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共轨式电控燃油喷射系统
发布于2019-01-06 13:31:14 文章来源：本站
一、电控高压共轨系统概述
1、共轨技术——将柴油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，高压油泵把高压燃油输送到公共供油管（共轨），共轨将高压燃油通过高压油管输送到各缸喷油器。
——利用共轨技术，通过各种传感器检测出发动机的实际运行状态，经ECU计算、分析、处理，对喷油量、喷油时间、喷油率、喷油压力进行精确的控制。
3、电控高压共轨系统的组成
1、电控高压共轨系统的特点
（1）自由调节喷油压力（共轨压力控制）。
（2）自由调节喷油量。
（3）自由调节喷油时间。
喷油的始点、终点可以方便调节。
（4）自由调节喷油率。
可实现预喷射、主喷射和后喷射，可根据排放要求实现多段喷射。
（5）更高的喷油压力。
目前可达160MPa，将来可达到200Mpa。
（6）喷油压力与实际工况相适应。
在高压共轨系统中，喷油压力（共轨压力）与发动机转速和负荷无关，可以独立控制。由共轨压力传感器测出共轨内燃油压力，与设定的目标喷油压力进行比较后进行反馈控制。
（7）与其它电控柴油喷射系统相比，电控高压共轨系统具有较高的经济和技术优势。
（8）控制参数多，控制精确。
（9）动力性、经济性、排气净化性好。
（10）系统油压波动小。
（11）采用高速电磁开关阀控制，控制灵敏度高。
（12）适用范围广。
（13）系统成本高，维修费用高。
电控高压共轨和电控单体泵优劣势对比：
轿车柴油机三种燃油喷射系统的比较
2、电控高压共轨系统的应用
潍柴电控高压共轨柴油机
三、电控高压共轨系统的组成
——主要由燃油供给部分和电控系统两部分组成。
电子控制高压共轨燃油系统的组成
Bosch高压共轨燃油系统
（一）燃油供给系统
1、燃油供给系统的组成
——主要由供油泵、共轨、喷油器等组成。
燃油供给系统
（1）供油泵（高压油泵）——将燃油产生高压，供到共轨内。
（2）共轨——实际上是一个燃油分配管，储存在共轨内的燃油在适当的时刻经高压油管送入喷油器，喷入到发动机的气缸内。
（3）喷油器——喷油器是由电磁阀控制的喷油阀，由ECU控制电磁阀的开启和关闭，从而控制喷油器的喷有时间和喷油量。
2、电控共轨燃油喷射系统的工作过程
电子控制共轨系统的工作过程
（二）电控系统
电控系统由传感器、ECU、执行器三部分组成。
1、传感器——采集发动机实际运行状态信息参数，传给ECU。
主要传感器有：
（1）发动机转速传感器（曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器）
曲轴转速传感器检测发动机转速信号，凸轮轴转速传感器确定工作顺序。
（2）加速踏板位置传感器
检测油门踏板位置信号（驾驶员转矩的要求）。
（3）空气流量传感器（进气压力传感器）
检测发动机空气流量信号。
（4）增压压力传感器
检测增压器增压压力。
（5）冷却液温度传感器、进气温度传感器
ECU根据温度传感器的数值对喷油始点、喷油率及其它参数进行最佳匹配。
（6）共轨压力传感器
采集共轨内燃油压力，进行反馈，控制共轨内的燃油压力。
2、ECU——根据各种传感器传来的发动机实际运行状态信息，进行计算、分析、发出控制指令，对喷油时间、喷油量、喷油率、喷油压力进行控制。同时具有故障自诊断和故障应急功能。
3、执行器——电磁阀。
由ECU控制各种电磁阀的开启和关闭时刻，对共轨内的喷油压力，喷油器的喷油时间、喷油量、喷油率进行控制。
