柴油機高壓共軌燃油系統(tǒng)――高速電磁閥的控制及其測試系統(tǒng)研究與.

1、東南大學博士學位論文柴油機高壓共軌燃油系統(tǒng)一一高速電磁閥的控制及其測試系統(tǒng)研究與開發(fā)姓名:張靖申請學位級別：博士專業(yè):精密儀器及機械指導教師:翟羽健20030501東南大學博士學位論文摘要作為滿足柴油機排放、節(jié)能和提高性能的重要途徑，柴油機電子控制技術(shù)已成 為當前柴油機技 術(shù)的重要發(fā)展領(lǐng)域。其中，高壓共軌式柴油機電控燃油系統(tǒng)就是當 前研究的新技術(shù)之一。共軌式燃油系統(tǒng)是最近十幾年來發(fā)展起來的新型燃油系統(tǒng)， 其噴油壓力與噴油量無關(guān)，也不受發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速的影響，能根據(jù)要求任意改變壓 力水平，使NOx和顆粒排放都大大降低。在柴油機的噴射控制中，高速強力電磁閥作為系統(tǒng)的執(zhí)行元件是關(guān)鍵性器件，共軌式燃油

2、系統(tǒng)通過高速電磁閻實現(xiàn)對柴油機 的預噴油量、主噴油量、預噴聞隔、噴油正時和噴油速率等參數(shù)的精確柔性控制，高速電磁閥的特性直接影響燃油噴射系統(tǒng)的主要性能指標。本文結(jié)合一汽集團柴油機高壓共軌噴油系統(tǒng)的研究課題，針對噴油器高速強力 電磁閥及其控制技術(shù)進行了研究，取得了具有實用價值的成果和技術(shù)數(shù)據(jù)，開發(fā)了相 應的驅(qū)動器及測試設(shè)備，并投入使用。(1從工程應用和控制的角度建立了具實用價值的高速電磁閥靜態(tài)及動態(tài)數(shù)學 模型，電磁閥靜 態(tài)模型對電磁閥的結(jié)構(gòu)、工作機理和參數(shù)設(shè)計具有指導意義；電磁閻動態(tài)模型對高速電磁閥的動態(tài) 特性及其驅(qū)動器研制具有指導意義。(2針對高壓共軌噴油器電磁閻的工作性質(zhì)和環(huán)境特點，研制開發(fā)

3、了具有多種參 數(shù)調(diào)節(jié)、可實現(xiàn)最佳電磁閥驅(qū)動波形的驅(qū)動器，提出了適用于汽車發(fā)動機環(huán)境條件 下的電磁閥驅(qū)動器智能控制方 案，提高了驅(qū)動器的穩(wěn)定性和適應性；提出了升壓放電 配合功率吸收提高電磁能充放速度的技術(shù)方法,解決了高速電磁閥開關(guān)過程中電磁 能快速加載和卸載的技術(shù)問題，使驅(qū)動器在有效提高電磁閥開關(guān)速度的同時，不降低 自身的效率。(3為能準確得到電磁閥的定量參數(shù)，以及為電磁閥的設(shè)計和控制提供依據(jù)和參 數(shù)評定，研制了電磁閥靜態(tài)特性測試系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理及數(shù)據(jù)采集方 案，提出了在輸出電流大范圍 調(diào)整時保證脈沖電流發(fā)生器電流輸出精度的技術(shù)方 法。針對目前使用的電磁閥樣品，根據(jù)電磁閥測 試系統(tǒng)實

4、驗數(shù)據(jù)繪制了電磁閥靜態(tài) 特性曲線,給出了分析結(jié)果并驗證了電磁閥模型的有效性。關(guān)鍵詞:柴油機。高壓共軌，噴油器。高速電磁閥，噴射控制查墮查蘭苧主蘭j至蘭L墨 一Research And Developme nt on Con trol and Test System ofHighspeed Sole noid Valve For High pressureCom mon RailInjecting System of Diesel EngineAbstractAt prese nt,electr onic con trol tech no logy is a key area of diesel

5、 engine developme nt, and Com mon Rail(cRinjectio n system is one of the adva need electro nic con trol injectio n system.Through the usage of a higspeed powerful switchi ng Sole noid Valve(SVofCR system,the flexible and precise control of injection quantity,injection tinting and injectio n rate can

6、 be realized.A high.speed powerful sole noid valve and its con trol tech nique based hig pressure com mon rail injectio n system are researched in this doctorate paper.The inv estigatio n achieveme nts and tech ni cal data that are of practicality value are prese nted.a nd corresp onding electro nic

7、 drive uni t(EDUa nd test equipme nt are also developed.(1Practical static and dyn amic mathematic models of sole noid valve are provided in this paper.The static model is of adva ntage to the structure,mecha nism desig n and parameter optimizati on of sole noid valve;a nd the dyn amic model is appl

8、ied in the research of sole noid valve dyn amic character and EDU developme nt.(2A multi parameters- adjustable EDU with optimizeshaped curre nt output is developed.The paper proposes a power absorb prin ciple and a boost charge method used in the EDU,which can promptly load ing and uni oad ing magn

9、 etic en ergy of sole noid with great efficie ncy.The Paper also in troduces an in tellige nt EDU control strategy that can greatly improve the stability and adaptability of EDU when applied in vehicle of diesel engine.(3As a means of acquiri ng precise nu merical parameters used in desig n and con

10、trol evaluati on of sole noid valve,a static performa nee test system of sole noid valve is developed. A tech ni cal strategy of impleme nting output precisi on of sole noid valve drive curre nt with the range widely adjustable is carried out,which is applied in pulse curre nt gen erator of the test

11、 system.Relyi ng on the static performa nee chart obta ined from developed test system,the paper gives the an alyses resultsand verifies the validity ofsole noid valve mathematic model.Keywords:Diesel engine High-pressure common-rail Injection systemHighspeed solenoid valve Injection control?東南大學學位論

12、文獨創(chuàng)性聲明及使用授權(quán)的說明一、學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研 究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已 經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學或其它教育機構(gòu)的學位或證 書而使用 過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中 作了明確的說明并表示了謝意。簽名:籀翁日期：苧墮:塞仝二、關(guān)于學位論文使用授權(quán)的說明東南大學、中國科學技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留本人所送交學位論 文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。本人電子 文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相

