高壓共軌電噴技術(shù)

高壓共軌電噴技術(shù)高壓共軌(CommonRail)電噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元(ECU)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴高壓共軌柴油機射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。低壓油泵將柴油從油箱中吸出，經(jīng)過過濾提供給高壓油泵，在低壓泵內(nèi)有一電磁閥控制燃油到達高壓泵室，燃油進入管形蓄壓器—燃油軌道。在共軌上有壓力傳感器時時監(jiān)測燃油壓力，并將這一信號傳遞給ECU，通過對流量的調(diào)節(jié)控制共軌內(nèi)的燃油壓力達到希望值。噴射壓力根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的不同從200～1800帕，再通過電腦控制分別噴射到氣缸中，共軌不但保持了燃油壓力，還消除了壓力波動。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(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力(Pressure)大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的程度.柴油燃油噴射系統(tǒng)從機械控制式發(fā)展到電子控制式系統(tǒng)后，電子噴射系統(tǒng)又經(jīng)歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統(tǒng)、時間式燃油噴射系統(tǒng)和時間壓力式燃油噴射系統(tǒng)（共軌系統(tǒng)）。高壓共軌系統(tǒng)實現(xiàn)了壓力建立和噴射過程的分離，從而使控制過程更具有柔性，能更準確地實現(xiàn)小油量的精確控制，更好地實現(xiàn)多次噴射。高壓共軌系統(tǒng)包括1.高壓油泵高壓油泵的供油量的設(shè)計準則是必須保證在任何情況下的柴油機的噴油量與控制油量之和的需求以及起動和加速時的油量變化的需求。由于共軌系統(tǒng)中噴油壓力的產(chǎn)生與燃油噴射過程無關(guān)，且噴油正時也不由高壓油泵的凸輪來保證，因此高壓油泵的壓油凸輪可以按照峰值扭矩最低、接觸應(yīng)力最小和最耐磨的設(shè)計原則來設(shè)計。大部分公司采用由柴油機驅(qū)動的三缸徑向柱塞泵來產(chǎn)生高達135MPa的壓力。該高壓油泵在每個壓油單元中采用了多個壓油凸輪，使其峰值扭矩降低為傳統(tǒng)高壓油泵的1/9，負荷也比較均勻，降低了運行噪聲。該系統(tǒng)中高壓共軌腔中的壓力的控制是通過對共軌腔中燃油的放泄來實現(xiàn)的，為了減小功率損耗，在噴油量較小的情況下，將關(guān)閉三缸徑向柱塞泵中的一個壓油單元使供油量減少。2.高壓油軌（共軌管）共軌管將供油泵提供的高壓燃油分配到各噴油器中，起蓄壓器的作用。它的容積應(yīng)削減高壓油泵的供油壓力波動和每個噴油器由噴油過程引起的壓力震蕩，使高壓油軌中的壓力波動控制在5MPa之下。但其容積又不能太大，以保證共軌有足夠的壓力響應(yīng)速度以快速跟蹤柴油機工況的變化。高壓共軌管上還安裝了壓力傳感器、液流緩沖器（限流器）和壓力限制器。壓力傳感器向

ECU

提供高壓油軌的壓力信號；液流緩沖器（限流器）保證在噴油器出現(xiàn)燃油漏泄故障時切斷向噴油器的供油，并可減小共軌和高壓油管中的壓力波動；壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時，迅速將高壓油軌中的壓力進行放泄。3.電控噴油器電控噴油器是共軌式燃油系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復雜的部件，它的作用根據(jù)ECU發(fā)出的控制信號，通過控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時、噴油量和噴油率噴入柴油機的燃燒室。為了實現(xiàn)預定的噴油形狀，需對噴油器進行合理的優(yōu)化設(shè)計。控制室的容積的大小決定了針閥開啟時的靈敏度，控制室的容積太大，針閥在噴油結(jié)束時不能實現(xiàn)快速的斷油，使后期的燃油霧化不良；控制室容積太小，不能給針閥提供足夠的有效行程，使噴射過高壓油管是連接共軌管和電控噴油器的通道，它應(yīng)有足夠的燃油流量減小燃油流動時的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動較小，能承受高壓燃油的沖擊作用，且起動時共軌中的壓力能很快建立。各缸高壓油管的長度應(yīng)盡量相等，使柴油機每一個噴油器有相同的噴油壓力，從而減少發(fā)動機各缸之間噴油量的偏差。各高壓油管應(yīng)盡可能短，使從共軌到噴油嘴的壓力損失最小。BOSCH公司的高壓油管的外經(jīng)為6mm，內(nèi)徑為2.4mm，日本電裝公司的高壓油管的外經(jīng)為8mm，內(nèi)徑為3mm。高壓共軌系統(tǒng)的基本優(yōu)點1相對于一般機械式直列泵噴射壓力相對較高，目前國內(nèi)最高噴射壓力可以達到1800 bar。2噴油壓力獨立于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可以改善發(fā)動機低速大負荷的性能。3可以實現(xiàn)5次噴射，調(diào)節(jié)噴油率形狀，實現(xiàn)理想噴油規(guī)律。4噴油正時和噴油量可以由ECU控制自由設(shè)定。5驅(qū)動扭矩小及其NVH指標較好。6可以通過電控系統(tǒng)進行各缸工作均勻性矯正。7噴油壓力調(diào)節(jié)范圍寬泛，能適應(yīng)各種工況，且起動性能好。8采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數(shù)多，有利于柴油機燃燒過程的全程優(yōu)化。9采用共軌方式供油，噴油壓力波動小，各噴油器之間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準確。10高速電磁開關(guān)頻率高，控制靈活，使得噴油系統(tǒng)的噴射壓力可調(diào)范圍大，并且能方便的實現(xiàn)預噴射后噴射等功能，為優(yōu)化柴油機噴油規(guī)律改善性能和降低廢棄提供了有效手段。11系結(jié)構(gòu)移植方便，適用范圍廣，不像其他的電控噴油系統(tǒng)對柴油機的結(jié)構(gòu)形式有專門要求，尤其是高壓共軌系統(tǒng)與目前的小中型及重型柴油機均能很好匹配，因而市場前景看好。缺點：1關(guān)鍵燃油噴射技術(shù)為國外少數(shù)幾家公司壟斷。2油品適應(yīng)相差。3共軌系統(tǒng)現(xiàn)今未得到市場的可靠認型認可。4用戶維修保養(yǎng)成本高，共軌發(fā)動機電控系統(tǒng)的故障必須依靠專業(yè)故障診斷儀器監(jiān)測和維修，對于長途運輸不利。發(fā)展前景由于高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)具有上述優(yōu)點，所以該技術(shù)一經(jīng)問世，就得到世界上大多數(shù)柴油機制造廠商的青睞，其中高壓共軌系統(tǒng)被認為是20世紀內(nèi)燃機技術(shù)的三大突破之一?，F(xiàn)在國外許多內(nèi)