柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油

1、1柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)ECD-CR山東交通學(xué)院 王林超2第一節(jié) 概述3一、柴油機(jī)的特點(diǎn)一、柴油機(jī)的特點(diǎn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)具有基本相同的結(jié)構(gòu)，都有氣缸體、氣缸蓋、活塞、氣門、曲柄、曲軸、凸輪軸、飛輪等。但前者用壓燃柴油作功，后者用點(diǎn)燃汽油作功，一個(gè)“壓燃”一個(gè)“點(diǎn)燃”，就是兩者的根本區(qū)別點(diǎn)。汽油機(jī)的燃料是在進(jìn)氣行程中與空氣混合后進(jìn)入氣缸，然后被火花塞點(diǎn)燃作功；柴油機(jī)的燃料則是在壓縮行程接近終了時(shí)直接噴注入氣缸，在壓縮空氣中被壓燃作功。這個(gè)區(qū)別造成了柴油機(jī)在燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有其自己的特點(diǎn)。柴油機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)是由噴油泵、噴油器、高壓油管及一些附屬輔助件組成。比汽油

2、機(jī)上其它的零部件要求要高，傳統(tǒng)的柴油機(jī)比汽油機(jī)貴大概貴在這個(gè)部分。45柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)ECD-CR6軌者，道也。多個(gè)噴油器并聯(lián)在一個(gè)蓄油管道上噴油，軌者，道也。多個(gè)噴油器并聯(lián)在一個(gè)蓄油管道上噴油，為為“共軌噴油共軌噴油”。英文稱：。英文稱：Common Rail（共用軌共用軌道），簡稱：道），簡稱： CR。 它用于柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)它用于柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)ECD，稱為稱為“柴油機(jī)蓄壓柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)式共軌噴油系統(tǒng)”（Diesel Accmulator Fuel-Injection System Common Rail）。）。簡稱：簡稱：ECD-CR系統(tǒng)。

3、系統(tǒng)。78 ECD控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式有多種，如直列式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式有多種，如直列式泵、分配式泵等，都是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上修補(bǔ)改進(jìn)，泵、分配式泵等，都是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上修補(bǔ)改進(jìn)，而共軌噴油系統(tǒng)完全擺脫了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，較徹底的而共軌噴油系統(tǒng)完全擺脫了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，較徹底的溶入先進(jìn)的電控系列，成為柴油機(jī)發(fā)展的新模式。溶入先進(jìn)的電控系列，成為柴油機(jī)發(fā)展的新模式。910一、一、ECD-CR系統(tǒng)機(jī)理特點(diǎn)：系統(tǒng)機(jī)理特點(diǎn)：1、提高噴油壓力是排氣凈化的最佳手段、提高噴油壓力是排氣凈化的最佳手段直接噴射的柴油機(jī)，直接噴射的柴油機(jī)，只有提高噴油壓力（達(dá)只有提高噴油壓力（達(dá)140Mpa），），才能使燃油分布均勻，加速才能使燃油

4、分布均勻，加速油氣混合的速度，改善燃燒條件，微粒碳煙的生成量才能減少。油氣混合的速度，改善燃燒條件，微粒碳煙的生成量才能減少。112、用電腦精確控制噴油規(guī)律，是提高動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、用電腦精確控制噴油規(guī)律，是提高動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、凈化性和減小振噪感的最佳手段凈化性和減小振噪感的最佳手段所謂所謂“噴油規(guī)律噴油規(guī)律”，它包括了：噴油時(shí)刻的早晚、噴油量的多少及噴油率的它包括了：噴油時(shí)刻的早晚、噴油量的多少及噴油率的好壞。好壞。12噴油率是一個(gè)噴油周期，始點(diǎn)到終點(diǎn)間油量的變化情況。最好是按噴油率是一個(gè)噴油周期，始點(diǎn)到終點(diǎn)間油量的變化情況。最好是按“先少、先少、后多后多”分段噴油的規(guī)律變化。分段噴油的規(guī)律變

5、化。即：先預(yù)噴即：先預(yù)噴-再主噴再主噴-又補(bǔ)噴（補(bǔ)噴是為了凈化，減少又補(bǔ)噴（補(bǔ)噴是為了凈化，減少NOx生成量），分三個(gè)過生成量），分三個(gè)過程進(jìn)行。這樣，才能和柴油機(jī)的燃燒規(guī)律一致（即：備燃期、速燃期、緩燃程進(jìn)行。這樣，才能和柴油機(jī)的燃燒規(guī)律一致（即：備燃期、速燃期、緩燃期、后燃期），相輔相成的配合，獲得最佳燃燒狀態(tài)。期、后燃期），相輔相成的配合，獲得最佳燃燒狀態(tài)。133、壓力的產(chǎn)生與噴油過程、壓力的產(chǎn)生與噴油過程分離，可以準(zhǔn)確的控制循分離，可以準(zhǔn)確的控制循環(huán)供油量（環(huán)供油量（g）_ 傳統(tǒng)的柱塞泵壓力的產(chǎn)生和噴傳統(tǒng)的柱塞泵壓力的產(chǎn)生和噴油分不開，相互影響，其供油始油分不開，相互影響，其供油始點(diǎn)與