13、一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布 （包括刊登授權(quán) 東南大學研究生院辦理。始互豇翮簽名：/緝縋吼巡【堡查墮查蘭堡蘭堡壘苧一.一第一章緒論I. 1課題研究的應用背景與意義II. 1汽車排放法規(guī)日趨嚴格隨著世界范圍內(nèi)的能源危機及環(huán)境污染的日益嚴重 ，人們對汽車發(fā)動機在節(jié)能 和排放方面的要 求日趨嚴格。柴油機的顯著優(yōu)點就是起油耗低。除此之外，柴油機還有扭矩特性好，可靠性高，使用壽命長等優(yōu)點,并且柴油機排氣中CO,HC,S02等的排量相當?shù)汀５裼蜋C中顆粒排放相當高，是汽油機的幾十倍甚至更多。在一些城 市中，柴油機顆粒排放占54%,

14、而汽油機排放顆粒僅占0 8 %1591。因此，世界各國在 采用柴油機汽車的同時對其排放提出了越來越高的要求，各汽車廠商也對 柴油機汽車采取了越來越先進的控制技術(shù)來控制其污染物的生成和排放。今天,柴油機不僅在貨車市場的競爭中表現(xiàn)卓越，也步入了轎車領(lǐng)域。燃油價格 的持續(xù)升高和公眾環(huán)境意識的日益提商推動了經(jīng)濟性優(yōu)越和低污染柴油機的普 及。在這種環(huán)境下.車jj柴油機今 后發(fā)展最重要的問題不再是比功率而是耍顯著 降低燃油耗、噪聲和廢氣排放。20世紀7080年代歐洲汽車的排放標準是比較寬松的。1993年歐洲聯(lián)盟開始 實施相對嚴格的 排放法規(guī)ECE R 83 01,即歐I法規(guī)，或稱MVEG l。該法規(guī)是對

15、原ECE R83 00法規(guī)的修訂，它們的不同表現(xiàn)在測試方法的改進、CO和HC排放標準的提高等方面，數(shù)值見圖1.1中歐1法規(guī)所對應量值（對于總質(zhì)量不超過2500kg 的轎車與輕型貨車。其對柴油車排放的要求只是在汽油車排放的標準上加上對柴油車微粒（PM排放量的限制。其后ECE R83oo又進行了兩次修訂。ECE R8303即歐2法規(guī)，對柴油車HC+NOx排放的限值降低為歐I法規(guī)的 71%9l%,PM排放的限制更是比歐I法規(guī)降低了將近一半。按照歐盟的計劃，2000 年歐3法規(guī)對CO,HC+NOx和PM的限值 都降低到了歐2法規(guī)的96%以上，其中 PM的限制變化最大，接近60%。而到2005年，歐4法

16、規(guī)規(guī)定各污染物要在歐3法規(guī) 限值的基礎(chǔ)上再減少50%左右f見圖1.1。固l-l歐洲柴濁機轎車與輕型貨車排放法規(guī)1.1.2電子控制技術(shù)應用于柴油機作為滿足柴油機排放、節(jié)能和提高性能的重要途徑，柴油機電子控制技術(shù)已成 為當前柴油機技術(shù)的重要發(fā)展方向。柴油機電子控制以其快速靈活的特點。保證 了系統(tǒng)的實時性和精確性，并可根據(jù)需要采用不同的控制算法和調(diào)節(jié)規(guī)律，從而突破 了傳統(tǒng)機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度慢和適應性差的弱點。電控系統(tǒng)可實現(xiàn)發(fā)動機多參數(shù)的采集、管理，可提高系統(tǒng)的控制水平。同時，電控系統(tǒng)故障診斷的 應用提高了系統(tǒng)的 可靠性。降低排放的關(guān)鍵是進一步完善柴油機的燃燒過程，即完善柴油機中空氣、燃油 的混合和燃燒

17、問東南大學博士學位論文佳效果，因此提高噴油系統(tǒng)的性能就成為提高柴油機整體性能的關(guān)鍵措施？現(xiàn)在，汽車柴油機電子控制的內(nèi)容主要有最佳噴油量控制，最佳噴油正時控制、 噴油壓力控制、噴油率曲線類型控制、增壓壓力控制、電熱塞通電時間控制和自 診斷等，其中最重要的是燃油系統(tǒng)的控制。11.3燃油噴射壓力不斷提高提高燃油噴射壓力，可以改善贏噴式柴油機的燃油霧化效果，促進混合氣的形成 和充分燃燒，降低油耗和排放。十幾年來，提高噴油壓力一直被作為直噴式柴油機降 低排放的關(guān)鍵手段。目前的 高壓燃油系統(tǒng)主要有共軌系統(tǒng)、電控分配泵、泵噴嘴 等。共軌式燃油系統(tǒng)是最近十幾年來發(fā)展起來的第三代燃油系統(tǒng)，其噴油壓力與噴 油量無

18、關(guān)也不受發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速的影響，能根據(jù)要求任意改變壓力水平，使NOx 和顆粒排放都大大降低。共軌 燃油系統(tǒng)能通過高速電磁閥實現(xiàn)對預噴油量、主噴 油量、預噴間隔、噴油正時和噴油速率的精確柔 性控制。目前，各國已開始研制噴油壓力達到150MPa 160MPa的第二代共軌式燃油噴射系統(tǒng)，預計噴油壓力將來可 能突破180MPa。據(jù)估計,到2010年，將有90%的柴油機采用共軌式燃油系統(tǒng)。泵噴嘴系統(tǒng)是一個帶電磁閥控制組件的單體系統(tǒng) ，通過機械液壓蓄壓閥的控制 可實現(xiàn)分段 式預噴射,是目前噴射壓力最高的系統(tǒng)。圖1.2所示為三種汽車噴射系統(tǒng)的比較，通過比較可以看出，共軌系統(tǒng)具有較高 的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢。噴射壓

19、力預噴射噴油定時裂活性（多點噴射1盤動帆澄計，景轡性油桑輾礎(chǔ)系統(tǒng)成奉乜括發(fā)動饑總哦；古。進+表示。好喪示中”一喪示 壁”圖I-2汽車噴射系統(tǒng)的比較西歐轎車市場中集油噴射系統(tǒng)所占份額圖1-3西歐轎車柴油機市場噴油系統(tǒng)比例電子控制技術(shù)和高壓噴射技術(shù)帶動了直噴式柴油機的發(fā)展。直噴式柴油機較非 直噴式柴油機有一 2 一塞童一更高的效率，但相對非直噴式柴油機而言，直噴式柴油機存在噪聲火、顆粒和 No#排放鬲的I司題-因此應用相對較晚。隨著燃油噴射研究的進展和相關(guān)產(chǎn)品的出 現(xiàn)，特別是共軌式噴油系統(tǒng)出現(xiàn)以后，直噴式柴油機在提高升功率、降低振動和噪 聲、減少排放等方面取得了進展。圖1-3所示為1996? 20

