共軌系統(tǒng)工作原理及控制

1、柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)構(gòu)成、柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理及基本控制方法工作原理及基本控制方法共軌式電控燃油系統(tǒng)構(gòu)成及其控制技術(shù) 燃油系統(tǒng)：油泵、共軌、噴油器、調(diào)壓器 電控系統(tǒng)：傳感器、線束、ECU 控制技術(shù)高壓共軌電控燃油系統(tǒng)的構(gòu)成高壓共軌電控燃油系統(tǒng)的構(gòu)成高壓共軌電控柴油機(jī)高壓共軌電控柴油機(jī)1998年進(jìn)入批量生產(chǎn)，當(dāng)年產(chǎn)量為18萬(wàn)套，1999年上升至38萬(wàn)套，2000年的計(jì)劃產(chǎn)量是80萬(wàn)套。1998年該系統(tǒng)的噴油壓力為1350bar，2000年該系統(tǒng)的噴油壓力達(dá)到1800-2000bar。（一）（一）BOSCH高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)Bosch共軌系統(tǒng)照片SAE1999-01-0191共軌燃

2、油系統(tǒng)的組成共軌燃油系統(tǒng)的組成 1）低壓部件）低壓部件 2）高壓部件）高壓部件 3） ECU 4）傳感器傳感器 5）執(zhí)行器）執(zhí)行器1）油箱：油箱：在任意工況下保持在任意工況下保持0.3bar壓力，壓力，合適的開(kāi)孔或安全閥合適的開(kāi)孔或安全閥2）低壓油管：低壓油管：鋼管，或帶助燃劑的鋼編織鋼管，或帶助燃劑的鋼編織鎧裝柔性油管，放熱保護(hù)措施鎧裝柔性油管，放熱保護(hù)措施3）輸油泵：輸油泵：電控，或齒輪泵帶粗濾器電控，或齒輪泵帶粗濾器4）過(guò)濾器：過(guò)濾器：高壓泵過(guò)濾，避免泵等敏感元高壓泵過(guò)濾，避免泵等敏感元件出現(xiàn)早期磨損件出現(xiàn)早期磨損1。低壓部分：。低壓部分：為高壓部分提供足夠的燃油為高壓部分提供足夠的燃油

3、必須定期從集水腔中放水必須定期從集水腔中放水輸油泵：輸油泵：向高壓泵提供足夠燃油向高壓泵提供足夠燃油在任何工況下在任何工況下在必要的壓力下在必要的壓力下貫穿于整個(gè)壽命周期貫穿于整個(gè)壽命周期電子輸油泵：電子輸油泵：標(biāo)準(zhǔn)型。永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)，僅用于標(biāo)準(zhǔn)型。永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)，僅用于轎車(chē)和輕型商用車(chē)。負(fù)責(zé)供油，在緊急情況下轎車(chē)和輕型商用車(chē)。負(fù)責(zé)供油，在緊急情況下中斷供油。中斷供油。 在線泵：箱外安裝在線泵：箱外安裝 在箱泵：箱內(nèi)安裝在箱泵：箱內(nèi)安裝齒輪式燃油泵：齒輪式燃油泵：機(jī)械驅(qū)動(dòng)，用于轎車(chē)、商用車(chē)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)，用于轎車(chē)、商用車(chē)、非道路機(jī)動(dòng)車(chē)。非道路機(jī)動(dòng)車(chē)。2。高壓部分：產(chǎn)生高壓，燃油分配，燃油計(jì)量。高壓部分