6、噴油始點(diǎn)相差點(diǎn)與噴油始點(diǎn)相差8 ，是，是“管脹管脹油縮油縮”造成的，仃噴后又造成的，仃噴后又“管縮管縮油脹油脹”，造成滴油。其速度特性，造成滴油。其速度特性是：循環(huán)供油量（是：循環(huán)供油量（g）隨轉(zhuǎn)速的隨轉(zhuǎn)速的加大而加大，這是因柱塞副的漏加大而加大，這是因柱塞副的漏泄和回油孔的節(jié)流作用的加大，泄和回油孔的節(jié)流作用的加大，出現(xiàn)的惡果。因而，需加裝出油出現(xiàn)的惡果。因而，需加裝出油閥和調(diào)速器，復(fù)雜了結(jié)構(gòu)內(nèi)容，閥和調(diào)速器，復(fù)雜了結(jié)構(gòu)內(nèi)容，加大了故障率。加大了故障率。 1415而共軌系統(tǒng)的噴油壓力是用專門的高壓泵供油，并恒壓存儲于蓄而共軌系統(tǒng)的噴油壓力是用專門的高壓泵供油，并恒壓存儲于蓄壓器中，時(shí)刻準(zhǔn)備噴

7、油，各缸的噴油器用電腦控制其電磁閥準(zhǔn)確壓器中，時(shí)刻準(zhǔn)備噴油，各缸的噴油器用電腦控制其電磁閥準(zhǔn)確開閉噴油，能做到開閉噴油，能做到g和和v的合理匹配。噴油壓力恒定與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)的合理匹配。噴油壓力恒定與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)，因而去消了成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率較高的出油閥和速無關(guān)，因而去消了成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率較高的出油閥和調(diào)速器。調(diào)速器。164、共軌控制的噴油特性：、共軌控制的噴油特性： （1）預(yù)噴射）預(yù)噴射在上止點(diǎn)前一定角度噴出少量燃油，進(jìn)行在上止點(diǎn)前一定角度噴出少量燃油，進(jìn)行“預(yù)預(yù)燃燃”，可縮短，可縮短“備燃期備燃期”，壓力升高率，壓力升高率P/可減小，振噪感減可減小，振噪感減小，工作柔和。小，工作

8、柔和。 （2）主噴射）主噴射是在上止點(diǎn)后噴油，功率的增大和扭矩的提高，是在上止點(diǎn)后噴油，功率的增大和扭矩的提高，是來自主噴射，在恒壓情況下貫穿整個(gè)噴油過程。是來自主噴射，在恒壓情況下貫穿整個(gè)噴油過程。 （3）補(bǔ)噴射）補(bǔ)噴射在柴油機(jī)燃燒過程的緩燃期的后期，燃燒溫度在柴油機(jī)燃燒過程的緩燃期的后期，燃燒溫度己達(dá)高峰，如適量噴油，可改善燃條件和凈化性，減少了己達(dá)高峰，如適量噴油，可改善燃條件和凈化性，減少了NOx的的生成量。生成量。175、共軌控制實(shí)際噴油量的獲得：、共軌控制實(shí)際噴油量的獲得： 電腦電腦ECU根據(jù)各種傳感器的反饋信號，用開環(huán)控制和閉環(huán)控根據(jù)各種傳感器的反饋信號，用開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)

9、合的方式，對噴油量進(jìn)行精確的隨機(jī)計(jì)算控制。制相結(jié)合的方式，對噴油量進(jìn)行精確的隨機(jī)計(jì)算控制。186、共軌噴油系統(tǒng)傳感器信號和執(zhí)行元件的內(nèi)容：、共軌噴油系統(tǒng)傳感器信號和執(zhí)行元件的內(nèi)容：有十四個(gè)傳感器信號，通過電腦ECU處理后，指令十一個(gè)執(zhí)行控制系統(tǒng)，進(jìn)行隨機(jī)控制。19四、四、BOSCH式共軌噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：式共軌噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成： 是由：低壓油路、高壓油路、各種傳感器、電腦ECU、各種執(zhí)行元件等，由五個(gè)部分組成。20電子控制系統(tǒng)高壓油軌(共軌)式柴油機(jī)主要由傳感器群、ECU、執(zhí)行器群及連接這些零部件的線束組成。 傳感器有水溫傳感器、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸相位傳感器、腳踏板位置傳感器、空氣流