三、电控高压共轨系统的控制
1、调节喷油压力（共轨压力）
利用共轨压力传感器检测共轨内的燃油压力，从而调整供油泵的喷油量，控制共轨压力。
2、调节喷油量
根据发动机转速传感器、油门踏板位置传感器，由ECU计算出最佳喷油量，通过控制喷油器电磁阀的通电、断电时刻，直接控制喷油器的喷油量。
3、调节喷油率
根据发动机的运行工况的需要，设置并控制喷油率，实现预喷射、主喷射、后喷射、多段喷射等。
电控高压共轨系统的喷射方式有三种：
（1）一次喷射——在发动机的一个工作循环中，每缸喷油器只有一次喷射，即主喷射。应用于早期的电控高压共轨系统中。
（2）两次喷射——在主喷射之前，进行一次喷油量很小的预喷射，即预喷射+主喷射。
预喷射的目的：使燃烧噪声明显降低。
注意点：预喷射会导致PM（碳烟）排放增加。因此，预喷射应尽量靠近主喷射。
（3）多次喷射——将每一个工作循环中的喷油过程分成若干段进行，每段喷油相互无关，各自独立。
多次喷射一般包括引导喷射、预喷射、主喷射、后喷射、次后喷射等多段。
多次喷射的目的：控制燃烧速度。
注意点：在多次喷射过程中，喷油器电磁阀必须完成多次开启和关闭，能量消耗大。
多次喷射的作用
4、调节喷油时间
根据发动机转速和负荷，由ECU计算出最佳喷油时间，通过控制喷油器电磁阀的通电、断电时刻，从而准确控制喷油器的喷油时间。
四、电控高压共轨系统的主要部件
——电控高压共轨燃油系统主要由油箱、输油泵、燃油滤清器、高压油泵、压力控制阀、高压共轨管、限压阀、流量限制器、喷油器等组成。
电子控制高压共轨燃油系统各主要部件的分布位置
1、输油泵
（1）功用——将油箱内的燃油输送到高压油泵。
（2）类型——机械式和电动式。
在电控共轨柴油机中，一般采用滚柱式电动输油泵。
（3）组成构造及工作原理
滚柱式电动输油泵的构造
2、燃油滤清器
（1）功用——滤除燃油中的杂物，保持油泵、喷油器等元件的清洁；减少燃油中水对燃油供给系部件的腐蚀。
（2）类型——带油水分离器的纸质滤芯燃油滤清器。
燃油滤清器（带油水分离器）
3、高压油泵
（1）功用——向高压共轨管内提供高压燃油。
（2）安装位置——安装在发动机机体上，由发动机通过联轴器、齿轮、链条或齿形带传动。
（3）组成构造——主要由泵体、切断阀、安全阀、压力控制器等部件组成。
高压油泵的组成
高压油泵的断面
（4）工作过程
4、压力控制阀
（1）功用——保持共轨管内压力的恒定。
（2）安装位置——安装在高压油泵上。
（3）组成构造——由电磁铁、弹簧、电枢、球阀等组成。
压力控制阀的组成
（4）工作过程
5、高压蓄压器——储存高压燃油，减小共轨内油压的波动。
高压蓄压器的组成
6、限压阀
（1）功用——通过打开共轨旁通道限制共轨内的油压。限压阀允许共轨内短时间的最大油压为150Mpa。
（2）安装位置——一般安装在高压蓄压器上。
（3）组成构造及工作过程
限压阀的构造
7、流量限制器
（1）功用——限制进入喷油器内的燃油量。
（2）安装位置——安装在共轨上，每缸对应一个。
（3）组成构造
流量限制器的结构
（4）工作原理
流量限制器的工作原理
8、喷油器
（1）功用——由电磁阀控制，实现喷油。
（2）组成构造——由喷油嘴、油压活塞、电磁阀等组成。
喷油器的结构
（3）工作原理——由电磁阀直接控制喷油始点、喷油间隔和喷油终点，直接控制喷油量、喷油时间和喷油率。
注意点：喷油器实际上完成了传统喷油装置中的喷油器、调速器和供油提前器的作用。
（4）工作过程
