柴油機(jī)共軌控制系統(tǒng)ppt課件

,柴油機(jī)共軌電控噴射系統(tǒng),共軌電控噴射系統(tǒng),二、共軌電控噴射系統(tǒng)的組成及工作原理,一、概述,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,四、關(guān)于共軌系統(tǒng)的基本問題,隨著世界各國工程機(jī)械、運(yùn)輸車輛等數(shù)量增加，柴油機(jī)排放的尾氣已經(jīng)成為對地球環(huán)境的主要污染原因之一，如何采取措施保護(hù)人類賴以生存的地球環(huán)境已是當(dāng)務(wù)之急。,傳統(tǒng)柴油機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，柴油噴射過程的時間只有千分之幾秒。實驗證明，噴射過程中，高壓油管各處的壓力是隨時間和位置的不同而變化的。柴油的可壓縮性質(zhì)和高壓油管中柴油的壓力波動，使實際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。,一、概述,此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低速區(qū)域容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象。嚴(yán)重時不僅噴油不均勻，而且會發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。,油管內(nèi)的壓力波動有時還會在噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達(dá)到令噴油器針閥開啟的壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象。由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳?xì)浠衔?HC)的排放量，并使油耗增加。,一、概述,一、概述,隨著各國的汽車排放法規(guī)要求的不斷提高，對柴油機(jī)的發(fā)展形成了越來越大的壓力，迫使企業(yè)尋求技術(shù)解決之道，柴油機(jī)電控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。柴油機(jī)電子控制技術(shù)始于20世紀(jì)70年代以來，英國盧卡斯公司、德國博世公司、美國卡特彼勒公司、日本五十鈴汽車公司等都競相開發(fā)新產(chǎn)品并投放市場，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。,盡管柴油發(fā)動機(jī)具有更好的動力性和經(jīng)濟(jì)性，但因其升功率低、比質(zhì)量大、震動和噪音大、起動性能差及價格高等缺陷，長期以來仍很少受到轎車的青睞。,一、概述,1.柴油機(jī)發(fā)展歷程,20世紀(jì)70年代以來，以微機(jī)為電控單元的控制技術(shù)在柴油機(jī)上應(yīng)用并逐步形成現(xiàn)代汽車柴油機(jī)電控系統(tǒng)，使柴油機(jī)在動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放及噪聲指標(biāo)等各個方面都具有了更強(qiáng)的競爭能力，柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個新的歷史階段。,1897年，RudorfDicscl發(fā)明了第一臺柴油機(jī)。,20世紀(jì)20年代中期，以Bosch公司為代表推出的機(jī)械式噴油系統(tǒng)代替了蓄壓式供油系統(tǒng)，使柴油機(jī)在車輛上的應(yīng)用成為可能。,20世紀(jì)50年代初，廢氣渦輪增壓技術(shù)的出現(xiàn)，使柴油機(jī)的升功率有了大幅度的提高，奠定了它作為中、重型車輛上幾乎不可替代的動力裝置的基礎(chǔ)。,隨著控制技術(shù)的不斷完善，柴油機(jī)的震動、噪音被大大減小，舒適性大大提高，進(jìn)而使柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好、動力大等優(yōu)點(diǎn)充分凸現(xiàn)。,一、概述,由于柴油機(jī)具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放等特點(diǎn)，柴油機(jī)成為解決汽車及工程機(jī)械能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。,因此柴油機(jī)的使用范圍越來越廣，數(shù)量越來越多。到今天，轎車柴油化已成為世界范圍內(nèi)汽車技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志。,2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,一、概述,位置控制時間控制時間壓力控制（壓力控制）,柴油機(jī)電控技術(shù)是在解決能源危機(jī)和排放污染兩大難題的背景下，在飛速發(fā)展的電子控制技術(shù)平臺上發(fā)展起來的。