确保共轨中的压力失控后不会超压
•机械溢流阀原理
•1350bar可靠关闭，大于允许短时超 过1500bar
• 阻止喷油器常开（喷油器失控） •少量泄漏故障时的保护处理 •1350bar可靠关闭，大于允许短时超过 1500bar
通过柱塞移动的排油量来补偿喷油量，而不是通过节流孔（孔很小）。喷油结 束时，柱塞停止移动，但并没有靠在密封面上关闭出油口。弹簧将它压回静止 位置，燃油从节流孔流出。设计上确保，即使最大油量，柱塞也能回到原位。 油量过大，柱塞被推至出油口密封面，关闭出油口； 少量泄漏，柱塞无法回到原位。几次喷油之后，柱塞封住出油口。
控 制 室
回油口
电磁铁 平衡控制阀阀
出油孔
进油孔
快速响应电 磁阀
液力系统
液压活塞 顶杆
喷嘴弹簧
1.共轨式电控喷油器研究----快速响应电磁阀的研究
铁芯 线圈 衔铁 球阀
压力平 衡阀
P BOSCH的共轨电磁阀
P 天津大学的共轨电磁阀
Fl
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P 球阀结构示意图
电磁铁 控制阀
Fl

1 4

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2
Fl
通电越早，供应燃油越多。供油控制～通电提前角控制！
ECD－U2油泵
LOCUS高压共轨系统
LOCUS高压油泵
LOCUS高压共轨喷油器： 电磁阀，液力系统，喷油嘴
液力平衡阀结构
减小运动质量：快速响应控制，减小喷 嘴密封处的撞击应力
喷油器驱动及预喷射
喷油量计量：压力－时间方式·
喷嘴开启所允许 的最小脉冲宽度 取决于喷油器总 成的液力响应滞 后时间。
4 – Sliding piston
6
5 – Linear displacement sensor
3
6 – Draining electrovalve
4
5
µm
ms
压 电 喷 油 器
2。高压部分：产生高压，燃油分配，燃油计量
3套泵油柱塞，每转3次 供油，连续产生高压 低的峰值驱动力矩 （16Nm，分配泵的1/9） 1350bar，90%机械效 率，3.8kW
传动比，1：2或2： 3
BOSCH高压泵控制原理
停油阀：关闭泵油组件， 粗调。降低油泵功率消 耗
内压控制阀：电控 溢流阀，连续调节 压力。可安装在泵 上，也可分开安装
共轨压力控制的关键执行器：内压控制阀（高压溢流阀原理）
共轨压力＝电磁力＋弹簧力 电枢电流
PWM波占空比 （1KHz，抑止干扰运动或 共轨内的压力波动）
两个控制回路 电子控制回路：共轨中的可变平均压力控制 机械控制回路：高频压力波动的快速响应补偿控制
共轨的作用：存储高压 抑止因供油和喷油而产生的波动
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d2
Q
θ
Fd
P
Fl

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12
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0
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Fd Q.PCOS
喷油器质量检测
喷油量测量－EFS单次喷射仪
1 – Injector under test
2 – Variable volume measuring chamber
1
3 – Temperature sensor
2
回油管
插座
电磁阀 进油口
衔铁
球阀 泻油孔 进油孔 控制腔
柱塞
针阀弹簧 进油槽 针阀腔
针阀
BOSCH高压共轨喷油器： 电磁阀，液力系统，喷油嘴
工作原理
1）电磁阀断电：球阀关闭
控制强压力＋针阀弹簧压力 > 针阀腔压力
针阀关闭，不喷射
2）电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油
控制腔压力＋针阀弹簧压力 < 针阀腔压力
内压控制阀和限流器可根据 具体情况选装
共轨压力传感器：共轨系统 中最关键的传感器
•压力变化 •皮膜上的金属层形状变化（1500bar－1mm） •电阻变化 •电阻桥上的电压变化（0~70mv －> 0.5~4.5v）
•精确测量对系统有效运行至关重要
•测量精度为满量程的2％
源自文库•瞬时响应要求高
•一旦损坏，必须起用应急备份功能， 按设定值替代
柴油机高压共轨系统构成、 工作原理及基本控制方法
共轨式电控燃油系统构成 及其控制技术
• 燃油系统： 油泵、共轨、喷油器、调压器
• 电控系统： 传感器、线束、ECU
• 控制技术
高压共轨电控燃油系统的构成·
高压共轨电控柴油机
（一）BOSCH高压共轨系统
1998年进入批量生产，当年产量为18万套，1999年上升至38万套，2000年的 计划产量是80万套。1998年该系统的喷油压力为1350bar，2000年该系统的喷 油压力达到1800-2000bar。
针阀抬起，喷射
针阀抬起速度 取决于泻油孔与进油孔的流量差 针阀关闭速度 取决于进油孔流量
喷射响应＝电磁阀响应＋液力系统响应 一般应为 0.1ms~0.3ms (喷油速率控制的要求)
几个关键参数：
共轨油压波动
共轨容积的选择
ECD-U2高压 共轨系统
1985年着手研制，1999年产量是3万套，已在匈牙利建立工 厂，生产适合轿车的ECD-U2P共轨系统,1999年8月，月产 量1500台供给欧洲市场。应用机型：日野的J08C；五十铃 的6HK1TC，在三菱，日产的柴油机中也有应用。最大喷 射压力1200bar。