20、04年西歐轎車市場柴油 機直噴化以及共軌噴油系統(tǒng)所占比例的增加。1.1.4我國汽車污染排放日益嚴重我國對柴油機微粒排放控制起步較晚，標準也較松散。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，汽 車的生產(chǎn)量和社會保有量也迅速增長，特別是一些大城市的增長速度更是驚人。所 以,在我國（尤其是一些較大的 城市中汽車的尾氣排放問題也變得十分突出。政府根 據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護法和中華人民共和國大氣污染防治法制定了一系列旨在控制汽車排放污染的標準和法規(guī)，將分階段逐步實施執(zhí)行。攝近正式頒 布的GBI4761-99汽車排放污染物限值及測試方法于2000年1月1日正式實施。GBI769卜_99壓燃式發(fā)動機和裝用壓燃式發(fā)動機的車輛排氣

21、污染物限值及測試方法于2001年1月1日正式實施。由于我國目前城市道路和車流密度與歐洲 當時情況相近，因此上述標準等效采用聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會（ECER49關(guān)于壓燃 式發(fā)動機及裝備壓燃式發(fā)動機的汽車污染物排放認證的統(tǒng)一條款法規(guī)（1993年12月1日頒布的全部技術(shù)內(nèi)容p。1.1.5發(fā)展我國柴油機新技術(shù)具有重要意義目前，發(fā)展汽車柴油機不僅可以緩解我國的能源危機，而且可以有效地保護人類 賴以生存的自 然環(huán)境：同時可以填補國內(nèi)空白。逐步縮短與發(fā)達國家的差距。共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)代表了目前電噴技術(shù)的最新技術(shù)和今后的發(fā)展方向。 共軌系統(tǒng)目前已 在歐美和日本的部分新開發(fā)機型上應用，而國內(nèi)該系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化開

22、發(fā)才剛剛開始，目前國內(nèi)尚無成 熟的柴油機電控共軌噴油系統(tǒng)投產(chǎn).因此，共軌式電控 燃油噴射系統(tǒng)的研究有助于填補我國在柴油機燃油噴射技術(shù)研究及產(chǎn)品的空白，對減少我國柴油機的污染排放，提升我國的柴油機的技術(shù)水平 具有重要的意義。1.2國內(nèi)外研究動態(tài)1.2.1柴油機電子控制技術(shù)的發(fā)展在歐洲轎車柴油機發(fā)展過程中，歐2階段開始引入了電控技術(shù)，使發(fā)動機工作得 到優(yōu)化。為了改進發(fā)動機在低速時的響應特性，變幾何截面的渦輪增壓技術(shù)得到應 用。當轎車柴油機進入歐3階段,則發(fā)動機廣泛地采用高壓噴射技術(shù)、四氣門技術(shù) 和預噴射技術(shù)，以把燃燒噪聲降到可接受的程 度。到2000年,直噴式柴油機的比例 已提升到85%幾乎目前所

23、有歐洲轎車柴油都采用渦輪增壓、帶中冷、氧催化劑、廢氣再循環(huán)技術(shù)。為了降低噪聲，還引入了雙彈簧噴油器和預噴射技術(shù)。滿足 歐4 嚴格排放標準的研發(fā)工作目前已開始，需要用到排氣后處理技術(shù)，如采用顆粒過濾器 及采用除NOx催化劑（DeNOx。圖1-4所示為轎車柴油機不同排放標準階段的實施 技術(shù)。對重型車用柴油機來說，要達到歐2排放標準，需采用可調(diào)：霄的燃燒特性、渦輪 增壓中冷技術(shù)、遲后噴射定時、采用高壓噴射等措施。如要達到歐3排放標準，則 需要求電控噴射系統(tǒng)有140MPa -160MPa的噴射壓力、低渦流燃燒系統(tǒng)、采用部分EGR系統(tǒng)等技術(shù)。歐洲從1999年年初己開始討 論到2005年和2008年將要實

24、 旅的歐4和歐5排放標準。這將需要采用排氣后處理技術(shù)，即要用顆 粒過濾器和/或帶DeNOx催化劑。圖I 一 5所示為重型柴油機不同排放標準階段降低排放的技術(shù) 措旃。.3.查查查蘭堡圭蘭竺壘蘭 圖I-4轎車柴油機不同排放標準階段的實施技術(shù)圖l? 5重型柴油機不同排放標準階段降低排放的技術(shù)措施1.2.2國外柴油機電控共軌噴油系統(tǒng)發(fā)展基本情況柴油機噴油系統(tǒng)電控技術(shù)經(jīng)歷了三個階段：時間控制階段、壓力控制階段、壓 力一時間控制階段，目前正處于第三階段的發(fā)展與成熟期，電控共軌噴油系統(tǒng)采用壓 力一時間控制方式工作。目前,國外已有的電控共軌噴射系統(tǒng)盡管結(jié)構(gòu)各不相同，但可分為兩大類：一種是 高壓共軌系 統(tǒng),即共

25、軌中壓力等于噴油嘴壓力，共軌壓力較很高，一般在120160MPa, 典型的如日本電裝公 司的ECD? U2和Bosch公司的CR系統(tǒng):另一種是中壓共軌系 統(tǒng)，其共軌中壓力較低，一般在425MPa,但在噴油器結(jié)構(gòu)中有增壓機構(gòu),通過增壓使 噴射壓力達到150MPa以上。典型的如卡特公 司HEUI系統(tǒng),但在中壓共軌系統(tǒng)中 還有一種蓄壓式共軌系統(tǒng)，噴油器中通過增壓使燃油達到高壓，高壓油儲存在蓄壓室 中.典型的是BKM公司的Servojet系統(tǒng)。目前，在世界范圍內(nèi)使用量最多的電控共軌系統(tǒng)有三家公司的產(chǎn)品 ：Bosch公司 的Unijet（或稱CR系統(tǒng)、日本電裝公司的ECDU2系統(tǒng)和美國矗特公司的HEUI