汽油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展為柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗。,柴油機(jī)電控系統(tǒng)的開發(fā)研究從20世紀(jì)70年代開始，經(jīng)歷了三個階段：,第一代（位置控制方式）,2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,缺點(diǎn)：響應(yīng)慢，控制精度不高，供油壓力不能控制。,保留了傳統(tǒng)柴油機(jī)供給系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，只是取消了機(jī)械控制部件（調(diào)速器等），增加了傳感器、ECU、執(zhí)行器等組成的控制系統(tǒng)。通過以微機(jī)為核心的控制單元對位置伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，改變油量調(diào)節(jié)齒條（直列泵）或油量調(diào)節(jié)滑套（VE型分配泵）的位置，以調(diào)節(jié)噴油泵的循環(huán)供油量。使控制精度和響應(yīng)速度得以提高。,優(yōu)點(diǎn)：柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎不需改動，便于對現(xiàn)有柴油機(jī)進(jìn)行升級換代。,在直列柱塞泵上實施位置控制的有：日本電裝公司的ECD-P1、ECD-P2、ECD-P3系統(tǒng)德國波許公司的EDR系統(tǒng)美國的PEEC系統(tǒng),第一代（位置控制方式）,2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,在分配泵上實施位置控制的有：日本電裝公司的ECD-V1系統(tǒng)德國波許的EDC系統(tǒng)美國的PCF系統(tǒng),2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,第二代（時間控制方式）,基本保留了傳統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，通過高速電磁閥直接控制高壓燃油的適時噴射。即利用新型高速強(qiáng)力電磁閥的關(guān)閉時刻和閉合的持續(xù)時間控制噴油泵的循環(huán)供油量和噴油正時，取代了油量調(diào)節(jié)齒條或油量調(diào)節(jié)滑套。一般情況下，電磁閥關(guān)閉，執(zhí)行噴油；電磁閥打開，噴油結(jié)束。因此可實現(xiàn)供油量控制，又可實現(xiàn)供油正時的控制。,優(yōu)點(diǎn)：控制自由度更大，供油加壓與供油調(diào)節(jié)在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，使噴油泵結(jié)構(gòu)得以簡化，強(qiáng)度得到提高。高壓噴油能力大大加強(qiáng)。,缺點(diǎn)：供油壓力無法控制。,電控泵噴嘴系統(tǒng)有：德國波許公司的PDE27/PDE28系統(tǒng)等。,第二代（時間控制方式）,2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,在分配泵上實施時間控制的有：日本電裝公司的ECD-V3系統(tǒng)美國Stanadyne公司的DS型和RS型日本豐田公司的ECD-2系統(tǒng),2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,第三代（時間-壓力方式）,高壓油泵并不直接控制噴油，而僅僅向共軌供油以維持所需的共軌壓力，并通過連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來控制噴射壓力。,這是國外于20世紀(jì)90年代中期研制的一種新型柴油機(jī)電控技術(shù)。,基本改變了傳統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，主要以電控共軌式噴油系統(tǒng)為特征，直接對噴油器的噴油量、噴油正時、噴油速率和噴油規(guī)律、噴油壓力等進(jìn)行時間-壓力控制。,2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,第三代（時間-壓力方式）,優(yōu)點(diǎn)：可實現(xiàn)高壓噴射（最高達(dá)220Mpa），噴射壓力獨(dú)立于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)理想噴油規(guī)律，具有良好的噴射特性。,國外典型共軌噴射系統(tǒng)：日本電裝公司的ECD-U2、ECD-U2P系統(tǒng)；美國BKM公司的servojet系統(tǒng)；美國Caterpiller公司的HEUI系統(tǒng)；德國Bosch公司的高壓共軌系統(tǒng)等；意大利Fiat集團(tuán)的Unijet高壓共軌系統(tǒng)。,共軌噴射系統(tǒng)是柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。