共轨系统工作原理及控制.ppt

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1、柴油机高压共轨系统构成、 工作原理及基本控制方法 共轨式电控燃油系统构成 及其控制技术 燃油系统： 油泵、共轨、喷油器、调压器 电控系统： 传感器、线束、 ECU 控制技术 高压共轨电控燃油系统的构成 高压共轨电控柴油机 1998年进入批量生产，当年产量为 18万套， 1999年上升至 38万套， 2000年的 计划产量是 80万套。 1998年该系统的喷油压力为 1350bar， 2000年该系统的喷 油压力达到 1800-2000bar。 （一） BOSCH高压共轨系统 Bos c h 共轨系统照片 SAE1999-01-0191 共轨燃油系统的组成 1）低压部件 2）高压部件 3） EC

2、U 4）传感器 5）执行器 1） 油箱： 在任意工况下保持 0.3bar压力， 合适的开孔或安全阀 2） 低压油管： 钢管，或带助燃剂的钢编织 铠装柔性油管，放热保护措施 3） 输油泵： 电控，或齿轮泵带粗滤器 4） 过滤器： 高压泵过滤，避免泵等敏感元 件出现早期磨损 1。低压部分： 为高压部分提供足够的燃油 必须定期从集水腔中放水 输油泵： 向高压泵提供足够燃油 在任何工况下 在必要的压力下 贯穿于整个寿命周期 电子输油泵： 标准型。永磁电机驱动，仅用于 轿车和轻型商用车。负责供油，在紧急情况下 中断供油。 在线泵：箱外安装 在箱泵：箱内安装 齿轮式燃油泵： 机械驱动，用于轿车、商用车、

3、非道路机动车。 2。高压部分：产生高压，燃油分配，燃油计量 3套泵油柱塞，每转 3次 供油，连续产生高压 低的峰值驱动力矩 （ 16Nm，分配泵的 1/9） 1350bar， 90%机械效 率， 3.8kW 传动比， 1： 2或 2： 3 BOSCH高压泵控制原理 停油阀 ：关闭泵油组件， 粗调。降低油泵功率消 耗 内压控制阀 ：电控 溢流阀，连续调节 压力。可安装在泵 上，也可分开安装 共轨压力控制的关键执行器：内压控制阀（高压溢流阀原理） 两个控制回路 电子控制回路：共轨中的可变平均压力控制 机械控制回路：高频压力波动的快速响应补偿控制 共轨压力电磁力弹簧力 电枢电流 PWM波占空比 （

4、1KHz，抑止干扰运动或 共轨内的压力波动） 共轨的作用：存储高压 抑止因供油和喷油而产生的波动 内压控制阀和限流器可根据 具体情况选装 压力变化 皮膜上的金属层形状变化（ 1500bar 1mm） 电阻变化 电阻桥上的电压变化（ 070mv 0.54.5v） 精确测量对系统有效运行至关重要 测量精度为满量程的 2 瞬时响应要求高 一旦损坏，必须起用应急备份功能， 按设定值替代 共轨压力传感器：共轨系统 中最关键的传感器 确保共轨中的压力失控后不会超压 机械溢流阀原理 1350bar可靠关闭，大于允许短时超 过 1500bar 阻止喷油器常开（喷油器失控） 少量泄漏故障时的保护处理 1350b

5、ar可靠关闭，大于允许短时超过 1500bar 通过柱塞移动的排油量来补偿喷油量，而不是通过节流孔（孔很小）。喷油结 束时，柱塞停止移动，但并没有靠在密封面上关闭出油口。弹簧将它压回静止 位置，燃油从节流孔流出。设计上确保，即使最大油量，柱塞也能回到原位。 油量过大 ，柱塞被推至出油口密封面，关闭出油口； 少量泄漏 ，柱塞无法回到原位。几次喷油之后，柱塞封住出油口。 BOSCH高压共轨喷油器： 电磁阀，液力系统，喷油嘴 回油管 球阀 进油口 电磁阀 插座 泻油孔 进油孔 控制腔 柱塞 进油槽 针阀 衔铁 针阀弹簧 1）电磁阀断电：球阀关闭 控制强压力针阀弹簧压力 针阀腔压力 针阀关闭，不喷射

