汽車柴油機(jī)電控高壓共軌燃料供給系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展_圖文

1、內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸璺篁!竺!塑=:=:一:=:=:些些蘭!望壘!壘些呈竺塑!呈墊!呈竺竺絲!呈型量:一:=:=:=:=:=:壑:文章編號:10050574一(200901-005704汽車柴油機(jī)電控高壓共軌燃料供給系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展余萍,侯建生(內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特010023摘要:介紹了汽車柴油機(jī)電控高壓共軌燃料供給系統(tǒng)近年來的一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu);系統(tǒng)優(yōu)化與匹配方面的一些研究方法,以及今后共軌系統(tǒng)的研究發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:柴油機(jī);高壓共軌;電子控制技術(shù);發(fā)展方向中圖分類號:U464.172文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AAbstract:This paper focuses On the new tec

2、hnology and structure of electronicallycontrolled comlllOllrail high pressure fuel injection system of automotive diesel engine in recent years and the research methods for this system optimization and matching-and the trend of commonall system in future.Key words:diesel engine;common rail;high pres

3、sure;electronically-controlled technology;trend柴油機(jī)用于汽車,已經(jīng)有80多年的歷史了。由于柴油機(jī)壓縮比高,燃燒熱效率高,燃油經(jīng)濟(jì)性好,故障率相對較低,在載重汽車和大型客車上得到了廣泛的應(yīng)用。但是,柴油機(jī)也存在振動大、噪聲大,以及氮氧化物和顆粒物的排放量大的問題,使柴油機(jī)在轎車以及城市車輛上的使用受到了影響。從20世紀(jì)80年代開始,國際上一些著名公司開始了柴油機(jī)電子控制高壓共軌燃料系統(tǒng)的研究,并且取得了很大的發(fā)展。與傳統(tǒng)柴油機(jī)燃料供給系相比,共軌系統(tǒng)的噴油壓力更高,且不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。發(fā)動機(jī)振動與噪聲明顯減少、排放與燃油消耗等更少。隨著共軌系統(tǒng)

4、的技術(shù)更加成熟,成本降低,共軌柴油機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,越來越多的轎車采用了柴油機(jī)作為汽車的動力裝置。目前,國外主要的共軌系統(tǒng)有:德國博世(Bosch公司、美國的德爾福公司、日本的電裝公司等。1柴油機(jī)電控高壓共軌系統(tǒng)圖l"一。所示是博世公司第三代電控共軌燃油噴射系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由電子控制系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)等組成。電子控制系統(tǒng)包括傳感器、電腦(ECU和電磁閥,燃油供給系統(tǒng)包括供油泵、共軌組件和噴油器等。共軌系統(tǒng)供油泵產(chǎn)生的高壓柴油輸送到公共油道(共軌內(nèi),各缸噴油器通過油管與共軌相連。發(fā)動機(jī)電腦(Ecu根據(jù)傳感器信號,直接對噴油器進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)噴油壓力、噴油時間、噴油量和噴油率的自由調(diào)節(jié)

5、。圉1鬃油機(jī)電控禹j盤共軌系統(tǒng)共軌系統(tǒng)從20世紀(jì)90年代初期研制成功,90年代后期在柴油機(jī)上成功匹配后,到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第四代HJ。在技術(shù)發(fā)展的過程中,主要研究與解決的問題有:可以自由調(diào)節(jié)供油量的供油泵;更高的共軌壓力、保持共軌壓力穩(wěn)定的控制技術(shù);能適應(yīng)多段燃油噴射的新型噴油器;電子控制系統(tǒng)新的控制功能; 共軌系統(tǒng)的優(yōu)化以及與發(fā)動機(jī)的匹配等。供油泵由輸油泵和高壓泵組成。輸油泵負(fù)責(zé)將燃油從油箱中抽出送到高壓泵,高壓泵將燃油壓力提高后送人共軌。博世系統(tǒng)的輸油泵安裝于油箱內(nèi),德爾福系統(tǒng)將輸油泵集成于高壓泵,成為一體。安裝于共軌的燃油壓力調(diào)節(jié)閥通過泄流的方式對共軌壓力進(jìn)行調(diào)節(jié),保持共軌壓力的穩(wěn)定,避免