目前在卡車和轎車柴油機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度十分驚人。,2.柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展,3.柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),改善低溫起動性電子控制系統(tǒng)能夠以最佳的程序替代駕駛員進(jìn)行麻煩的起動操作，使柴油機(jī)低溫起動更容易。,降低氮氧化物和煙度的排放采用柴油機(jī)電控技術(shù)，可精確地將噴油量控制在不超過冒煙界限的適當(dāng)范圍內(nèi)，同時根據(jù)發(fā)動機(jī)工況調(diào)節(jié)噴油時刻，從而有效地抑制排煙。,提高發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性采用柴油機(jī)電控系統(tǒng)，無論負(fù)荷怎樣增減，都能保證發(fā)動機(jī)怠速工況下以最低的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于提高其經(jīng)濟(jì)性。,3.柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性柴油機(jī)電控系統(tǒng)中，ECU根據(jù)傳感器信號精確計算噴油量和噴油正時。從而提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。,精確控制渦輪增壓采用電子控制技術(shù)可以對增壓裝置進(jìn)行精確的控制。,適應(yīng)性廣只要改變ECU的控制程序和數(shù)據(jù)，一種噴油泵就能廣泛用在各種柴油機(jī)上，而且柴油機(jī)燃油噴射控制可與變速器控制、怠速控制等各種控制系統(tǒng)進(jìn)行組合實現(xiàn)集中控制，有利于縮短柴油機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)周期，并降低成本，從而擴(kuò)大柴油機(jī)電控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。,4.柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的功能,燃油噴射控制主要包括：供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制、供（噴）油速率控制和噴油壓力控制等。,怠速控制主要包括怠速轉(zhuǎn)速控制和怠速時各缸均勻性的控制。,進(jìn)氣控制主要包括進(jìn)氣節(jié)流控制、可變進(jìn)氣渦流控制和可變配氣正時控制。,增壓控制柴油機(jī)的增壓控制主要是由ECU根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號、負(fù)荷信號、增壓壓力信號等，通過控制廢氣旁通閥的開度或廢氣噴射器的噴射角度、增壓器渦輪廢氣進(jìn)口截面大小等措施，實現(xiàn)對廢氣渦增壓器工作狀態(tài)和增壓壓力的控制，以改善柴油機(jī)的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪聲。,4.柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的功能,排放控制柴油機(jī)的排放控制主要是廢氣再循環(huán)（EGR）控制。ECU主要根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號，按內(nèi)存程序控制EGR閥開度，以調(diào)節(jié)EGR率。,4.柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的功能,巡航控制ECU根據(jù)車速信號等自動維持汽車以一定車速行駛。,故障自診斷包含故障自診斷和失效保護(hù)兩個子系統(tǒng)。,柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制在裝用電控自動變速器的柴油車上，將柴油機(jī)控制ECU和自動變速器控制ECU合為一體，實現(xiàn)柴油機(jī)與自動變速器的綜合控制，以改善汽車的變速性能。,起動控制主要包括供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制和預(yù)熱裝置控制。,自從1991年日本電裝公司發(fā)表ECD-U2高壓共軌系統(tǒng)論文以來，國外燃油系統(tǒng)制造商紛紛投入巨資和人力開發(fā)共軌系統(tǒng)。博世公司于1995年發(fā)表了用于轎車的高壓共軌系統(tǒng)，采用徑向柱塞轉(zhuǎn)子式供油泵，噴油器電磁閥采用球閥結(jié)構(gòu)。目前，博世公司共軌系統(tǒng)在歐洲乘用車和輕型車柴油機(jī)上已得到普通應(yīng)用，如德國戴姆勒-奔馳公司C系列轎車、意大利AlfaRemeo156轎車、德國大眾的奧迪3.3L型V8渦輪增壓柴油機(jī)、美國通用公司與日本五十鈴公司合資生產(chǎn)的Duramax6600柴油機(jī)及美國康明斯公司的ISBe3.9L和5.9L全電控柴油機(jī)等。