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柴油机共轨系统介绍

发表时间:2024-03-01 23:59:32 来源:电喷共轨系列

  通过预混合燃烧,降低颗粒排放 缩短主喷射的着火延迟,降低Nox和燃烧噪声 促进扩散燃烧,降低颗粒排放 排温上高、通过供给还原剂、促进后处理(催化剂)

  高压泵为对压式的柱塞泵,由转子、进油阀、出油阀和两个带滚子的对置式柱 塞等组成,两柱塞之间为压力腔,从进油阀泵进压力腔的燃油经过柱塞加压后 从出油阀流出,此时压力能被提升到1400bar以上,从高压油泵出来的高压油 被打到轨管中

  输油泵为叶片式,作用是将燃油从油箱中抽出来,输到高压泵内;在输油 泵出油口到高压油泵进油口之间的油道上有一“输油压力调节阀”,用于 控制高压油泵进油处的油压。

  ECU是整个电控系统信息处理与指 令发出的中心,发动机及整车上的 传感器将进气压力、进气温度、水 温、机油压力、燃油压力、凸轮轴 信号、转速信号、油门信号、大气 压力信号及车速信号等参数传给 ECU,ECU根据以上参数来向喷油器 等执行器发出相应指令

  高压轨内的压力因供油、渗漏、回油等因素导致压力 波动,通过压力控制阀(Metering Unit)可保持压力的 稳定。该阀实际为一执行器,在断电状态下,靠弹簧作 用力,阀处于全开位置;当通电后电磁阀作用,克服弹 簧力,将阀关闭。在柴油机起动或柴油机运转时,根据 ECU的指令来执行电磁阀的动作,保证高压轨内压力稳定 在规定要求。

  预喷作用与部分燃烧,使得压缩 压力稍微升高,因此导致主喷射 的点火延迟就被缩短,并且燃烧 压力上升和燃烧压力峰值都会减 小,达到柔和燃烧;

  自由调节喷油压力 特点 自由调节喷油量 自由调节喷油率形状 自由调节喷油时间 广阔的应用领域(各种发动机,功率基本不限) 更高的喷油压力(最大可到1800bar) 优点 喷油始点、终点可方便地改变 可实现预喷、主喷和后喷或多级喷射 喷油压力与实际使用工况相适应 喷油正时和喷压在ECU中由存储地特性曲线谱(MAP)算出

  共轨压力长期施加在喷油器针阀的底面上。只有在喷油器不通电 时才施加在针阀的背面上。当喷油器不通电的时候,三通阀使单 向孔板上面的空腔与共轨连通,高压燃油通过单向孔板流入控制 腔(液压柱塞的上方),通过液压柱塞对针阀施加向下的压力, 跟回位弹簧的作用力一起克服针阀下方燃油压力,使针阀关闭。 在这样的一个过程中,单向孔板没有节流作用。 当ECU发出喷油脉冲时,三通阀使单向孔板上面的空腔与回油管 连通,燃油流到回油管去,充满在这个空腔里的高压燃油压力立 刻下降到大气压力。由于单向孔板节流,其下面控制腔中的压力 只能缓慢地下降,喷油器针阀逐渐地升起,造成所谓的德尔塔型 (三角型)喷油规律,这种喷油规律对气缸内的燃烧十分有利。

  电磁阀共轨喷油器结构如图所示,由高压燃油进油口、喷油器体、 电磁阀体、量孔板、两通阀、针阀、油嘴等几部分组成:

  喷油压力随发动机转速与喷油量 的增加而增加; 喷油压力低时,喷油量较小; 峰值压力是平均喷油压力的 2 倍 以上 与有效燃烧的要求同步,喷射率 曲线呈三角形; 喷油峰值压力由泵部件和驱动系 统的机械能力决定;

  喷油量与喷油压力互不影响; 喷油过程开始时,所喷油量尽可 能少; 预喷和主喷喷射压力保持一样;

  作用:大多数都用在控制燃油 喷射量。 安装的地方:安装在出水管 上。 工作原理:把温度信号转 化为电压信号,温度 升高,电压减小,然 后送给ECU,由其进行 相关比较,运算后控 制执行器的动作。

  功用:通过了解司机的愿 望进而了解发动机的负 荷状况。 安装的地方:安装于驾驶室 内司机油门踏板位置。 工作原理:把发动机的负 荷信号转变为电信号, 负荷越高,电压越大, 然后把此信息ECU由其进 行相关比较和计算后, 发出指令控制相关的执 行器。

  对然油系统的要求 喷油压 最高喷油压力 力 喷油压力控制 喷油速率控制 高压共轨系统的优点 无二次喷油等的约束,能轻松实现高压喷射。因 为压油和喷油分别进行,所以,喷油压力可以 控制(喷油压力与转速无关)

  系统直接控制针阀运动,这对控制喷油率非常 有利(如:靴型喷油率、预喷射、多段喷射等)

  作用:  在非常情况下需要阻止喷 油器常和开持续喷油。为 达到这一目的要求,一旦 从轨道输出的油量超过规 定的水平,流量限制阀就 关闭通往这一喷油器的高 压油路。 连接:  流量限制阀两端带外螺纹, 连接在轨道和高压油管之 间。

