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发表时间:2023-09-01 12:42:31 来源:案例展示

  高压油泵燃油输送到公共供油管,经过控制喷油器将燃油直接喷射到缸内。高压共轨将喷射过程和油压产生完全分开,使供油压力不会受到发动机转速的影响。

  1、高压共轨系统中的喷油压力柔性可调,对不同工况可确定所需的最佳喷射压力,从而优化柴油机综合性能;

  2、可独立地柔性控制喷油正时,配合高的喷射压力(120MPa~200MPa),可同时控制NOx和微粒(PM)在较小的数值内,以满足排放要求;

  3、柔性控制喷油速率变化,实现理想喷油规律,容易实现预喷射和多次喷射,既可降低柴油机NOx,又能保证优良的动力性和经济性;

  4、由电磁阀控制喷油,控制精度较高,高压油路中不可能会出现气泡和残压为零的现象,因此在柴油机运转范围内,循环喷油量变动小,各缸供油不均匀可得到一定的改善,从而减轻柴油机的振动和降低排放。

  在柴油机中,高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒,实验证明,在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。

  由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动,使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。

  油管内的压力波动有时还会在主喷射之后,使高压油管内的压力再次上升,达到令喷油器的针阀开启的压力,将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象,由于二次喷油不可能完全燃烧,于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量,油耗增加。

  此外,每次喷射循环后高压油管内的残压都可能会发生变化,随之引起不稳定的喷射,尤其在低转速区域易产生上述现象,严重时不仅喷油不均匀,而且会发生间歇性不喷射现象。未解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷,现代柴油机采用了一种称为共轨的技术。

  高压共轨技术是指高压油泵、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完全分开的一种供油方式,由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管,通过-对公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化,因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量,喷油量大小取决于燃油轨(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短。

  高压共轨系统主要由电控单元、高压油泵、蓄压器(共轨管)、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵,高压油泵将燃油加压送入高压油轨(蓄压器),高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及有必要进行调节,高压油轨内的燃油经过高压油管,根据机器的运作时的状态,由电控单元确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入汽缸。

  高压油泵的供油量的设计准则是一定要保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求和起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生于燃油喷射过程无关,且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证,因此高压油泵的压油凸轮可根据峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。

  大部分采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达 120-160MPa 的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮,使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的 1/9 ,负荷也比较均匀,降低了运行噪声。

  该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的,为了减小功率损耗,在喷油量较小的情况下,将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。

  共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中,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。

  高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器(限流器)和压力限制器。压力传感器向 ECU提供高压油轨的压力信号;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。


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