4、：產(chǎn)生高壓，燃油分配，燃油計(jì)量3套泵油柱塞，每轉(zhuǎn)套泵油柱塞，每轉(zhuǎn)3次次供油，連續(xù)產(chǎn)生高壓供油，連續(xù)產(chǎn)生高壓低的峰值驅(qū)動(dòng)力矩低的峰值驅(qū)動(dòng)力矩（16Nm，分配泵的，分配泵的1/9）1350bar，90%機(jī)械效率，機(jī)械效率，3.8kW傳動(dòng)比，傳動(dòng)比，1：2或或2：3BOSCH高壓泵控制原理高壓泵控制原理停油閥停油閥：關(guān)閉泵油組件，：關(guān)閉泵油組件，粗調(diào)。降低油泵功率消粗調(diào)。降低油泵功率消耗耗內(nèi)壓控制閥內(nèi)壓控制閥：電控：電控溢流閥，連續(xù)調(diào)節(jié)溢流閥，連續(xù)調(diào)節(jié)壓力?？砂惭b在泵壓力。可安裝在泵上，也可分開(kāi)安裝上，也可分開(kāi)安裝共軌壓力控制的關(guān)鍵執(zhí)行器：內(nèi)壓控制閥（高壓溢流閥原理）共軌壓力控制的關(guān)鍵執(zhí)行器：內(nèi)壓控

5、制閥（高壓溢流閥原理）兩個(gè)控制回路兩個(gè)控制回路電子控制回路：共軌中的可變平均壓力控制電子控制回路：共軌中的可變平均壓力控制機(jī)械控制回路：高頻壓力波動(dòng)的快速響應(yīng)補(bǔ)償控制機(jī)械控制回路：高頻壓力波動(dòng)的快速響應(yīng)補(bǔ)償控制共軌壓力電磁力彈簧力共軌壓力電磁力彈簧力 電樞電流電樞電流 PWM波占空比波占空比（1KHz，抑止干擾運(yùn)動(dòng)或，抑止干擾運(yùn)動(dòng)或共軌內(nèi)的壓力波動(dòng)）共軌內(nèi)的壓力波動(dòng)）共軌的作用：存儲(chǔ)高壓共軌的作用：存儲(chǔ)高壓 抑止因供油和噴油而產(chǎn)生的波動(dòng)抑止因供油和噴油而產(chǎn)生的波動(dòng)內(nèi)壓控制閥和限流器可根據(jù)內(nèi)壓控制閥和限流器可根據(jù)具體情況選裝具體情況選裝壓力變化壓力變化皮膜上的金屬層形狀變化（皮膜上的金屬層形狀變

6、化（1500bar1mm）電阻變化電阻變化電阻橋上的電壓變化（電阻橋上的電壓變化（070mv 0.54.5v）精確測(cè)量對(duì)系統(tǒng)有效運(yùn)行至關(guān)重要精確測(cè)量對(duì)系統(tǒng)有效運(yùn)行至關(guān)重要測(cè)量精度為滿(mǎn)量程的測(cè)量精度為滿(mǎn)量程的2瞬時(shí)響應(yīng)要求高瞬時(shí)響應(yīng)要求高一旦損壞，必須起用應(yīng)急備份功能，一旦損壞，必須起用應(yīng)急備份功能，按設(shè)定值替代按設(shè)定值替代共軌壓力傳感器：共軌系統(tǒng)中共軌壓力傳感器：共軌系統(tǒng)中最關(guān)鍵的傳感器最關(guān)鍵的傳感器 確保共軌中的壓力失控后不會(huì)超壓確保共軌中的壓力失控后不會(huì)超壓機(jī)械溢流閥原理機(jī)械溢流閥原理1350bar可靠關(guān)閉，大于允許短時(shí)超可靠關(guān)閉，大于允許短時(shí)超過(guò)過(guò)1500bar 阻止噴油器常開(kāi)（噴油器失

7、控）阻止噴油器常開(kāi)（噴油器失控）少量泄漏故障時(shí)的保護(hù)處理少量泄漏故障時(shí)的保護(hù)處理1350bar可靠關(guān)閉，大于允許短時(shí)超過(guò)可靠關(guān)閉，大于允許短時(shí)超過(guò)1500bar通過(guò)柱塞移動(dòng)的排油量來(lái)補(bǔ)償噴油量，而不是通過(guò)節(jié)流孔（孔很?。?。噴油結(jié)通過(guò)柱塞移動(dòng)的排油量來(lái)補(bǔ)償噴油量，而不是通過(guò)節(jié)流孔（孔很小）。噴油結(jié)束時(shí)，柱塞停止移動(dòng)，但并沒(méi)有靠在密封面上關(guān)閉出油口。彈簧將它壓回靜止束時(shí)，柱塞停止移動(dòng)，但并沒(méi)有靠在密封面上關(guān)閉出油口。彈簧將它壓回靜止位置，燃油從節(jié)流孔流出。設(shè)計(jì)上確保，即使最大油量，柱塞也能回到原位。位置，燃油從節(jié)流孔流出。設(shè)計(jì)上確保，即使最大油量，柱塞也能回到原位。油量過(guò)大油量過(guò)大，柱塞被推至出油

