柴油机电控共轨系统简介.ppt

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一、简 述
2、发动机电控技术的发展历程 • 第三代系统为时间－压力控制系统，也称
电控共轨式喷油系统。其中包括了高压共 轨和中压共轨系统。这是20世纪90年代国 外最新推出的新型柴油机电控喷油技术。 该系统摈弃了传统的泵－管－喷嘴的脉动 供油方式，代之用一个高压油泵在柴油机 的驱动下，连续将高压燃油输送到共轨管 内，高压燃油再由共轨送入各缸喷油器。
• 具有良好的喷射特性，可以优化燃烧过程， 使发动机油耗、噪声、烟度和排放等性能 指标得到明显改善，同时有利于改进发动 机的扭矩特性，实现低速时的大扭矩。系 统针对不同的发动机转速和负荷，可独立 地控制喷射压力
• 结构简单，可靠性好，适应性强，可在所 有新老发动机上应用。
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一、简 述
3、高压共轨喷油系统的优点
• 注：供给泵的驱动力仅为原直列泵的 1/3左右。
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三、供油系统简介
3.1 供给泵（高压油泵）
高压油泵的工作过程示图
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三、供油系统简介
3.1 供给泵（高压油泵）
高压油泵的工作过程
a 柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔； b 柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压燃 油经控制阀流回低压腔； c 在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油路 被切断，柱塞腔中的燃油被压缩，燃油经出油阀进入高压油 轨。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量 的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的； d 凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压 力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处 于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。
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二、共轨系统概述
供油泵产生的高压燃油由共轨管分配到各 个气缸的喷油器中。燃油压力由设置在共轨 管上的压力传感器测出，并由反馈控制系统 控制，使实际压力值和根据发动机工况预先 设定的压力值始终一致。
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二、共轨系统概述
喷油器控制喷油定时和喷油量。这是通 过控制喷油器上电磁阀的打开和关闭来控制 的。当电磁阀通电开启时，喷油器开始喷油。 电磁阀断电关闭时，喷油器喷油结束。因此， 电磁阀的通电时刻控制喷油开始点，电磁阀 的通电时间控制喷油量。
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三、供油系统简介
3.3 输油泵
• 功用：用于把油箱内的燃油供应 给供给泵。
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三、供油系统简介
3，4 共轨管
• 结构：由6个流量限制器，1个燃油压力传感器及1个燃油压力限 制器组成。
• 功用：共轨管将供油泵提供的高压燃油经稳压、滤波后，分配 到各喷油器中，起蓄压器的作用。它的容积应削减高压油泵的 供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高 压油轨中的压力波动控制在 5Mpa 之下。但其容积又不能太大， 以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变 化。
• 安装：利用两螺栓固定在机体上。
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三、供油系统简介
3.5 油量限制器（液流缓冲器）
• 功用：液流缓冲器和高压油管相 连，将高压燃油送入喷油器中， 并在非常规状态下用于保护发动 机。
• 安装：安装于共轨管上。 • 工作原理：平常状态下，从共轨
管出来的燃油通过活塞推动钢球， 但不会密封出油通道，燃油可正 常到达喷油器；在非常规状态下， 如压力过大时而油压限制器又损 坏的情况下，钢球将会密封出油 的截面而停止向缸内供油。
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三、供油系统简介
3.6 燃油压力限制阀（高压溢流阀）
• 功用：用于保证共轨管内的 压力恒定。
• 安装位置：安装于回油管路 内，位置在气缸盖前端回油 孔处。
• 工作原理：当共轨管内的压 力一旦超出设定压力，则从 此阀处泄掉一部分油到回油 管内，从而保证共轨管内压 力的恒定。