德爾福與西門子分別在1998年和2000年推出轎車MultecDCR1400共軌系統(tǒng)，采用徑向柱塞轉(zhuǎn)子式供油泵，德爾福公司的噴油器電磁閥設(shè)計在噴油器內(nèi)，使得噴油器體積更小巧；西門子噴油器采用壓電執(zhí)行器，響應(yīng)時間更短；,二、共軌電控噴射系統(tǒng)的組成及工作原理,目前，共軌燃油噴射系統(tǒng)應(yīng)用十分普遍，博世公司已生產(chǎn)出2500萬套共軌系統(tǒng)，并在江蘇無錫投建設(shè)了技術(shù)中心和工廠，實現(xiàn)了本地化生產(chǎn)。長城汽車與博世公司開發(fā)出了高壓共軌柴油發(fā)動機(jī)，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統(tǒng)的汽車。我國部分大學(xué)、研究所和企業(yè)也通過合作或獨(dú)立自主研發(fā)，取得了各具特色的成果。,日本電裝公司在1991年研究開發(fā)出的ECD-U2第一代產(chǎn)品，并于1995年匹配Hino的J08C柴油機(jī)、五十鈴的6HK1柴油機(jī)，經(jīng)過多年的改進(jìn)與完善，最新產(chǎn)品已用于轎車的ECD-U2P系統(tǒng)。,二、共軌電控噴射系統(tǒng)的組成及工作原理,柴油共軌系統(tǒng)已開發(fā)了3代，它有著強(qiáng)大的技術(shù)潛力。第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導(dǎo)致能量的浪費(fèi)和很高的燃油溫度。第二代可根據(jù)發(fā)動機(jī)需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。預(yù)噴射降低了發(fā)動機(jī)噪音：在主噴射之前百萬分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進(jìn)了氣缸壓燃，預(yù)加熱燃燒室。預(yù)熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程中進(jìn)行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200250，降低了排氣中的碳?xì)浠衔?。由于其?qiáng)大的技術(shù)潛力，今天各制造商已經(jīng)把目光定在了共軌系統(tǒng)第3代壓電式(piezo)共軌系統(tǒng)，壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。沒有了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從2002000bar彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm3，減小了煙度和NOX的排放。,二、共軌電控噴射系統(tǒng)的組成及工作原理,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,共軌電控噴射系統(tǒng)主要由傳感器、電控單元、執(zhí)行器、燃油泵、共軌腔及高壓油管五部分組成。,二、共軌電控噴射系統(tǒng)的組成及工作原理,傳感器,根據(jù)用途和功能，可將現(xiàn)代汽車柴油機(jī)電控系統(tǒng)中使用的傳感器分為以下三類。,運(yùn)行工況傳感器向電控單元提供反映柴油機(jī)運(yùn)行工況的基本參數(shù)。如曲軸（凸輪軸）轉(zhuǎn)速與位置傳感器、負(fù)荷傳感器、空氣流量計等。,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,修正參數(shù)傳感器,所采集的信號用來對基本循環(huán)供（噴）油量或基本供（噴）油提前角等基本參數(shù)進(jìn)行修正。如冷卻液溫度傳感器、燃油溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器等。,執(zhí)行器信號反饋傳感器,負(fù)責(zé)將執(zhí)行器的運(yùn)行情況反饋給電控單元，實現(xiàn)對執(zhí)行器的閉環(huán)（反饋）控制。如油門位置傳感器、針閥升程傳感器、噴油始點(diǎn)傳感器和針閥關(guān)閉持續(xù)期傳感器等。,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,電控單元（ECU）,電控單元通常是在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，集成了四個基本部分，即微處理器、存儲器、輸入電路和輸出電路而構(gòu)成的單片機(jī)。這是一種高效的過程控制器和數(shù)據(jù)處理器。,電控單元的主要功用是根據(jù)各傳感器輸入信號和內(nèi)存程序，計算出供（噴）油量和供（噴）油開始時刻，并向執(zhí)行元件發(fā)出執(zhí)行指令信號。此外電控單元還能完成在線故障診斷和應(yīng)急處理，與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實時通信，記錄并存儲重要的狀態(tài)參數(shù)。