8、口密封面，關(guān)閉出油口；，柱塞被推至出油口密封面，關(guān)閉出油口；少量泄漏少量泄漏，柱塞無(wú)法回到原位。幾次噴油之后，柱塞封住出油口。，柱塞無(wú)法回到原位。幾次噴油之后，柱塞封住出油口。BOSCH高壓共軌噴油器：高壓共軌噴油器：電磁閥，液力系統(tǒng)，噴油嘴電磁閥，液力系統(tǒng)，噴油嘴回油管球閥進(jìn)油口電磁閥插座瀉油孔進(jìn)油孔控制腔柱塞進(jìn)油槽針閥銜鐵針閥彈簧1）電磁閥斷電：球閥關(guān)閉）電磁閥斷電：球閥關(guān)閉控制強(qiáng)壓力針閥彈簧壓力控制強(qiáng)壓力針閥彈簧壓力 針閥腔壓力針閥腔壓力針閥關(guān)閉，不噴射針閥關(guān)閉，不噴射2）電磁閥通電：球閥開(kāi)啟，瀉油孔瀉油）電磁閥通電：球閥開(kāi)啟，瀉油孔瀉油控制腔壓力針閥彈簧壓力控制腔壓力針閥彈簧壓力 針閥

9、腔壓力針閥腔壓力針閥抬起，噴射針閥抬起，噴射針閥腔針閥抬起速度針閥抬起速度 取決于瀉油孔與進(jìn)油孔的流量差取決于瀉油孔與進(jìn)油孔的流量差針閥關(guān)閉速度針閥關(guān)閉速度 取決于進(jìn)油孔流量取決于進(jìn)油孔流量噴射響應(yīng)電磁閥響應(yīng)液力系統(tǒng)響應(yīng)噴射響應(yīng)電磁閥響應(yīng)液力系統(tǒng)響應(yīng)一般應(yīng)為一般應(yīng)為 0.1ms0.3ms (噴油速率控制的要求噴油速率控制的要求)工作原理工作原理幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：共軌油壓波動(dòng)共軌油壓波動(dòng)共軌容積的選擇共軌容積的選擇ECD-U2ECD-U2高壓高壓共軌系統(tǒng)共軌系統(tǒng)1985年著手研制，年著手研制，1999年產(chǎn)量是年產(chǎn)量是3萬(wàn)套，已在匈牙利建立工萬(wàn)套，已在匈牙利建立工廠，生產(chǎn)適合轎車(chē)的廠，生

10、產(chǎn)適合轎車(chē)的ECD-U2P共軌系統(tǒng)共軌系統(tǒng),1999年年8月，月產(chǎn)月，月產(chǎn)量量1500臺(tái)供給歐洲市場(chǎng)。應(yīng)用機(jī)型：日野的臺(tái)供給歐洲市場(chǎng)。應(yīng)用機(jī)型：日野的J08C；五十鈴；五十鈴的的6HK1TC，在三菱，日產(chǎn)的柴油機(jī)中也有應(yīng)用。最大噴，在三菱，日產(chǎn)的柴油機(jī)中也有應(yīng)用。最大噴射壓力射壓力1200bar。 19851985年開(kāi)始研制年開(kāi)始研制ECDECDU2U2高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng) 19991999年年產(chǎn)年年產(chǎn)30,00030,000臺(tái)臺(tái) 2121世紀(jì)新一代凈化柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)世紀(jì)新一代凈化柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)日本電裝公司 世界著名的油泵油嘴公司ECDU2系統(tǒng)具有廣闊的適用范圍系統(tǒng)具有廣闊的適用范圍最