26、 系統(tǒng)。1Bosch公司的共軌噴射系統(tǒng)Bosch公司是目前國際上生產(chǎn)柴油機噴射設(shè)備規(guī)模最大的一家公司。Bosch公司在柴油燃料噴射 系統(tǒng)的領(lǐng)域內(nèi)在國際上一直處于領(lǐng)先的地位，其燃油噴射系統(tǒng)的 發(fā)展史具有定的代表性。Bosch公司于1927年開始批量生產(chǎn)柴油機用噴油泵和噴油器。1962年開始推 出分配泵,1986年開始生產(chǎn)電控分配泵，1987年開始推出電控直列泵，1989年開始推 出直噴式轎車柴油機用屯控噴 射系統(tǒng),1994年開始批量生產(chǎn)卡車用泵噴嘴，1995年 開始生產(chǎn)單體泵.1996年推出徑向柱塞的VP44東南大學博士學位論文分配泵,1997年開始批量供應轎車用共軌系統(tǒng)。圖1 6所示為Bosc

27、h生產(chǎn)的各 種柴油機燃油噴射系 統(tǒng)的應用場合，圖1.7所示為適用于中重型柴油機用帶電磁閥 控制的噴射系統(tǒng)，圖1.8所示為最近】0年里,Bosch電控噴射系統(tǒng)進入市場的先后順 序I “。韭軌末統(tǒng)分配列統(tǒng)的應xl g-景垃“I惰景繾袍柱舔舟亂裂挑們L據(jù)仆配禾兄n輪單1牟禁d H q強蹦I-6Bosch生產(chǎn)的各種紫油機燃油噴射系統(tǒng)的應用場臺分配泵1997 rh aa 宀 m 厶圖1-7中重型柴油機用帶電磁閩控制的噴射系統(tǒng)分配泵 1997年開盟】-8最近Io年直噴式柴油機中屯控噴射系統(tǒng)的開入表1? 1為Bosch公司柴油燃料噴射部門1999年和2000年的銷售額和主要產(chǎn) 揣產(chǎn)量情況。可見 Bosch公

28、司近年來產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整趨向是分配泵和直列泵產(chǎn)量 在逐年減少，共軌、電控泵噴嘴和電控單體泵系統(tǒng)產(chǎn)量在逐年增加。.5.東南大學博士學位論文表I.IBosch 1999/2000年柴油機燃料噴射系統(tǒng)生產(chǎn)情況1999正2000正 增減（%銷售額（億馬克734484.96十157分目C泵產(chǎn)量（萬臺39933697.3.4直列泵產(chǎn)量(萬臺48246144共軌系統(tǒng)、電控泉噴嘴系統(tǒng)、16053090+905電控單體泵系統(tǒng)(萬臺EC Lj(萬臺 36504967+361近年來Bosch公司在共軌系統(tǒng)的開發(fā)研究方面注入了大量的人力和物力。目前 公司集中了 800900名工程技術(shù)人員從事共軌噴射系統(tǒng)的開發(fā)和研究，這

29、數(shù)字還不 包括從事共軌系統(tǒng)生產(chǎn)的工 程技術(shù)人員。第一代共軌噴射系統(tǒng)己于1997年7月批量投放市場，其噴射壓力達135MPa,可用于38缸轎車柴油機，能滿足歐3排放法規(guī) 的要求。由于共軌噴射系統(tǒng)的噴油量、噴油始點、噴油壓力和噴油速率能自由控制，具有更大的靈活性，加之具有較高的噴射壓力和較低的驅(qū)動扭矩等優(yōu)勢，得到汽車 發(fā)動機工業(yè)的認可?，F(xiàn)在越來越多的發(fā)動機都傾向配置Bosch共軌式噴射系統(tǒng)，這也促使Bosch公司不得不從其它部門抽調(diào)人力來開發(fā)、匹配共軌系統(tǒng)，以滿足用戶 不斷增長的需要。圖I? 9所示為Bosch公司第一代用于轎車柴油機的共軌式噴射系統(tǒng)。其主要 特點是:(1噴射壓力達135MPa;(

30、2具有靈活的預噴射能力:(3采用油量控制的高壓 泵;(4執(zhí)行器采用電磁閥/壓電石英閥:(5控制單元采用閉環(huán)控制；(6零件集成化，尺寸 較小。圖1.10所示為Boseh公司帶壓電石英執(zhí)行器的共軌噴濁器。帶口口圖I 一 9Bosch公司第一代共軌噴射系統(tǒng)圈I lOBosch帶壓電石英執(zhí)行器的共軌噴油器Bosch公司計劃于2002ilz/2003年推出使用壓電石英作為執(zhí)行器替代原高速電 磁閻的第二代共-6.東南大學博士學位論文軌噴射系統(tǒng)，噴射壓力將提高到160MPa可以適用于升功率在52? 55Kw/L以下 發(fā)動機的匹配需要，井可滿足歐.4排放法規(guī)要求。為降低發(fā)動機噪聲，預噴油量可控制在1mm /S

31、I 之內(nèi),每個噴射循環(huán)可以由預噴射、主噴射和多級后噴射等4-5次噴射組成，如圖1-11所示。通過預噴射技術(shù)，降低發(fā)動機噪聲通過后噴射技術(shù)，降低發(fā)動機NO。和顆粒等排放，因此第二代共軌噴 射系統(tǒng)的性能特點為具有更高的噴射壓力、噴油器尺寸緊湊、外形小、噴油量差別小、實行閉環(huán)控制、便于實現(xiàn)多級噴射等。Bosch的第三代共軌噴射系統(tǒng)壓力將提升到 180MPa.以滿足2008年歐5排放標準的需要。pl壩噴射州豐噴射Pd后噴射圖1-1 IBosch第二代共軌噴射系統(tǒng)噴射過程在噴油系統(tǒng)的電子控制方面.Bosch公司十幾年前使用的是8位的控制器.而現(xiàn) 在已用新一代32位控制器，共具有相當于以往700萬只晶體管

32、的功能，幾乎具有相當于Pen tiul n11處理器的工作能力-處理能力提高了 4倍，記憶功能增加了 30倍。十年前匹配發(fā)動機僅需要用 到500個參數(shù),由于功能擴大，而今匹配發(fā)動機需要用到6000個參數(shù)，因此，接插座在1989年時大 約要用55針，現(xiàn)在轎車電控用的接插座已用到154針，現(xiàn)在不用電控發(fā)動機管理系統(tǒng)已很難想 象能滿足今日發(fā)動機不斷增長的各種要求。圖1-12給出了轎車柴油機管理系統(tǒng)所需要的信息量，并 說明所需的處理速度。采樣間隔補ml瞄噴7八囂針N贄動饑軸啦艿輒K J調(diào)甜#鷹氣再譜jf(EGRI增難雎h控制船熱釋,r印*點止幕絨詮慚燈土雛電器m打連接!竺!E二二二正歪匠二j亟互二圖I