6、2）电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油 控制腔压力针阀弹簧压力 针阀腔压力 针阀抬起，喷射 针阀腔 针阀抬起速度 取决于泻油孔与进油孔的流量差 针阀关闭速度 取决于进油孔流量 喷射响应电磁阀响应液力系统响应 一般应为 0.1ms0.3ms (喷油速率控制的要求 ) 工作原理 几个关键参数： 共轨油压波动 共轨容积的选择 ECD-U2高压 共轨系统 1985年着手研制， 1999年产量是 3万套，已在匈牙利建立工 厂，生产适合轿车的 ECD-U2P共轨系统 ,1999年 8月，月产 量 1500台供给欧洲市场。应用机型：日野的 J08C；五十铃 的 6HK1TC，在三菱，日产的柴油机中也有应用。最

7、大喷 射压力 1200bar。 1985年开始研制 ECD U2高压共轨系统 1999年年产 30,000台 21世纪新一代净化柴油机的燃油系统 日 本 电 装 公 司 世 界 著 名 的 油 泵 油 嘴 公 司 ECD U2系统具有广阔的适用范围 最大喷油压力 150MPa 最大喷油量 250mm3/次 U2P特别适用 轿车发动机， 其最大喷油量 100mm3/次 ECD U2 系统构成 初期采 用三通阀 结构，但 应用中存 在过多的 泄漏，已 废止，现 采用二通 阀 ECD-U2喷油器工作原理 E C D | U 2 喷 油 器 结 构 喷油器中的信号谱 ECD-U2油泵供油控制原理剖面图

8、 柱塞下行：断电，电磁阀开启，从油箱抽油 柱塞上行预行程：不通电，无压缩，部分燃油压回油箱 柱塞压缩行程：在上止点的某个时刻，通电，阀关闭，剩余燃油压到高压油管 通电越早，供应燃油越多。供油控制通电提前角控制！ 效率很高，控制更简单 ECD U2油泵 LOCUS高压共轨系统 LOCUS高压油泵 LOCUS高压共轨喷油器： 电磁阀，液力系统，喷油嘴 液力平衡阀结构 减小运动质量：快速响应控制，减小喷 嘴密封处的撞击应力 喷油器驱动及预喷射 喷油量计量：压力时间方式 喷嘴开启所允许 的最小脉冲宽度 取决于喷油器总 成的液力响应滞 后时间。 当共轨压力为 200bar1600bar, 响应滞后时间为

9、 0.4ms0.2ms 喷油量循环变动 共轨压力在 1200 bar以内时，循环 供油标准偏差在 0.3 mm3以内 . 供油离散度较好。 共轨系统传感器 增压压力传感器 加速踏板传感器 凸轮轴转速传感器 1.共轨式电控喷油器研究 出油孔 进油孔 液压活塞 控 制 室 喷嘴弹簧 回油口 电磁铁 平衡控制阀阀 顶杆 快速响应电 磁阀 液力系统 天津大学高压共轨喷油器 P BOSCH的共轨电磁阀 铁芯 线圈 衔铁 球阀 P 天津大学的共轨电磁阀 压力平 衡阀 1.共轨式电控喷油器研究 -快速响应电磁阀的研究 球阀结构示意图 241 . dPF l P d lF 电磁铁 控制阀 P P 0)21(. 2241 ddPF l d1 d2 lF P C O SQF d . Fd Q 喷油器质量检测 1 3 6 5 4 2 1 Injector under test 2 Variable volume measuring chamber 3 Temperature sensor 4 Sliding piston 5 Linear displacement sensor 6 Draining electrovalve m ms 喷油量测量 EFS单次喷射仪 压 电 喷 油 器