,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,現(xiàn)代汽車柴油機(jī)電控系統(tǒng)中的執(zhí)行器也由驅(qū)動電路、執(zhí)行電器和機(jī)械或液力/械執(zhí)行機(jī)構(gòu)等三部分組成。,執(zhí)行器是電控單元對被控對象實施調(diào)控的惟一機(jī)構(gòu)。,執(zhí)行器的主要類型有電磁式和以電磁線圈（也稱螺線管）與各種油壓或氣壓伺服機(jī)構(gòu)組成的電/液或電/氣式兩種。如電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、螺線管（線性、旋轉(zhuǎn)）等。,執(zhí)行器的主要功用是執(zhí)行ECU的指令，調(diào)節(jié)柴油機(jī)的供（噴）油量和供（噴）油正時。,執(zhí)行器,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,共軌腔及高壓油管,燃油泵,燃油泵的主要主要是想系統(tǒng)提供高壓或中壓（低壓）燃油。,利用較大容積的共軌腔將油泵輸出的高壓或中壓燃油蓄積起來，并消除燃油中的壓力波動，然后再通過高壓油管輸送給每個噴油器。,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,1.共軌電控噴射系統(tǒng)的組成,BOSCHMS6.3共軌電控系統(tǒng)（索菲姆8140.43S發(fā)動機(jī)）,2.共軌電控噴射系統(tǒng)的類型及工作原理,按照噴油高壓形成的不同，共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)有兩種基本型式，即中壓共軌式和高壓共軌式。,中壓共軌系統(tǒng),中壓共軌系統(tǒng)是供油泵將燃油或機(jī)油(壓力為10-13MPa)送入共軌中消除壓力的脈動。再經(jīng)過中壓油管送到具有液力放大機(jī)構(gòu)的電液控制噴油器，將從共軌中來的中壓燃油加壓至高壓(120-150MPa)。由供油泵、共軌上的油壓傳感器和電控單元組成的閉環(huán)系統(tǒng)對共軌內(nèi)的燃油（或機(jī)油）壓力實施精確的控制。用高速電磁液力控制式噴油器對循環(huán)噴油量、噴油正時、噴油速率和噴油規(guī)律進(jìn)行控制。,如圖所示。,中壓共軌系統(tǒng),美國Caterpillar公司液力活塞增壓噴射系統(tǒng)HEUI,中壓共軌系統(tǒng),機(jī)油壓力和增壓活塞配合完成噴射壓力控制，以較低的共軌壓力來實現(xiàn)高壓噴射；需要活塞增壓，增壓過程響應(yīng)慢；30ms可以實現(xiàn)預(yù)噴射，但是預(yù)噴射不能靈活調(diào)節(jié)；電磁閥采用高電壓驅(qū)動，實現(xiàn)電磁閥的快速閉合控制。整個控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度較高。,HEUI的控制特點(diǎn),2.共軌電控噴射系統(tǒng)的類型及工作原理,電控有液壓放大的增壓共軌系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：由于采用液壓放大，只需采用具有中等油壓（但需要有較大的供油量）的供油泵，就有可能實現(xiàn)非常高的噴油壓力，系統(tǒng)中承受高壓的零部件較少。其缺點(diǎn)是：起液壓放大作用的增壓活塞的上部有較大的面積，控制油腔容積大，所需控制油量多，使控制時電磁閥開關(guān)的速度很難提高，造成對小油量控制（如預(yù)噴射時）的困難，不易進(jìn)行噴油速率的控制。此外，由于電液控制噴油器中設(shè)有液壓放大機(jī)構(gòu)，噴油器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝尺寸大，在氣缸蓋上布置較為困難。,中壓共軌系統(tǒng),高壓共軌系統(tǒng),高壓輸油泵（壓力在120MPa以上）直接產(chǎn)生高壓燃油后，輸送至共軌中消除壓力的脈動，再分送到各噴油器；當(dāng)電子控制裝置按需要發(fā)出指令信號后，高速電磁閥(響應(yīng)在200s左右)迅速打開或關(guān)閉，進(jìn)而控制噴油器工作，即按設(shè)定的要求噴出或停噴高壓燃油。,2.共軌電控噴射系統(tǒng)的類型及工作原理,BOSCH的高壓共軌系統(tǒng),高壓共軌系統(tǒng),高壓共軌系統(tǒng),日本電裝公司的ECD-U2共軌噴油系統(tǒng),高壓共軌系統(tǒng),與電磁閥相比，壓電執(zhí)行器具有：沒有滯后時間；切換十分迅速而且精確；可重現(xiàn)性非常好；沒有因設(shè)計造成的、以氣隙之類的形式出現(xiàn)的偏差；壽命長，工作非常穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。壓電式共軌噴油器推出之后，立即受到各大公司的推崇。奧迪A8柴油轎車已經(jīng)采用了這一系統(tǒng)。,高壓共軌系統(tǒng),高壓共軌系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是；由于無液壓放大，在電液控制噴油器中電磁閥控制的是小油量，控制活塞具有小的截面積和行程不僅電磁閥開關(guān)的速率可以提高，而且噴油器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，在氣缸蓋上布置方便。