33、-12轎車電控柴油噴射系統(tǒng)計算機性能要求意大利的VM公司從1999年開始推出3種麩軌式柴油機新機型，第一種機型是在原25L 2氣門發(fā)動機上采用共軌電控噴射系統(tǒng)，有利于提高效率、降低油耗和排放、改善駕駛性及起動性能；第二種機型是在2000年推出的4氣門2,5L的TD發(fā)動機，該發(fā)動機除采用共軌噴 射系統(tǒng)外，還采用2根頂置凸輪軸，與克萊斯勒汽車配套：第三種機型為在2000年初推出的新一代高 速直噴式柴油機，包括直立3缸I.5L發(fā)動機和4缸2L發(fā)動機，該新一代發(fā)動機在性能、經(jīng)濟性、 排放和成本等方面在世界上同類發(fā)動機中處于領(lǐng)先水平，其噴油系統(tǒng)采用的是Bosch公司的共軌 系統(tǒng)。東南大學博士學位論文2日

34、本電裝公司的共軌噴射系統(tǒng)繼Bosch公司之后,日本電裝公司（Denso已成為向歐洲轎車制造商提供共軌噴 射系統(tǒng)的第二 大供應商。Denso公司的共軌噴射系統(tǒng)，是和日本豐田公司的工程師 在1995年聯(lián)合開發(fā)的，最初是 為日野公司的一種柴油機設(shè)計的。日野公司是豐田公 司的卡車附屬公司，電裝公司因此在1999年春天獲得了日本機械j二程師協(xié)會的榮 譽表彰。這種系統(tǒng)的共軌壓力為135MPa,使用后減少了柴油機的 噪聲和NOx,并使 柴油機工作得更平穩(wěn)。電裝公司開發(fā)的EcD u2電控共軌系統(tǒng)在1999年己達到年產(chǎn)30000臺的水平, 在日本國內(nèi)大 簧用于i車柴油機,但轎車柴油機中的用量較少，這主要是由于日

35、本國 內(nèi)柴油機轎車產(chǎn)量較少。屯裝公司己在匈牙利建了一個工廠，生產(chǎn)ECD-U2P高壓 共軌系統(tǒng)，產(chǎn)品供給歐洲轎車市場。電裝公司計劃在以后的柴油機燃油噴射系統(tǒng)的產(chǎn)品全部采用電子控制式產(chǎn)品，傳統(tǒng)的機械式噴油產(chǎn)品將逐步減少，贏至停止生 產(chǎn)”。日本日野汽車公司的J08c J1A型自然吸氣式柴油機于1998年首先采用 EcDu2共軌系統(tǒng)。該發(fā)動機的主要參數(shù)是缸徑114mm,行程130ram壓縮比9.2, 最大功率147kW/2900r/min,最 大扭矩30Nm/l 700r/min.全負荷最低燃油耗 2109/kwh/1000r/rain.排放量符合日本1998年法 規(guī)要求。進入1999年，日野公司已

36、經(jīng)停止生產(chǎn)自然吸氣式的J08c-JlA型柴油機但是J08C系列的增壓及增壓中冷柴 油機全部采用EcDu2系統(tǒng)。此外，三菱公司、日產(chǎn)公司等也有逐步擴大采用EcDu2共軌系統(tǒng)的計劃。3其它公司的共軌噴射系統(tǒng)表1-2所示為上世紀80年代以來國外柴油機電噴技術(shù)的發(fā)展情況 I ”表中反映 了共軌噴油技術(shù) 在柴油機電控技術(shù)中所處的地位。目前，正在或已經(jīng)開發(fā)研究的電 控共軌燃油系統(tǒng)還有美國 DELPHI的LDCR系統(tǒng)、德國MTU公司的共軌系統(tǒng)、瑞 士 GANSER公司的共軌系統(tǒng)、Siemens公司和漢諾威大學的壓電晶體共軌系統(tǒng)、 美國Stanadyne公司的共軌噴射系統(tǒng)等等f ”。1l 2.3國內(nèi)柴油機電控

37、共軌噴油系統(tǒng)發(fā)展基本情況我國與世界發(fā)達國家柴油汽車微粒排放控制水平存在較大的距離，柴油汽車微粒排放控制技術(shù)整體水平還比較低，滿足歐0標準的柴油機剛被廣泛使用，相應的凈 化技術(shù)措施基本限于對燃油系 統(tǒng)和進氣系統(tǒng)的改進，柴油機電噴、中冷渦輪增壓、 催化轉(zhuǎn)化器、濾清器等較為先進的控制排放技術(shù)還處于研究開發(fā)和試使用階段。我國的汽車柴油機動力最早只用在重型車輛上，進入80年代后，中輕型車輛才逐 漸開始采用柴 油機作動力。我國民用柴油機市場上的技術(shù)水平較高的產(chǎn)品基本上 是引進產(chǎn)品，如引進日本五十鈴 公司的Sofim8140系列柴油機、美國康明斯公司的 B系列柴油機和珀金斯公司的 Phaser系列柴油機，這

38、些產(chǎn)品都具備國外80年代末和 90年代初的技術(shù)水平。國外先進的柴油機產(chǎn)品和技術(shù)的引進，促進了國內(nèi)輕型柴油 機車輛的迅速普及，目前，我國輕型車輛的柴油機裝機量接近該檔車輛保有量的50%。但轎車領(lǐng)域的柴油機動力仍是空白。南京依維柯汽車公司在1999年底推出的Sofim 2.8L柴油機為國內(nèi)最早的轎車動力，該機型在歐洲裝在中高級轎車上，在國 內(nèi)目前用丁依維柯輕型車，其排放指標符合國家和北京市最新的排放法規(guī)，井達到歐 2排放標準。共軌系統(tǒng)目前己在歐美和日本的部分新開發(fā)機型上應用，在國內(nèi)該系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)才剛剛開 始，目前國內(nèi)尚無成熟的柴油機電控共軌噴油系統(tǒng)投產(chǎn)。北京理工 大學發(fā)動機實驗室1999年做過