6、由于共軌壓力不穩(wěn)而影響噴油器的噴油量。但是過多的泄漏會使燃油的溫度升高,同時還會造成供油泵不必要的功率消耗。德爾福新型供油泵在高壓泵的進(jìn)油口處安裝有進(jìn)油計量閥口J,對進(jìn)入高壓泵的燃油流量進(jìn)行控制。電腦根據(jù)共軌壓力傳感器測出的共軌壓力大小,控制計在柴油機(jī)的工作過程中,要求共軌內(nèi)的壓力不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的影響,不因噴油器噴油而產(chǎn)生共軌內(nèi)壓力波動。同時應(yīng)進(jìn)一步提高噴油壓力以改善燃燒效果。圖2”o所示是高強(qiáng)度激光焊接的共軌組件,為提高燃油噴射壓力提供了強(qiáng)度上的保證。通過合理選擇共軌長度、內(nèi)徑和容積等參數(shù),可以使共軌內(nèi)的壓力幾乎不產(chǎn)生波動。同時,也要避免過大的容積,使柴油機(jī)起動時共軌內(nèi)能夠迅速建立起油

7、壓。燒提供了熱量,使柴油機(jī)的排放更加干凈。由于分段噴射,對噴油器電磁閥的工作響應(yīng)能力、工作精確性和流通能力提出了更高的要求。德爾福系統(tǒng)采用高速電磁閥噴油器嵋1。當(dāng)針閥上方的控制閥在彈簧作用下關(guān)閉時,控制室內(nèi)的高壓作用于針閥,使噴油器關(guān)閉。當(dāng)電磁閥通電時,控制閥升起,控制室內(nèi)的高壓燃油泄流,壓力下降,針閥打開,開始噴油。當(dāng)電磁閥電流降為零時,控制閥關(guān)閉,噴油停止。由于高速電磁閥受電磁線圈電感和磁滯回線的.影響較小,控制閥打開與關(guān)閉的動作較快,噴油器在一次噴油過程中,可以實(shí)現(xiàn)多段噴油。博世第三代共軌系統(tǒng)采用了壓電噴油器口1。由300多層厚度為80斗m壓電陶瓷片組成的壓電元件位于控制閥上方,通過液力

8、接桿控制控制閥的動作。當(dāng)壓電元件不通電時,控制閥將針閥關(guān)閉,當(dāng)壓電元件通電時,壓電陶瓷產(chǎn)生變形,通過液力接桿使控制閥下移,針閥打開而噴油。采用液力接桿可以有效地消除溫度對壓電元件變形的影響。由于壓電元件的變形無滯后時間,開關(guān)作用非常迅速而準(zhǔn)確,在控制始點(diǎn)與噴油始點(diǎn)之間只有150Ixs的時間,比高速電磁閥的動作更快。在一個噴油過程中,可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)5次的分段噴射。如圖3M1所示,與電磁閥控制的噴油器不同的是,壓電噴油器控制室不與低壓油路連通。當(dāng)壓電元件通電使控制閥下移時,關(guān)閉旁通油道,控制室與高壓油路隔離。同時,控制閥的下移使控制室容積增大,壓力下降,針閥上移而打開,噴油器開始噴油。在理論上,壓電噴油器不存在高壓油向低壓泄油的問題。 圖2激光焊接的共軌組件柴油機(jī)每一循環(huán)的噴油時間是很短的。在這樣短的時間內(nèi),還必須實(shí)現(xiàn)分段噴射,使柴油機(jī)的工作性能更加優(yōu)越。目前多采用預(yù)噴射、主噴射和后噴射的三段噴射方式。在