柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)-北京理工大學

柴油機電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)北京理工大學柴油機燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展三個里程碑20年代－機械泵供油50年代－增壓80年代－電控柴油機燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展①位置控制式燃油噴射系統(tǒng)的電子控制（保留原噴油泵中的齒條、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的機械傳動機構，只對齒條或滑套的運動位置予以電子控制）②時間控制式燃油噴射系統(tǒng)的電子控制（取消以上機械機構）③壓力——時間控制式燃油噴謝系統(tǒng)的電子控制（壓力時間式燃油計量原理，電磁閥控制噴射過程）柴油機燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展直列泵可變預行程直列泵轉子泵（軸向壓縮、徑向壓縮）泵噴嘴（EUI、UIS）單體泵（EUP、UPS）共軌系統(tǒng)CRS（蓄壓式、液壓式、高壓共軌）高壓共軌供油系統(tǒng)

TheCommonRailSystem降低平均燃油消耗低速時的加速性能廢氣排放降噪…………高壓共軌目的高壓共軌目的廢氣排放標準標準等級中國開始實施日期歐洲開始實施日期COHCNOxPM煙霧國I（歐I）20001992年,<85kW4.51.18.00.612無標準1992年,>85kW4.51.18.00.36無標準國II（歐II）20041996年10月4.01.17.00.25無標準1998年10月4.01.17.00.15無標準國III（歐III）20071999年10月（EEV）1.00.252.00.020.152000年10月2.10.665.00.10.8國IV（歐IV）20102005年10月1.50.463.50.020.5京V（歐V）20132008年10月1.50.462.00.020.5國VI（歐VI）未知2013年1月1.50.130.50.01