39、柴油機電控高壓共軌噴油系統(tǒng)的實驗研究，重點設(shè)計 并加工出用于該系統(tǒng)上的高速電磁閥、噴油器，并在臺架試驗上取得了階段性的成 功。該試驗室在2000年完成了柴油機電控蓄壓共軌噴油系統(tǒng)與柴油機的初步a 機實驗，最高噴射壓力達129MPa,噴濁定時實現(xiàn)了靈活可調(diào)與糖確控制。天津大.8.一東墮查蘭豎蘭堡壘蘭一丐五五爵聶云i瓦豪麗磅瓦嚼再喬爵爵再吾福 S 兩五夏i弭云夏再面。鬲粟油機為對蒙，開發(fā)出Sc rvoj “型柴油機電控蓄壓共軌噴油系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有預噴射和快速停油功能。表12國外柴油機電噴技術(shù)水平分析蟛油j寶制噶泊正力國霉。司型號特點應用情配芹璉對霉焉蓮電磁閘茬制嚶幗時到可變電Y位19虬軍用于車孳眄

40、發(fā)王JI機臼奉移信葛器控制嚼昭器焉通電磁用茬制蠡壬垃暨.可鶘凸鴕相德躅1085軍用下葷筘。塒2:LA位直無晨力矩電機拉制藍條位置線性電位19盯軍用于辜鲴心同340(,111生嗣器1空制哮油時剝包列高遵電磁圍控制齒蒹位置可瑚凸乾相B擊事田1%7囂用于三蔓6D盟r等囊位 譬肓速電磁田譬制拄塞譽筒衛(wèi)齒菜位置9R?年投產(chǎn),1 992蘋:萬寫 日奉可變陵亍程酊調(diào)凸牛皂逐覃J也墨高速電磁同拄制掛塞謄筒及出最位霉989匿投產(chǎn),j 993篳2,萬古控可查幀行程曰革電鞋線性龜聰鐵耋制滑套位置電磁隔控制q8z手嗣于豐口 ：L-TE型甸I贄哆泊時刻蔓瞄n仟磚4臥年在vbW上 _;i【駐配日毒用干五十斡4F目蔓雷99

41、3年帶于豐置d氣門落油機 囊旋轉(zhuǎn)電磁鐵桂制滑霉也暨電鞋閥空制16午并j于車茬口 qo,4氣門德匿噴油時剝5缸在機械象唼嘴油遵中最高速電磁！旨電985年投產(chǎn)I 993羊1o 75百.羹匿底 輯薄磁菏差矯一皓噴,汗一浮噎T 5l中蒙鍶匿嚷蓑田先進燃燒嚼日奉阱憲所日豐彖京工文丹日本 舟溢抽控制閥調(diào)譬泊量987年用于豐日3缸直唑機上 配錄羹墨凸.RS用高速電毫四控制噎油盱剝種油蕾 994年用于GMb.? jL妊油機 問軸向拄幕象.電子壓力誦節(jié)墨.高蓮電1995年曹在貴弊6】j,粲油機上雄墊重 量f “磁用.鏨=_由曛力增壓 苗壓置,2Mh 油世過試駐檀O Mh拉壓壓臼車Y镕闈蟪繾臂靶動憎壓話謇996平

42、試驗制共蔓嗣稈盤掛基蒙.高通電鞋閘電子壓力調(diào)994年P(guān)cekiml 3 策科.五十鋒 機節(jié)器.機 油蘸力增壓4皿八一 23Mm顯奉口 0司卡車326型軌油匣羹圈壓日本小縐1 口 B2年試駐高日事龜蓑高壓拄塞薏鬲蘧宅磁聞.礤哆舸992年試驗壓德雷電磁用竭電一括噴聯(lián)電一薄唼 998年羊茬柴油轷車1o萬旨共軌萎國菲韭鋅辛f車MT山Jr菜列1.2.4電控噴油系統(tǒng)電磁閥發(fā)展基本情況無論是時間控制系統(tǒng)，還是壓力一時間控制的高壓共軌系統(tǒng)，對噴油量和噴油規(guī) 律的最佳控制都是通過對高速電磁閥的精確控制實現(xiàn)的，電磁閥是柴油機電控共軌 噴油系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。系統(tǒng) 要求電磁儡具有快速嚷應能力、工作精確性、重復 性、可

43、靠性以及良好的流通能力，其中響應特性? 9 一東南大學博士學位論文是最重要的，一般要求響應時間僅為幾個毫秒，甚至更高。德國FEV發(fā)動機研究 所認為，重型柴油 機要達到2005年歐4排放法規(guī)，就須采用先進的電控方案（如共軌 系統(tǒng)、電控泵噴嘴、可變預行程直列泵，提高噴射壓力，燃油噴射系統(tǒng)應具有噴油率 曲線形狀成形能力。為了提高燃油室中混合氣形成質(zhì)量，控制噴油壓力及其變化過程，在噴油過程中 可采用多次噴 射的方法。利用共軌式柴油機，在噴油過程中，除了主噴射外，還可方便 地加入一次或多次預噴射 或后噴射,使每循環(huán)的燃油噴射次數(shù)達到2次到4次之多, 這對電磁閥的快速響應特性提出了很高 的要求。在電控柴油

44、噴射系統(tǒng)工作過程中. 高速電磁閥承擔著所有噴射控制功能，它必須要快速、準確地開啟、關(guān)閉以便精確 控制噴油正時和噴油量.電磁閥的動態(tài)響應特性直接影響著燃油噴射系統(tǒng)的主要性能指標。在高壓共軌電控噴射系統(tǒng)中。電磁閥的工作條件惡劣、復雜，必須有足夠的可靠性,能快速、準確、無反沖地實現(xiàn)其開啟和關(guān)閉。在國外，除了高速電磁閥作為噴油器的控制器以外，已有一些公司開發(fā)了基于壓 電晶體技術(shù)的 共軌噴油系統(tǒng)。德國FEV及西門子公司已經(jīng)展示了他們的產(chǎn) 品.BOSCH公司和電裝公司也計劃2002年以后推出用壓電晶體的共軌噴油系統(tǒng)。 圖1 一 13所示為西門子公司用在共軌系統(tǒng)中的壓電晶體的控制器部件，圖1.14為帶壓電執(zhí)

45、行器的噴油器。圖1-1 3壓電晶體和控制器部件圖I? 14帶壓電執(zhí)行器的噴油器在國內(nèi)，一些高校及科研機構(gòu)對高速電磁閥進行理論和實驗研究，清華大學開發(fā) 了一種高速強 力電磁閥用于泵一管一閥一嘴（PPVI電控柴油噴射系統(tǒng)中1 ”電磁閥 的開啟和關(guān)閉時間在毫秒級。文獻【601認為采用稀土超磁致伸縮材料對上述電磁閥對改進后用于泵管一閥一嘴（PPVI柴油噴射系 統(tǒng)時,開環(huán)控制的開啟和關(guān)閉時聞 可以進一步提高，響應時間控制在0.45ms以內(nèi)，在0.45ms內(nèi)輸出位移和輸出力基本 穩(wěn)定。文獻65】采用剩磁保持的設(shè)計方法研制出雙電磁鐵滑閥結(jié)構(gòu)的高速電磁閥 用于電控蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)中，電磁閥的驅(qū)動電路為PWM