10、量傳感器、高壓油軌壓力傳感器等。21（一）低壓油路（一）低壓油路油箱、輸油泵、濾油器、輸油管。油箱、輸油泵、濾油器、輸油管。 低壓部分油路為高壓部分油路供給足夠的油量。 221、油箱、油箱由抗磨蝕的尼龍材料制成，帶閥的油箱蓋，由抗磨蝕的尼龍材料制成，帶閥的油箱蓋，在任何條件下保持箱內(nèi)壓力略高于大氣壓力在任何條件下保持箱內(nèi)壓力略高于大氣壓力30kpa，以便正常輸油。以便正常輸油。23 2.輸油泵輸油泵的工作是向高壓油泵供給足夠的燃油量。在柴油機(jī)各種工作狀態(tài)、在不同的必要的壓力下、在整個(gè)工作壽命期都必須滿足上述要求。 GW28TC型增壓柴油機(jī)采用齒輪式輸油泵，與高壓油泵制成一體。 24齒輪式輸油泵

11、齒輪式輸油泵用來給高壓油泵提供燃油。主要零件是兩個(gè)在旋轉(zhuǎn)時(shí)相互嚙合的反轉(zhuǎn)齒輪。 燃油被吸入輸油泵體和齒輪之間的空腔內(nèi)，并被輸送到壓力側(cè)的出油口，旋轉(zhuǎn)齒輪間的嚙合線能保證良好的密封，能防止燃油回流。 253、濾油器、濾油器為紙質(zhì)袋式濾芯，濾去雜質(zhì)和水為紙質(zhì)袋式濾芯，濾去雜質(zhì)和水份，防止相關(guān)機(jī)件磨蝕和卡死。份，防止相關(guān)機(jī)件磨蝕和卡死。2627柴油含水份量較高，因溫度柴油含水份量較高，因溫度的變化，會產(chǎn)生冷凝水，的變化，會產(chǎn)生冷凝水，常因結(jié)冰而堵塞油道，水常因結(jié)冰而堵塞油道，水份還能生成硫化物腐蝕噴份還能生成硫化物腐蝕噴油器機(jī)件。為此，在外殼油器機(jī)件。為此，在外殼下方設(shè)有集水腔和放水開下方設(shè)有集水腔

12、和放水開關(guān)，應(yīng)定期放出集水。有關(guān)，應(yīng)定期放出集水。有的還裝有水含量自動(dòng)報(bào)警的還裝有水含量自動(dòng)報(bào)警燈開關(guān)，及時(shí)燈亮提醒司燈開關(guān)，及時(shí)燈亮提醒司機(jī)。機(jī)。282930柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)ECD-CR（BOSCH）31（二）高壓油二）高壓油路路高壓泵、高壓蓄壓高壓泵、高壓蓄壓器（軌道）、軌道器（軌道）、軌道壓力傳感器、壓力壓力傳感器、壓力限制閥、流量限制限制閥、流量限制閥、噴油器。閥、噴油器。3233341、高壓泵：、高壓泵：為三腔徑向柱塞油泵，快速的向蓄壓器穩(wěn)定供油，可達(dá)到軌道為三腔徑向柱塞油泵，快速的向蓄壓器穩(wěn)定供油，可達(dá)到軌道油壓為油壓為140Mpa。它用齒輪、鏈條或

13、齒形皮帶驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為。它用齒輪、鏈條或齒形皮帶驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的1/2，最高達(dá)，最高達(dá)3000r/min，供油間隔為，供油間隔為120，供油，供油壓力較穩(wěn)定壓力較穩(wěn)定。353637（1）工作過程）工作過程SW-ON后，電動(dòng)輸油泵工作，后，電動(dòng)輸油泵工作，其輸油壓力超過安全閥開其輸油壓力超過安全閥開啟壓力啟壓力50kpa時(shí)，低壓油時(shí)，低壓油即進(jìn)入高壓泵腔。即進(jìn)入高壓泵腔。38柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，高壓泵的驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)，柱塞徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，高壓泵的驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)，柱塞徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生吸油和壓油過程。燃油經(jīng)進(jìn)油閥吸入泵腔（該閥為片狀彈簧），產(chǎn)生吸油和壓油過程。燃油經(jīng)