注：歐洲汽車廢氣排放標準，單位：克每千瓦時g/kWh(煙霧米-1m-1)高壓共軌原理脈動式的噴油加壓原理發(fā)展為穩(wěn)定壓力噴油高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管(Rail)，通過公共供油管內的油壓，實現(xiàn)噴油量和噴油時刻的精確控制可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉速變化的程度高壓共軌系統(tǒng)分類美國BKM公司的Servojet系統(tǒng)（中壓共軌）蓄壓式美國Caterpiller公司HEUI系統(tǒng)（中壓共軌）液壓式日本電裝公司的ECD-U2系統(tǒng)（高壓共軌）德國BOSCHCR系統(tǒng)（高壓共軌）意大利Fiat集團Unijet噴油系統(tǒng)BKM公司Servojet系統(tǒng)Caterpiller公司HEUI系統(tǒng)電磁線圈控制滑閥增壓活塞噴嘴組件柱塞高壓油腔噴嘴閥電磁線圈的通電時刻噴油器噴油時刻電磁線圈通電，控制滑閥位于上部，增壓活塞上部與共軌液壓接通，增壓活塞和柱塞下行，開始噴油電磁線圈斷電，控制滑閥在彈簧作用下位于下部，液壓噴油器增壓活塞上部油腔與共軌管內液壓隔絕，與液壓噴油器上部泄壓油道接通，增壓活塞和柱塞在回位彈簧作用下上行，燃油進入柱塞腔內、噴油器在針閥彈簧作用下關閉，停止噴油；噴油量共軌壓力電磁線圈通電時間特點中壓共軌電控液壓式噴射系統(tǒng)；系統(tǒng)共軌中采用燃油和柴油機潤滑油兩條共軌，因此系統(tǒng)中有潤滑油和燃油兩套油路；采用機油共軌油道驅動燃油增壓活塞，對燃油增壓，實現(xiàn)高壓噴油；利用高速開關電磁閥控制共軌油道中機油進出增壓活塞，實現(xiàn)燃油壓力的上升與下降，從而實現(xiàn)噴油的定時控制；通過采用預噴射量孔控制初期噴油率實現(xiàn)預噴；噴油壓力與柴油機轉速和負荷無關。日本電裝ECD-U2系統(tǒng)共軌壓力、噴油量、噴油時刻、噴油速率共軌壓力控制——PCV閥當柱塞向上運動時，柱塞腔內的燃油在柱塞推動下經(jīng)油泵控制電磁閥（PCV）產生溢流，只有當電磁閥通電關閉時，柱塞才能產生高壓、將燃油輸送至共軌管。高壓油泵是由兩個到三個順序工作的柱塞泵組成，在每一個柱塞泵的進油口上安裝了一個油泵控制電磁閥（PCV）。當柱塞向下運動時，油泵控制電磁閥（PCV）開啟，低壓燃油被吸進柱塞腔內噴油啟?？刂啤ㄩy結構和原理停止噴油:三通閥三通閥電磁線圈斷電，外閥落下，通道2與3斷開，通道1與2接通，控制油壓增加，針閥落座.開始噴油:三通閥電磁線圈通電，外閥抬起，通道1與2斷開，通道2與3接通，控制油壓降低，針閥抬起.噴油速率控制——單向閥、節(jié)流孔型噴油規(guī)律：噴射率漸升速停。噴油器三通閥的方有一個由單向閥和節(jié)流孔組成的環(huán)型油路，可實現(xiàn)三角型噴射率。三通閥接通時，控制室內壓力降低，針閥上升，開始噴油，由于節(jié)流孔節(jié)流作用，控制室內壓力不能迅速降低，針閥升程只能緩慢增加。三通閥關閉時，共用管壓力通過單向閥迅速到達控制室使針閥關閉，形成漸升速停三角型噴射率，改變節(jié)流孔徑可改變三角型形狀。預噴型噴射率：通過在主噴射之前給三通閥一個小脈沖實現(xiàn)。改變小脈沖寬度可實現(xiàn)不同預噴量。預噴型噴射每次噴油過程中，三通閥通電兩次，針閥動作兩次。噴油過程中信號、控制壓力和針閥時序控制壓力下降呈兩段，是由于控制閥的液力效應引起的A--點劃線B--實線虛線：最小噴油脈寬的情況德國BOSCH高壓共軌系統(tǒng)德國BOSCH高壓共軌系統(tǒng)噴油器結構噴油過程原理電磁線圈再次斷電:控制活塞腔的泄流通道切斷，控制活塞腔內的壓力因共軌管內的燃油不斷進入而升高，直至與共軌壓力相等，在此過程中，噴油器控制活塞和針閥因活塞上部不斷增加的向下壓力而向下移動關閉針閥、噴油器停止噴油。電磁線圈斷電:球座電磁閥關閉，控制活塞腔的泄流通道切斷，控制活塞腔壓力和針閥壓力室壓強相等，由于控制活塞面積大于壓力室面積，所以兩個受力面合力向下將針閥關閉，噴油器不噴油。電磁線圈通電:球座電磁閥打開，由于進油節(jié)流孔的節(jié)流作用，控制活塞頂部油壓下降，針閥壓力室截面產生的向上推力大于針閥彈簧的預緊力，針閥抬起、噴油器噴油。噴油器特性預噴油量僅為1.5mm3/次噴油量：電磁閥的控制脈寬+共軌管壓力球閥升程僅為50um針閥升程僅為0.2mm主噴與預噴間隔僅為1ms左右CRS電磁噴油器CRS壓電噴油器CRS壓電噴油器CRS壓電噴油器——工作原理逆壓電效應：在一個合適的晶體上施加一個電壓，這樣就會引起晶體晶格的變形，從而產生一種線性位移。逆壓電效應就成為了壓電共軌噴油系統(tǒng)的技術基礎。CRS壓電噴油器——工作過程壓電執(zhí)行器在非工作狀態(tài)時處于原始位置，伺服閥關閉，高壓范圍和低壓范圍相互隔斷。液壓接桿補償可能存在間隙(例如由于熱膨脹所引起的)，噴嘴借助于緊挨著控制室的共軌壓力保持關閉狀態(tài)。壓電執(zhí)行器起作用時就將伺服閥打開，從而使控制室中的壓力降低，噴嘴開啟。若伺服閥關閉，控制室中的壓力隨之增大，噴嘴針閥也隨之關閉。CRS壓電噴油器——工作過程博士CRS壓電噴油器特點1.高噴壓>200MPa2.沒有機械力通過推桿作用在噴嘴針閥上，運動質量和摩擦大大降低3.穩(wěn)定性和噴油誤差比通常的電磁閥控制噴油系統(tǒng)明顯改善4.伺服閥與噴嘴針閥的緊密連接使得針閥對壓電執(zhí)行器的動作能直接作出迅速的反應，控制始點與噴油始點之間的延遲時間總共約150μs，這樣就能獲得高的針閥速度和重復性較好的最小噴油量5.液壓傳遞路線從152mm縮短至42mm，減少了2/3。最大的噴嘴針閥運動速度可達1.3m/s，要比電磁閥式共軌噴油系統(tǒng)約高一倍6.很短的噴射間隔7.在整個發(fā)動機使用壽命期內能做到無泄漏運行，避免了有害的功率損耗，充分挖掘了降低燃油耗的潛力多級噴射：在壓縮上止點附近，3~4ms內，精確控制噴射5、6次