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三、供油系统简介
3.2 PCV压力控制阀
PCV
• 结构：电磁阀。 • 功用：调整供油泵供入共轨管内
的燃油量，控制从供给泵到共轨 管内的燃油量，从而调整共轨管 内的燃油压力。 • 工作原理：点火开关打开，PCV 继电器开始工作，2个PCV阀相 继开始工作。当PCV阀开关处于 关的状态，阀杆下降，活塞下移， 吸入燃油；当PCV阀开关处于开 的状态，线圈通电，阀杆上升， 活塞上移，推动燃油打开单向阀 进入共轨管。向控制阀通电和断 电时刻就决定了供油泵向共轨管 内的供油量。
三、供油系统简介
3.7 电控喷油器
• 结构：以电磁阀与各种油压 伺服机构组成的电/液控制 执行器。
• 功用：根据 ECU 发出的控 制信号，通过控制电磁阀的 开启和关闭，将高压共轨管 中的燃油以最佳的喷油定时、 喷油量和喷油率喷入柴油机 的燃烧室。。
• 安装方式：喷油器安装在气 缸盖内，接线从气缸盖罩壳 引出。
供油泵的作用是把低压燃油加压成高压燃 油，并将高压燃油供入共轨管中。共轨管中 燃油压力大小是通过供入共轨中的燃油量来 调节的。
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二、共轨系统概述
供油泵内设有压力控制阀（PCV），它根 据电控单元ECU送来的电信号，使PCV阀在 适当的时间开启和关闭来控制燃油供油量， 最终控制共轨内的燃油压力。
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一、简 述
3、高压共轨喷油系统的优点
• 系统通过对燃油喷射速率的控制，可以 实现预喷射或多次预喷射，调节喷油速 率形状，实现理想的喷油规律，对降低 油耗和整机的噪声改善排放都由好处。
• 自由的调节喷油定时和喷油量，可进一 步提高发动机性能
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一、简 述
3、高压共轨喷油系统的优点
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共轨系统简介
2007-03-24
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目录
• 简述 • 共轨系统概述 • 供油系统 • 控制系统 • 诊断系统 • 电控发动机常识简介 • 电子燃油喷射系统故障检修注意事项和一般步骤
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一、简 述
1、柴油机电控技术的产生背景
• 公路运输是当今世界上最主要的运输方式。 据统计世界客运总量的80％和货运总量的 42％是由公路来承担的。在世界能源消耗 中，公路运输要占石油消耗的42％，约占 人类能源消耗的16％。所以车用发动机能 源消耗的大户。在当今能源紧缺的情况下， 提高车用发动机的效率，降低油耗，是发 动机发展的一个长期目标之一。
PCV：压力控制阀 TWV：二位二通阀
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二、共轨系统概述
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二 、共轨系统概述
该系统主要硬件是输油泵、共轨管、喷油 器和各种传感器。输油泵的结构有多种型式， 不同发动机可以选用不同的输油泵。一般来 说，大型柴油机选用直列式供油泵，小型柴 油机选用分配式供油泵。
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二、共轨系统概述
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一、简 述
1、柴油机电控技术的产生背景
• 全球环境状况的持续恶化，内燃机也是环 境污染的罪魁祸首之一。发动机产生的废 气中包含大量的CO2，NOX，HC化合物和 没有完全燃烧的炭烟（Particle Metal）， 给大气和生活环境造成极大污染。所以控 制发动机的废气排放也是目前面临的紧迫 任务之一。
• 美国DELPHI高压共轨系统（玉柴）
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一、简 述
与传统供油系统的比较
系统
直列泵系统
共轨系统
喷油压力
波动
稳定
喷油量控制 喷油时刻控制
压力产生
油泵（调速器） 油泵（提前器）
油泵
ECU，喷油器（TWV） ECU，喷油器（TWV）
供给泵
油量分配
油泵
共轨管
喷油压力控制
根据转速和喷射量
供给泵（PCV）
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三、供油系统简介
3.1 供给泵（高压油泵）
图2 ECD-U2高压油泵结构示意图
• 结构：三作用型凸轮直列柱塞式油泵
• 功用：产生高压油和控制向共轨的供 油量。
• 安装方式：由柴油机通过齿轮传动， 二者之间有一初始相位要求，供给泵 在工作时利用其本身的柴油来进行润 滑和冷却。
• 工作原理：当柱塞在吸油行程时，低 压燃油通过打开的PCV阀进入柱塞顶 部的泵油室内，柱塞在压油行程时， 当PCV阀未通电时，阀门打开，泵油 室内燃油被挤出，当PCV阀通电后， 阀门关闭，泵油室内燃油压力迅速升 高，经出油阀进入共轨。供油量由 PCV阀关闭的持续时间来控制。