11、大噴油壓力最大噴油壓力150MPa最大噴油量最大噴油量250mm3/次次U2P特別適用特別適用轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，其最大噴油量其最大噴油量100mm3/次次ECDECDU2 U2 系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成初期采用三通閥結(jié)構(gòu)，但應(yīng)用中存在過(guò)多的泄漏，已廢止，現(xiàn)采用二通閥ECD-U2噴油器工作原理噴油器工作原理E EC CD D| |U U2 2噴噴油油器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)噴油器中的信號(hào)譜噴油器中的信號(hào)譜ECD-U2油泵供油控制原理剖面圖油泵供油控制原理剖面圖柱塞下行：斷電，電磁閥開(kāi)啟，從油箱抽油柱塞下行：斷電，電磁閥開(kāi)啟，從油箱抽油柱塞上行預(yù)行程：不通電，無(wú)壓縮，部分燃油壓回油箱柱塞上行預(yù)行程：不通電，無(wú)壓

12、縮，部分燃油壓回油箱柱塞壓縮行程：在上止點(diǎn)的某個(gè)時(shí)刻，通電，閥關(guān)閉，剩余燃油壓到高壓油管柱塞壓縮行程：在上止點(diǎn)的某個(gè)時(shí)刻，通電，閥關(guān)閉，剩余燃油壓到高壓油管 通電越早，供應(yīng)燃油越多。供油控制通電提前角控制！通電越早，供應(yīng)燃油越多。供油控制通電提前角控制！效率很高，控制更簡(jiǎn)單效率很高，控制更簡(jiǎn)單ECDU2油泵油泵LOCUS高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)LOCUS高壓油泵高壓油泵LOCUS高壓共軌噴油器：高壓共軌噴油器：電磁閥，液力系統(tǒng)，噴油嘴電磁閥，液力系統(tǒng)，噴油嘴液力平衡閥結(jié)構(gòu)液力平衡閥結(jié)構(gòu)減小運(yùn)動(dòng)質(zhì)量：快速響應(yīng)控制，減小噴減小運(yùn)動(dòng)質(zhì)量：快速響應(yīng)控制，減小噴嘴密封處的撞擊應(yīng)力嘴密封處的撞擊應(yīng)力噴油器

13、驅(qū)動(dòng)及預(yù)噴射噴油器驅(qū)動(dòng)及預(yù)噴射噴油量計(jì)量：壓力時(shí)間方式噴油量計(jì)量：壓力時(shí)間方式噴嘴開(kāi)啟所允許噴嘴開(kāi)啟所允許的最小脈沖寬度的最小脈沖寬度取決于噴油器總?cè)Q于噴油器總成的液力響應(yīng)滯成的液力響應(yīng)滯后時(shí)間。后時(shí)間。當(dāng)共軌壓力為當(dāng)共軌壓力為200bar1600bar,響應(yīng)滯后時(shí)間為響應(yīng)滯后時(shí)間為0.4ms0.2ms噴油量循環(huán)變動(dòng)噴油量循環(huán)變動(dòng)共軌壓力在共軌壓力在1200 bar以?xún)?nèi)時(shí)，循環(huán)以?xún)?nèi)時(shí)，循環(huán)供油標(biāo)準(zhǔn)偏差在供油標(biāo)準(zhǔn)偏差在 0.3 mm3以?xún)?nèi)以?xún)?nèi).供油離散度較好。供油離散度較好。共軌系統(tǒng)傳感器共軌系統(tǒng)傳感器增壓壓力傳感器加速踏板傳感器凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器1.共軌式電控噴油器研究共軌式電控噴油器研究出油孔進(jìn)油孔液壓活塞控制室噴嘴彈簧回油口電磁鐵平衡控制閥閥頂桿快速響應(yīng)電磁閥液力系統(tǒng)天津大學(xué)高壓共軌噴油器天津大學(xué)高壓共軌噴油器PBOSCH的共軌電磁閥鐵芯線圈銜鐵球閥P天津大學(xué)的共軌電磁閥壓力平衡閥1.共軌式電控噴油器研究共軌式電控噴油器研究-快速響應(yīng)電磁閥的研究快速響應(yīng)電磁閥的研究球閥結(jié)構(gòu)示意圖球閥結(jié)構(gòu)示意圖241.dPFlPdlF電磁鐵控制閥PP0)21(.2241d