14、進(jìn)油閥吸入泵腔（該閥為片狀彈簧），又從出油閥壓出，將燃油壓入軌道腔，建立所需的壓力，多余的燃油又從出油閥壓出，將燃油壓入軌道腔，建立所需的壓力，多余的燃油經(jīng)油壓控制閥和回油管，流回油箱。油泵偏心輪每旋轉(zhuǎn)一周，供油三經(jīng)油壓控制閥和回油管，流回油箱。油泵偏心輪每旋轉(zhuǎn)一周，供油三次，壓力均勻穩(wěn)定輸出，供油量和供油壓力與其轉(zhuǎn)速成正比。少量柴次，壓力均勻穩(wěn)定輸出，供油量和供油壓力與其轉(zhuǎn)速成正比。少量柴油經(jīng)過安全閥的節(jié)流孔進(jìn)入泵的內(nèi)腔，進(jìn)行自身的潤滑和冷卻。油經(jīng)過安全閥的節(jié)流孔進(jìn)入泵的內(nèi)腔，進(jìn)行自身的潤滑和冷卻。3940412、高壓蓄壓器（軌道）：、高壓蓄壓器（軌道）：為一個(gè)高強(qiáng)度鋁合金管，用來存儲高壓油

15、，抑制壓力脈動(dòng)，保持為一個(gè)高強(qiáng)度鋁合金管，用來存儲高壓油，抑制壓力脈動(dòng)，保持壓力恒定，使噴油計(jì)量精確。軌道上裝有：壓力限制閥、流量限壓力恒定，使噴油計(jì)量精確。軌道上裝有：壓力限制閥、流量限制閥、軌道壓力傳感器等輔助元件。制閥、軌道壓力傳感器等輔助元件。42（3）軌道壓力）軌道壓力傳感器傳感器 43為半導(dǎo)體壓敏應(yīng)變電阻形的橋式電路，感受到油壓為半導(dǎo)體壓敏應(yīng)變電阻形的橋式電路，感受到油壓變量值后，放大處理輸出變量值后，放大處理輸出0.5v4.5v的隨動(dòng)電壓。的隨動(dòng)電壓。它隨機(jī)檢測軌道中的瞬時(shí)油壓力，將變量壓力信它隨機(jī)檢測軌道中的瞬時(shí)油壓力，將變量壓力信號反饋紿號反饋紿ECU。ECU據(jù)此信號，發(fā)令使

16、油壓控制據(jù)此信號，發(fā)令使油壓控制閥投入調(diào)壓工作。閥投入調(diào)壓工作。44燃油通過高壓油軌上的一個(gè)小孔流向共軌壓力傳感器，它的盡頭用傳感器膜片密封。有壓力的燃油通過一個(gè)盲孔到達(dá)傳感器膜片。一個(gè)將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器部件(半導(dǎo)體裝置)被安裝在此膜片上，傳感器產(chǎn)生的信號被輸入一個(gè)用于放大拾取信號并將它送入ECU的檢測回路。45463、噴油器、噴油器利用利用電腦電腦ECU控制噴油控制噴油時(shí)刻和噴油量的多時(shí)刻和噴油量的多少。它由：噴油嘴、少。它由：噴油嘴、電磁閥、液壓增益電磁閥、液壓增益伺服系統(tǒng)組成，是伺服系統(tǒng)組成，是“間接繼動(dòng)伺服控間接繼動(dòng)伺服控制制”的工作原理。的工作原理。 4748495051

17、（四）、共軌控制電腦（四）、共軌控制電腦ECU的多項(xiàng)功能：的多項(xiàng)功能：共軌控制簡化了噴油系統(tǒng)的機(jī)械部件（如：多組式高壓共軌控制簡化了噴油系統(tǒng)的機(jī)械部件（如：多組式高壓柱塞泵、離心式調(diào)速器等），降低了柴油機(jī)的故障率，柱塞泵、離心式調(diào)速器等），降低了柴油機(jī)的故障率，提高了使用性能和可靠性。它的電腦提高了使用性能和可靠性。它的電腦ECU是智能化的是智能化的高速計(jì)算機(jī)，完全替代了機(jī)械控制所難以完成的控制高速計(jì)算機(jī)，完全替代了機(jī)械控制所難以完成的控制任務(wù)，具體功能如下：任務(wù)，具體功能如下：521、接收和處理各種傳感器的輸入信號；、接收和處理各種傳感器的輸入信號；2、進(jìn)行起動(dòng)額外加濃控制、進(jìn)行起動(dòng)額外加濃控制; 3、進(jìn)行共軌恒壓控制、進(jìn)行共軌恒壓控制; 4、進(jìn)行噴油時(shí)刻和、進(jìn)行噴油時(shí)刻和 噴油量及噴油規(guī)律控制噴油量及噴油規(guī)律控制;5、進(jìn)行穩(wěn)定怠速控制、進(jìn)行穩(wěn)定怠速控制;