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二、共轨系统概述 由于任何形式的输油泵输出的油液的流量 和压力都是脉动的，因此共轨管的作用是稳 压和滤波，并储存高压燃油，以精确的压力 向各个气缸喷油器分配燃油。
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三、供油系统简介
共轨系统的供油系统由以下零部件组成： 燃油箱----输油泵----燃油滤清器----供给泵----共轨管----油量限制阀---喷油器总成----燃油温度传感器----燃油压力限制阀----燃油压力传感器 ----过流阀
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一、简 述
1、柴油机电控技术的产生背景
• 要降低发动机的燃油消耗和减少废气排放 中的有害成分，单靠传统的机械控制技术 发动机已经不足以解决问题，随着电子控 制技术的飞速发展，把发动机和电子控制 技术紧密结合起来，是造就发动机技术进 一步提升的必然选择。所以电控发动机技 术就应运而生。
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喷油器
ห้องสมุดไป่ตู้
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三、供油系统简介
3.7 电控喷油器 工作原理：控制量孔 A 、 Z 的大小对喷油嘴的开 启和关闭速度及喷油过程起着决定性的影响。双量 孔阀体的三个关键性结构是进油量孔、回油量孔和 控制室，它们的结构尺寸对喷油器的喷油性能影响 巨大。
回油量孔与进油量孔的流量率之差及控制室的 容积决定了喷油嘴针阀的开启速度，而喷油嘴针阀 的关闭速度由进油量孔的流量率和控制室的容积决 定。
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三、供油系统简介
3.7 电控喷油器 •工作原理：电控喷油器是由与传统喷 油器相似的喷油嘴、控制活塞、控制 量孔、控制电磁阀组成。该控制电磁 阀是二位二通式的高速电磁阀 （TWV），在电磁阀不通电时，电磁 阀关闭控制活塞顶部的量孔 A ，高压 共轨管中的燃油压力通过量孔 Z 作用 在控制活塞上，将喷嘴关闭；当电磁 阀通电时，量孔 A 被打开，控制室的 压力迅速降低，控制活塞升起，喷油 器开始喷油；当电磁阀关闭时，控制 室的压力上升，控制活塞下行关闭喷 油器完成喷油过程。
一、简 述
2、发动机电控技术的发展历程
• 早在70年代，人们就开始研究发动机电子 控制技术来替代机械控制，到目前为止， 已经研究并生产出许多功能各异的柴油机 电子控制技术，大部分已经产品化并投放 市场。这期间经历了三代：
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一、简 述
2、发动机电控技术的发展历程
• 第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置 控制系统。位置控制系统的特点是保留了 大部分传统的燃油系统部件，如喷油泵－ 高压油管－喷油嘴系统和喷油泵中齿条、 齿圈、滑套、柱塞上的螺旋槽等零件，只 是用电子伺服机构代替机械式调速器来控 制供油滑套或燃油齿条的位置，使得供油 量的调整更为灵敏和精确。这类技术已发 展到了可以同时控制定时和预喷射的TICS 系统。
• 系统软件中通过预先设定的四张表，即 通过各种传感器采集地信号，经过ECU 按照预定公式进行计算后，发出指令给 各执行器，精确地计算出实时的喷油量， 喷油时刻，喷油速率及喷油压力。
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一、简 述
4、目前世界比较典型的共轨系统
• 德国ROBERT BOSCH的高压共轨喷油系 统（潍柴）
• 日本NIPPON DENSO的ECD-U2高压共轨 喷油系统（日野、锡柴、上柴）
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一、简 述
3、高压共轨喷油系统的优点
• 发动机采用共轨系统后可在全部的工作范 围内均可以实现高压喷射，喷射压力比一 般直列泵高出一倍，最高可达200Mpa。所 以采用此系统后会带来更高的功率输出和 更低的尾气排放。
• 燃油喷射压力完全独立于发动机转速，在 低速低负荷工况下同样可以实现高压喷射， 改善了发动机低速低负荷时的性能。
进油量孔的设计应使喷油嘴针阀有足够的关闭 速度，以减少喷油嘴喷射后期雾化不良的部分。
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一、简 述
2、发动机电控技术的发展历程 • 第二代系统也称时间控制系统。这种系统
可以是保留原来的喷油泵－高压油管－喷 油器系统，也可以采用新型的产生高压的 燃油系统。但喷油量和喷油定时是由电脑 控制的强力高速电磁阀的开闭时刻所决定， 电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷 油结束。即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时间的长短， 因此可以同时控制喷油量和喷油定时。