46、離電壓大電流驅(qū)動電 路附加反向消磁電路,在滿足大流量的情況下能提升電磁閥的開關(guān)響應速度，其開關(guān) 響應時間可達0.89ms。目前，我國研制的電磁閥在響應速度、電磁吸力、體積和成本都與國外有較大 差距，在高壓共 軌噴油系統(tǒng)中尚無成熟的產(chǎn)品。文獻【641提出將稀土超磁致伸縮 材料用于上述電磁閥，改進后的高速電磁閥開戈頻響1500Hz,頂桿推力1500N,位移 0I 5mm,能滿足高壓共軌用柴油機電噴系統(tǒng)對電 磁閥的要求，但在位移輸出熱補償、 開環(huán)輸出的振動、變結(jié)構(gòu)控制所引起的微弱抖振的影響、電磁一 10.查墮查蘭堡主蘭些墾蘭一一一閥小型化和降低成本方面尚需進一步研究 a1.3現(xiàn)有研究中存在的問題從我

47、國柴油機的研究開發(fā)實力來看，目前存在著基礎(chǔ)薄弱和產(chǎn)品開發(fā)能力差等 不足，這主要是因為缺乏完備的科學理論，不具各現(xiàn)代化的設(shè)計、試制和試驗手段，投 入費用也嚴重不足。新產(chǎn)品 從設(shè)計一試制一定型，再到投入批量生產(chǎn)，要經(jīng)歷漫長的 過程，難以與需求同步,而國外采用計算 機模擬和分析的現(xiàn)代設(shè)計方法進行定量設(shè) 計。不過分依賴于純經(jīng)驗.通過發(fā)動機性能模擬、計算機 輔助設(shè)計、快速樣品制作 （CFD、摩擦磨損分析及產(chǎn)品協(xié)同工程（ECE等過程完成新產(chǎn)品的虛擬設(shè)計并形成虛 擬產(chǎn)品，其結(jié)果是使設(shè)計高度優(yōu)化，研制周期大大縮短。歐美的一些著名廠家，新產(chǎn)品 從設(shè)計到定型生產(chǎn)一般不超過36個月，甚至更短。對于共軌式噴油系統(tǒng)來說

48、，國內(nèi)還處在研究與試制的階段，在解決柴油機噪聲、 振動、攤放、質(zhì)量和體積等關(guān)鍵技術(shù)尚有難點，目前尚無具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的 高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)。1.4本文研究解決的問題在電控柴油機高壓共軌噴油系統(tǒng)中，噴油控制閥的執(zhí)行器囡其技術(shù)要求高，工藝 復雜,控制難 度大,是電控噴油系統(tǒng)研究的關(guān)鍵，鑒于我國的研究現(xiàn)狀和工藝水平，有 關(guān)執(zhí)行器的研究主要集中在高速電磁閥的研究上。本文結(jié)臺一汽集團柴油機高壓 共軌噴油系統(tǒng)的研究課題，針對噴油器高速電磁閥及其控制技術(shù)進行了研究，開發(fā)了 相應的電磁閥測試系統(tǒng)與電磁閥驅(qū)動器。本文研究解決的問題主要有：(1在理論方面，本文根據(jù)高壓共軌噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點，建立高速電磁

49、閥的數(shù) 學模型。依據(jù)電 磁閥的靜態(tài)模型提出了電磁閥的參數(shù)評定和測試的手段 ；依據(jù)電磁 閥的動態(tài)模型提出高效節(jié)能、性能穩(wěn)定的控制方法。(2在硬件方面，研究開發(fā)了實用的高速電磁間的驅(qū)動電路，并研制成功了高速電 磁閥的靜態(tài)特性 測試系統(tǒng)，解決了高壓共軌噴油系統(tǒng)中高速電磁閥的控制問題。.11.東南大學博士學位論文第二章高速電磁閥在共軌燃油系統(tǒng)的應用目前，柴油機電控噴射系統(tǒng)中控制燃油噴射的執(zhí)行器主要為高速電磁閥，利用高 速開關(guān)電磁閥 的快速啟閉動作可以實現(xiàn)特定的燃油噴射規(guī)律，因此本文首先分析共 軌式燃油噴射系統(tǒng)及其對高速電磁閥的性能要求。2.1電控共軌噴油系統(tǒng)的分析圖2.I所示為一種共軌式電控噴油系統(tǒng)，

50、在共軌式噴油系統(tǒng)中，通過高壓油泵將 燃油加壓，高壓燃油存儲在高壓燃油存儲器即 共軌”中，根據(jù)預定的噴油量，在柴油機 的電子控制單元(ECU中由存儲的特性曲線(MAP圖算出噴油正時和噴油壓力 然后 由裝在每個發(fā)動機氣缸上噴油器內(nèi) 的電磁閥實現(xiàn)噴油控制，與其它噴油系統(tǒng)不同的是，共軌式噴油系統(tǒng)噴油壓力的建立不取決于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和噴油量，高壓燃油的壓力 穩(wěn)定而獨立。圖2-1典型的柴油機共軌噴油系統(tǒng)2.1.1共軌式噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)共軌式噴油系統(tǒng)和一般的電控噴油系統(tǒng)一樣，包括機械和電子兩部分。共軌式 噴油系統(tǒng)的機械部分的關(guān)鍵部件是噴油器、共軌、高壓油泵等；電子控制部分主要 實現(xiàn)柴油機的控制和車輛的一些 控制要

51、求.主要包括三類部件：控制器、傳感器和執(zhí) 行機構(gòu)?？刂破饕话惴Q為電子控制單元 ECU,它根據(jù)柴油機的工況和工作要求控制 燃油噴射的時間和油量；柴油機的傳感器有凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、加速踏板位置傳感器、冷卻水溫傳感器、進氣溫度傳感器、增壓壓力傳感器和燃 油溫度傳感器等；執(zhí)行機構(gòu)有電控液壓伺服噴油器，高壓油泵壓力控制閥等。.12.至亙查蘭堡主蘭焦蘭 L 墨一 1高壓油泵高壓油泵的作用是將燃油壓縮，經(jīng)壓縮的高壓燃油通過高壓油管被送到共軌 中。不同的共軌噴 油系統(tǒng)中所采用的高壓油泵也不同。Bosch公司利用現(xiàn)有的噴油器件來產(chǎn)生高達160MPaT左右的共軌壓力,三缸徑向柱塞泵（見圈2-2用于