喷油器的工作过程分为喷油器关闭（产生高压）、喷油器打开（开始喷油）、喷油器全部打开、喷油器关闭（喷油结束）四个过程。
喷油器的工作过程
（5）控制方式——采用独立喷射。
注意点：各个喷油器每循环独立喷射一次，喷油过程按照特定的顺序依次独立进行，驱动回路与气缸数相同。
1、共轨技术——将柴油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，高压油泵把高压燃油输送到公共供油管（共轨），共轨将高压燃油通过高压油管输送到各缸喷油器。
共轨技术
2、电控高压共轨系统——利用共轨技术，通过各种传感器检测出发动机的实际运行状态，经ECU计算、分析、处理，对喷油量、喷油时间、喷油率、喷油压力进行精确的控制。
3、电控高压共轨系统的组成
电控高压共轨系统简图
二、电控高压共轨系统的特点及应用1、电控高压共轨系统的特点
（1）自由调节喷油压力（共轨压力控制）。
（2）自由调节喷油量。
（3）自由调节喷油时间。
喷油的始点、终点可以方便调节。
（4）自由调节喷油率。
可实现预喷射、主喷射和后喷射，可根据排放要求实现多段喷射。
（5）更高的喷油压力。
目前可达160MPa，将来可达到200Mpa。
（6）喷油压力与实际工况相适应。
在高压共轨系统中，喷油压力（共轨压力）与发动机转速和负荷无关，可以独立控制。由共轨压力传感器测出共轨内燃油压力，与设定的目标喷油压力进行比较后进行反馈控制。
（7）与其它电控柴油喷射系统相比，电控高压共轨系统具有较高的经济和技术优势。
（8）控制参数多，控制精确。
（9）动力性、经济性、排气净化性好。
（10）系统油压波动小。
（11）采用高速电磁开关阀控制，控制灵敏度高。
（12）适用范围广。
（13）系统成本高，维修费用高。
电控高压共轨和电控单体泵优劣势对比：
轿车柴油机三种燃油喷射系统的比较
适用于各种类型的轿车，小型、中型及重型柴油机，是目前柴油机的主流技术和发展趋势。
一汽道依茨4DC2高压共轨系统
一汽道依茨4DC2高压共轨系统
潍柴电控高压共轨柴油机
——主要由燃油供给部分和电控系统两部分组成。
电子控制高压共轨燃油系统的组成
Bosch高压共轨燃油系统
1、燃油供给系统的组成
——主要由供油泵、共轨、喷油器等组成。
燃油供给系统
（2）共轨——实际上是一个燃油分配管，储存在共轨内的燃油在适当的时刻经高压油管送入喷油器，喷入到发动机的气缸内。
（3）喷油器——喷油器是由电磁阀控制的喷油阀，由ECU控制电磁阀的开启和关闭，从而控制喷油器的喷有时间和喷油量。
2、电控共轨燃油喷射系统的工作过程
电子控制共轨系统的工作过程
电控系统由传感器、ECU、执行器三部分组成。
1、传感器——采集发动机实际运行状态信息参数，传给ECU。
主要传感器有：
（1）发动机转速传感器（曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器）
曲轴转速传感器检测发动机转速信号，凸轮轴转速传感器确定工作顺序。
（2）加速踏板位置传感器
检测油门踏板位置信号（驾驶员转矩的要求）。
（3）空气流量传感器（进气压力传感器）
检测发动机空气流量信号。
（4）增压压力传感器
检测增压器增压压力。
（5）冷却液温度传感器、进气温度传感器
ECU根据温度传感器的数值对喷油始点、喷油率及其它参数进行最佳匹配。
（6）共轨压力传感器
采集共轨内燃油压力，进行反馈，控制共轨内的燃油压力。
2、ECU——根据各种传感器传来的发动机实际运行状态信息，进行计算、分析、发出控制指令，对喷油时间、喷油量、喷油率、喷油压力进行控制。同时具有故障自诊断和故障应急功能。