  电控高压共轨技术是国外上世纪九十年代初兴起的一门柴油机高压喷射供 油技术,它采用具有稳定的高压储油腔,通过电子控制的喷油器适时地向 气缸中喷入适量的柴油以达到低排放的要求。目前技术较为成熟的有德国 博世(BOSCH)、美国德尔福(DELPHI)、日本电装(Denso)和德国西门 子VDO公司等四家公司。 柴油机共轨喷油系统有一个共同的特点,就是有一个共同的高压燃油蓄势 器,称为共轨。高压供油泵只负责向这个蓄势器提供高压燃油,不负责控 制燃油定量和喷油定时。管理燃油压力和向各个气缸输送燃油的任务通过 共轨完成。这样,燃油喷射过程可以不受压力产生和燃油输送过程的牵制; 燃 油 定 量 控 制 和 喷 油 定 时 控 制 可 以 更 为 灵 活 和 自 由 。 相对于其他燃油喷射系统,共轨燃油喷射系统有如下特点:在燃油定 量和喷油定时方面实行全电子的和柔性的控制;喷油规律曲线形状可以比 较自由地调整;优化的、已可达到1800bar的喷油压力(仅次于博世公司的 泵喷嘴和泵管嘴)控制;能实现每个工作循环多达七次的燃油喷射;高度 的紧凑性和较低的高压油泵驱动扭矩。

  随高压油泵总成供货, 经过测量高压油泵凸轮 轴转速,来确定柴油机 喷油正时的时间。(凸

  和进气压力,将信号传递 给ECU,ECU通过计算空气 量,用来控制“空燃比”, 从而指导喷油正时和喷油

  当由电子控制单元控制的喷油维持的时间过去之后,喷油器断电, 三通阀恢复到它的初始状态。此时,来自共轨的高压燃油通过三 通阀和单向孔板流入控制腔,使控制腔迅速地达到共轨压力,令 针阀很快关闭,喷油很快被切断。

  在中低转速范围内, 喷射的机动灵活性特别重 要,最理想的情况是,在 2500r/min以下的转速范 围每个工作循环喷射达5次, 在中等转速范围内每个工 作循环喷射两次

  电控高压共轨系统 2、油轨共轨管的基本功能是蓄压和分配高压油到喷油器,是经过强化

  热处理锻造或焊接而成,有一个进油口,四个出油口(在四个出油口均有 单向阀,防止喷油器针阀关闭时高压油管内的产生的振荡波传到油轨腔内, 引起油轨内的压力波动),在其一端安装有油压传感器,将油轨内的传给 ECU 出油接口×6 轨压传感器

  系统的构筑(合理性、生 可以自由设定喷油参数:喷油压力、喷油量和 产性) 喷油时间等,各个参数可以独立地满足相应地 要求;能够完全满足要求方面没有约束,自由度高

  或者三次,在标定转速每个工作循环喷射一次。 前面介绍过的电磁阀共轨喷油器不足以满足这样的 要求。西门子VDO公司开发了能够非常机动灵活地 实现多重喷射的、机电一体化的压电式共轨喷油 器,并且已经实现了商品化。

  压电式执行元件像一个在电压下立即就能充电的电容器,其关键元件是 陶瓷压电薄膜,它在加上电压以后的0.1ms以内就会发生晶体晶格的畸变。 为了使执行器达到足够的位移(行程),必须将许多层陶瓷薄膜烧结成一 块长方六面体。喷油器内30mm长的执行器由300多层薄膜组成,每层的厚度 只有80μm。压电元件加上电压后会膨胀大约40μm,通过杠杆比为1:1.5的 杠杆,使得控制腔回油通道中的阀开启。于是,控制腔内的压力下降,喷 油嘴针阀开启。 与电磁阀相比,压电执行器具有:没有滞后时间;切换十分迅速而且精确; 可重现性非常好;没有因设计造成的、以气隙之类的形式出现的偏差;寿 命长,工作很稳定等优点。压电式共轨喷油器推出之后,立即受到各大 公司的推崇。奥迪A8柴油轿车已经采用了这一系统。 德国汉诺威大学的工程燃烧研究所不久前研究开发了采用压电喷油器的柔 性喷射系统,见图5。该系统的喷油器通过对针阀实施直接控制而为喷油规 律曲线形状的优化提供了更大的自由度。这种喷油器具有决定性意义的优 点是,喷油嘴针阀的升程和速度能自由地选择。

  作用: 该传感器能确定活塞上止点位置, 同时测量曲轴的转速。 信号产生: 飞轮外端面 360 范围内按 6 度间隔打 58个孔,剩下2孔未打形成间隙, 作为判断活塞上止点的依据。传 感器中的磁通量随着通过的孔与 间隙而变化,产生正弦交流电压, 其波幅随着发动机转速而变化。 设定间隙到传感器位置的角度, 可确定一缸上止点。结合凸轮轴 传感器正时凸轮,确定一缸发火 上止点。


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