52、小型柴油機，而多缸直列泵用于功率較大的柴油機。共軌系 統(tǒng)中的高壓油泵按照峰值鈕矩最低、接觸應力最小和最耐磨的準則來設(shè)計。有些 高壓泵的一個壓油單元采用多個均布壓油凸輪，減少了每次壓油量，這樣就使高壓油 泵的峰值扭矩降低，約為傳統(tǒng)高壓油泵的1/9,負荷也l:k較均接頭共軌圖2-2高壓油泵日本電裝公司采用一個多凸起凸輪驅(qū)動的直列泵 ，同樣可產(chǎn)生160MPa的共軌 壓力，其高壓油泵采用可變壓縮始點來調(diào)節(jié)供油量，供油脈寬的后沿正對壓油凸輪頂 點固定不變，此方法雖然不會額外增加柴油機的功率消耗，但是不僅要確定控制信號 的脈沖寬度，而且要確定它與柴油機曲軸間 的相位關(guān)系，這比Bosch公司的PWM控 制方

53、法更復雜；同時EcDu2高壓油泵中安裝了柴油機的 判缸傳感器,從而使高壓 油泵與柴油機曲軸之間有確定的相位關(guān)系，給安裝帶來了不便。此外ECD u2高壓 油泵用潤滑油潤滑，對防止?jié)B漏燃油稀釋潤滑油提出了更高的要求。共軌式噴油系 統(tǒng)的效 率不高.因為噴油器的控制油量、泄漏油量和壓力控制閥釋放的油量都是高 壓油，因此較傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)有更大的能量損失。2共軌共軌中用于存放經(jīng)高壓油泵壓縮的高壓燃油，其壓力即噴油器的噴射壓力。高 壓油泵供油及噴油器噴油產(chǎn)生的壓力波動應由共軌容積來緩沖，在整個噴油過程中 共軌中的壓力應幾乎保持不變，只允許有小于5MPa的小幅壓力波動。如果高壓泵 的供油壓力波及每個噴油器開啟關(guān)

54、閉時壓力的反饋引起共軌中壓力的振蕩，會影響到噴油嘴的燃油計量和定時功能。一般共軌被設(shè)計成一個鍛造的管道，如圖2.3所示。管道的內(nèi)部容積應能存儲足 夠的壓能，并有效地阻尼噴射過程和供油過程中燃油壓力的振蕩。但共軌的容積不 能太大。以保證共軌有足夠的 壓力響應速度以快速跟蹤柴油機工況的變化。此外 共軌上還裝有燃油壓力傳感器、限流器和溢流閻。一 13.東南大學博上學位論文溢流閥為機械式應急超壓保護裝置可防止因高壓泵油量調(diào)節(jié)閥的失效引起的 系統(tǒng)損壞。從共軌畜壓管到噴油嘴密封座面均為咼壓燃油，如果咼壓油管損壞，有可 能引起燃油的大量泄漏，容易造成火災等事故；噴油嘴的泄漏如果使柴油機燃燒室內(nèi) 充滿燃油，則

55、不可壓縮的燃油將在柴油機的壓縮沖程造成災難性的后果，因此耍在共 軌上為每一個噴油器加裝一個流量限制器，使其能立即關(guān)閉有問題的高壓油管通 路。流量限制器的閥芯上有一節(jié)流孔，燃油必須經(jīng)過節(jié)流孔才能流向噴油器，因此噴油器噴油時閥芯前后產(chǎn)生壓力差，而且壓力差隨流量的增加而增大，當流向噴油器的 流量超過 可能值時，閥芯前后的壓力差就克服彈簧力使閥芯關(guān)閉流向噴油器的入口 以防止可能出現(xiàn)的泄漏。共軌壓力軌到油回油管匕麟瓣圖2-3共軌蓄壓器3噴油器共軌式噴油系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復雜的部件應該是噴油器，它是一個電控液壓伺 服噴射系統(tǒng)。如圖24所示,燃油從高壓接頭經(jīng)一進油通道送往噴油嘴，并經(jīng)進油 節(jié)流孔送入閥控制室。

56、閥控制寶經(jīng)可用電磁閥打開的出油節(jié)流孔與回油孔連接。【a噴油器關(guān)閉（靜止狀態(tài)（b噴油器打開（噴油狀態(tài)圖2-4噴油器示意圖出油節(jié)流孔在關(guān)閉狀態(tài)時，作用在閥控制活塞上的液力大于作用在噴油嘴針閥 承壓面上的力、因此噴油嘴針閻被壓在其座面上，緊緊關(guān)閉了通往發(fā)動機內(nèi)腔的高 壓通道，從而沒有燃油進入燃燒室（見圈2.4a。.14.只要此液壓力低于作用在噴油嘴針閥承壓面上的力，噴油嘴針閥立即打開，燃油可通過噴孔進入燃 燒室（見圖2-4b。受柴油機缸蓋安裝空間的限制，電磁閩一般設(shè)計 得很小，不能提供足夠使噴油嘴針閥快速開啟的力，所以在噴油器上應用了一個類似 增壓活塞的液力放大機構(gòu)，采用很小的回流孔 徑使電磁閥關(guān)閉

57、的彈簧力很小，電磁閥 僅僅需要克服該彈簧關(guān)閉回流孔的彈簧力-控制回流孔開啟 使控制室內(nèi)燃油泄壓，使 作用在噴油器控制活塞上的液力發(fā)生很大的變化 ，因而能保證噴油嘴針閥 有很大的 開啟速度。此間除噴入的燃油量之外，附加的所謂控制油量經(jīng)控制室的節(jié)流孔進入 回油通道。除控制油量外，還有針閥導向和閥活塞導向部分的泄油。這種控制油量和泄油 量經(jīng)帶有集油管（溢流閥、高壓泵和調(diào)壓閥也與集油管接通的回油通道回流到油 箱。4電子控制單元（ECU電子控制單元（ECU或EDC 一般封閉在一個金屬殼體中,采用金屬殼體主要是 為了散山控制單元驅(qū)動級產(chǎn)生的熱量。共軌式噴油系統(tǒng)的核心是電控單元，電控單 元是共軌式噴油系統(tǒng)開發(fā)的難點和重點，其控制策略決定了柴油機在起動、怠速、 正常運轉(zhuǎn)和故障運行的模式和性能，對發(fā)動機的性能有決定性影響。電控柴油機