制造成本相對較低。同時，由于是小油量的控制，所以對噴油速率的控制比較簡單，容易實現(xiàn)預(yù)噴油。其缺點(diǎn)是；需要有高壓的供油泵，系統(tǒng)中許多零部件處在高壓下工作。,柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射技術(shù)集計算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進(jìn)的噴油器結(jié)構(gòu)于一身。它不僅能達(dá)到較高的噴射壓力、實現(xiàn)噴射壓力和噴油量的控制，而且還能實現(xiàn)預(yù)噴射和后噴，從而優(yōu)化噴油特性、減低柴油機(jī)噪聲和大大減少廢氣的排放量，其特點(diǎn)為：,3.共軌電控噴射系統(tǒng)的特點(diǎn),(1)采用先進(jìn)的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥或壓電控制器，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數(shù)多，利于柴油機(jī)燃燒過程的全程優(yōu)化。,(2)采用共軌方式供油，噴油系統(tǒng)壓力波動小，各噴油器間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準(zhǔn)確。,(3)高速電磁開關(guān)閥和壓電控制器頻率高，控制靈活，使得噴油系統(tǒng)的噴射壓力可調(diào)范圍大，并且能方便的實現(xiàn)預(yù)噴射、后噴等功能，為優(yōu)化柴油機(jī)噴油規(guī)律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段。,(4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍廣，對柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有專門要求；尤其是高壓共軌系統(tǒng)，與目前的小、中型及重型柴油機(jī)均能很好匹配，因而市場前景看好。,3.共軌電控噴射系統(tǒng)的特點(diǎn),奔馳公司的E320上安裝的第二代共軌發(fā)動機(jī)，最大功率150kW，1000rpm時輸出扭矩250Nm，在1400rpm時即可得到峰值扭矩的85%，在18002600rpm的廣闊區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)500Nm的峰值扭矩。0100km/h的加速時間只有7.7秒，最高車速243km/h。綜合油耗是6.9L/100km，80L的油箱使續(xù)航能力達(dá)到了1000km。而配有汽油機(jī)的E320的綜合油耗是9.9L/100km。,3.共軌電控噴射系統(tǒng)的特點(diǎn),下一頁,4.共軌電控噴射系統(tǒng)改善發(fā)動機(jī)性能的原理,主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動機(jī)更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和HC的排放。,預(yù)噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。這樣缸內(nèi)壓力升高率和峰值壓力都會下降，發(fā)動機(jī)工作比較緩和，同時缸內(nèi)溫度降低使得NOX排放減小。預(yù)噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統(tǒng)的冷起動性能。,5.共軌電控噴射系統(tǒng)改善發(fā)動機(jī)性能的原理,五十鈴共軌系統(tǒng),BOSCH高壓共軌系統(tǒng)在BMW轎車柴油上,V6柴油機(jī)用Bosch第三代共軌噴油系統(tǒng)布置圖,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,高壓油泵的供油量必須保證在任何情況下柴油機(jī)噴油量與控制油量之和的需求，還有啟動和加速時油量變化的需求。,1.高壓油泵,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,1.高壓油泵,1.高壓油泵,柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔；,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,柱塞上行，但控制閥中尚未通電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油經(jīng)控制閥流回低壓腔；,在達(dá)到供油量定時時，控制閥通電，使之關(guān)閉，回流油路被切斷，柱塞腔中的燃油被壓縮，燃油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油軌。