3、执行器——电磁阀。
由ECU控制各种电磁阀的开启和关闭时刻，对共轨内的喷油压力，喷油器的喷油时间、喷油量、喷油率进行控制。
三、电控高压共轨系统的控制
1、调节喷油压力（共轨压力）
利用共轨压力传感器检测共轨内的燃油压力，从而调整供油泵的喷油量，控制共轨压力。
2、调节喷油量
根据发动机转速传感器、油门踏板位置传感器，由ECU计算出最佳喷油量，通过控制喷油器电磁阀的通电、断电时刻，直接控制喷油器的喷油量。
3、调节喷油率
根据发动机的运行工况的需要，设置并控制喷油率，实现预喷射、主喷射、后喷射、多段喷射等。
电控高压共轨系统的喷射方式有三种：
（1）一次喷射——在发动机的一个工作循环中，每缸喷油器只有一次喷射，即主喷射。应用于早期的电控高压共轨系统中。
（2）两次喷射——在主喷射之前，进行一次喷油量很小的预喷射，即预喷射+主喷射。
预喷射的目的：使燃烧噪声明显降低。
注意点：预喷射会导致PM（碳烟）排放增加。因此，预喷射应尽量靠近主喷射。
（3）多次喷射——将每一个工作循环中的喷油过程分成若干段进行，每段喷油相互无关，各自独立。
多次喷射一般包括引导喷射、预喷射、主喷射、后喷射、次后喷射等多段。
多次喷射的目的：控制燃烧速度。
注意点：在多次喷射过程中，喷油器电磁阀必须完成多次开启和关闭，能量消耗大。
多次喷射的作用
根据发动机转速和负荷，由ECU计算出最佳喷油时间，通过控制喷油器电磁阀的通电、断电时刻，从而准确控制喷油器的喷油时间。
四、电控高压共轨系统的主要部件
——电控高压共轨燃油系统主要由油箱、输油泵、燃油滤清器、高压油泵、压力控制阀、高压共轨管、限压阀、流量限制器、喷油器等组成。
电子控制高压共轨燃油系统各主要部件的分布位置
（1）功用——将油箱内的燃油输送到高压油泵。
（2）类型——机械式和电动式。
在电控共轨柴油机中，一般采用滚柱式电动输油泵。
（3）组成构造及工作原理
滚柱式电动输油泵的构造
（1）功用——滤除燃油中的杂物，保持油泵、喷油器等元件的清洁；减少燃油中水对燃油供给系部件的腐蚀。
（2）类型——带油水分离器的纸质滤芯燃油滤清器。
燃油滤清器（带油水分离器）
（1）功用——向高压共轨管内提供高压燃油。
（2）安装位置——安装在发动机机体上，由发动机通过联轴器、齿轮、链条或齿形带传动。
（3）组成构造——主要由泵体、切断阀、安全阀、压力控制器等部件组成。
高压油泵的组成
高压油泵的断面
4、压力控制阀
（1）功用——保持共轨管内压力的恒定。
（2）安装位置——安装在高压油泵上。
（3）组成构造——由电磁铁、弹簧、电枢、球阀等组成。
压力控制阀的组成
5、高压蓄压器——储存高压燃油，减小共轨内油压的波动。
高压蓄压器的组成
（1）功用——通过打开共轨旁通道限制共轨内的油压。限压阀允许共轨内短时间的最大油压为150Mpa。
（2）安装位置——一般安装在高压蓄压器上。
（3）组成构造及工作过程
限压阀的构造
（1）功用——限制进入喷油器内的燃油量。
（2）安装位置——安装在共轨上，每缸对应一个。
（3）组成构造
流量限制器的结构
流量限制器的工作原理
（1）功用——由电磁阀控制，实现喷油。
（2）组成构造——由喷油嘴、油压活塞、电磁阀等组成。
喷油器的结构
注意点：喷油器实际上完成了传统喷油装置中的喷油器、调速器和供油提前器的作用。
（4）工作过程
喷油器的工作过程分为喷油器关闭（产生高压）、喷油器打开（开始喷油）、喷油器全部打开、喷油器关闭（喷油结束）四个过程。
喷油器的工作过程
注意点：各个喷油器每循环独立喷射一次，喷油过程按照特定的顺序依次独立进行，驱动回路与气缸数相同。
