共轨系统工作原理及控制

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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 Bosch共轨系统照片 SAE1999-01-0191 共轨燃油系统的组成 1）低压部件

2、 2）高压部件 3） ECU 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、非道路机动车。 2。高压部分

3、：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（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

4、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（1500bar1mm）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1350bar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

5、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

6、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

7、著名的油泵油嘴公司 ECDU2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100mm 3/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 ECD|U2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 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

8、高，控制更简单 ECDU2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

9、 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 PBOSCH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 . dPFl P dlF电磁铁控制阀 P P0)21(. 2241 ddPFl d1d2lF PCOSQF d . Fd Q 喷油器质量检测 13 6 54 2 1 Injector under test2 Variable volume measuring chamber3 Temperature sensor4 Sliding piston5 Linear displacement sensor6 Draining electrovalvem ms 喷油量测量EFS单次喷射仪 压电喷油器