利用控制閥關(guān)閉時間的不同，控制進(jìn)入高壓油軌的油量的多少，從而達(dá)到控制高壓油軌壓力的目的；,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,凸輪經(jīng)過最大升程后，柱塞進(jìn)入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低，出油閥關(guān)閉，停止供油，這時控制閥停止供電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油進(jìn)入柱塞腔進(jìn)入下一個循環(huán)。,壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時，迅速將高壓油軌中的壓力進(jìn)行放泄。,2.共軌管,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,共軌管是電控高壓共軌噴射系統(tǒng)所特有的零部件，主要包括油軌、軌壓傳感器和壓力限制閥。,共軌管的主要作用是儲存燃油并建立油壓，消除燃油壓力波動同時限制燃油壓力，使之不超過安全限值。,壓力傳感器向ECU提供高壓油軌的壓力信號。,限流器保證在噴油器出現(xiàn)燃油泄漏故障時切斷向噴油器供油，并可減小共軌管和高壓油管中的壓力波動。,帶壓力傳感器和調(diào)壓閥的激光焊接油軌總成,2.共軌管,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,2.共軌管,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,電控噴油器的作用是根據(jù)ECU發(fā)出的控制信號，通過控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將燃油以最佳的噴油定時、噴油量和噴油速率噴入柴油機(jī)的燃燒室。電控噴油器與傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油器最大的區(qū)別是安裝了控制噴油定時的三通電磁閥。電磁閥的性能直接影響到噴油器和整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。,3.噴油器,壓電晶體噴油器,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,3.噴油器,4.壓力調(diào)節(jié)閥（PCV）,壓力調(diào)節(jié)閥（比例回油電磁閥）可根據(jù)ECU的指令，在適當(dāng)?shù)臅r候開啟或關(guān)閉，來控制高壓油泵的供油量，最終控制共軌油壓。,三、共軌電控噴射系統(tǒng)主要部件簡介,問題1：共軌的功率范圍？轎車、輕卡、重卡、機(jī)車、船舶均可。30Kw200Kw/缸的功率范圍。,四、關(guān)于共軌系統(tǒng)的基本問題,問題2：共軌發(fā)動機(jī)一共有幾個子系統(tǒng)？（1）共軌壓力控制系統(tǒng)；（2）噴油量/噴射定時控制系統(tǒng)（3）增壓壓力控制系統(tǒng)（VNT）（4）EGR控制系統(tǒng),問題3：預(yù)噴油量和角度？14mm3，35%的總油量，角度可以達(dá)到TDC前90。,問題4：共軌系統(tǒng)中，哪些關(guān)鍵參數(shù)是新的？和傳統(tǒng)的時間控制式燃油噴射系統(tǒng)相比，增加了共軌壓力傳感器，實現(xiàn)了共軌壓力的閉環(huán)控制，從而大大增加了噴射控制的靈活性，增加了噴射壓力控制、預(yù)噴油量控制、預(yù)噴定時控制，后噴油量控制、后噴定時控制。由于這些新的功能的增加，共軌發(fā)動機(jī)的標(biāo)定技術(shù)就顯得非常重要，因為變量增加之后，雖然給性能的優(yōu)化提供了更加的廣闊的空間，同時也意味著增加了試驗匹配的工作量。,四、關(guān)于共軌系統(tǒng)的基本問題,問題5：后噴的作用和角度？用來形成較小空燃比的混合氣實現(xiàn)降低NOx的功能?？梢栽赥DC后200220進(jìn)行噴射，所噴的油量不會在缸內(nèi)正常燃燒，一部分通過EGR重新進(jìn)入氣缸，其它的油量經(jīng)排氣管到達(dá)NOx催化器，達(dá)到降NOx的目的。通過EGR循環(huán)的燃油相當(dāng)于大提前角預(yù)噴射作用。后噴會影響經(jīng)濟(jì)性（3%5%），同時也會影響機(jī)油消耗。,四、關(guān)于共軌系統(tǒng)的基本問題,問題6：共軌壓力控制是如何實現(xiàn)的？通過PCV（壓力控制閥）開關(guān)來實現(xiàn)的。提高共軌壓力：加長PCV的關(guān)閉時間；降低共軌壓力：一個方面PCV打開（不再向共軌壓油），另外一個方面利用各缸噴嘴向缸內(nèi)噴射來降低共軌壓力。在發(fā)動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，即使PCV閥全開共軌壓力也不會下降。應(yīng)盡量避免發(fā)動機(jī)在高速或者大負(fù)荷的壓力條件下突然停機(jī)，因為除了會對發(fā)動機(jī)本身有損壞外，由于共軌壓力很高，來不及下降就停機(jī)，會造成發(fā)動機(jī)再次啟動時困難，因為起動時需要的共軌壓力較低（約330350Bar）。,四、關(guān)于共軌系統(tǒng)的基本問題,問題7：共軌安全閥（限壓閥）的壓力是多大？一般是1500Bar左右。安全閥打開一次后，共軌壓力降到很低的水平（200Bar左右），從而實現(xiàn)安全停機(jī)。,問