畢業(yè)設(shè)計（論文）電子控制柴油共軌噴射系統(tǒng)

1、本科生畢業(yè)論文題 目:電子控制柴油共軌噴射系統(tǒng) 學(xué)生姓名: 專 業(yè): 汽車 班 級: 指導(dǎo)教師: 2011年1月摘要摘 要隨著常規(guī)能源的日趨枯竭和排放法規(guī)日益嚴(yán)格,迫低污染、低油耗和高比功率的方向發(fā)展;而微處理器和電子控制技術(shù)的發(fā)展,使得采用電控系統(tǒng)的柴油機能夠?qū)r進行實時監(jiān)測,根據(jù)每個工況變化計算出實際需要的油量、壓力、燃燒,使柴油機具有良好的動力性、經(jīng)濟性和排放性.作為20世紀(jì)末內(nèi)燃機行業(yè)的三大突破進展之一的高壓共軌電控柴油機,它能夠?qū)崿F(xiàn)理想的噴油規(guī)律,被認為是解決環(huán)保和節(jié)能雙重壓力的最有效、最經(jīng)濟的手段之一,作為其開發(fā)研究的最重要內(nèi)容電控系統(tǒng)(ecu),已經(jīng)成為研究的熱點 本文對柴油機

2、燃油噴射方面，分析了各種燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)缺點，對電控燃油供給系統(tǒng)的主要部分進行了研究，分析了柴油機高壓共軌噴射系統(tǒng)關(guān)鍵詞： 柴油機 電控 燃油噴射目錄目 錄第一章 緒 論1第二章 電控柴油機的工作原理及工作技術(shù)22.1柴油機共軌電噴技術(shù)的工作原理2第三章柴油共軌噴油系統(tǒng)的主要部件133.1主要部件13結(jié) 束 語22參考文獻23致 謝24 第一章 緒論第一章 緒 論 眾所周知，盡管20世紀(jì)30年代就已經(jīng)有了柴油乘用車，但早期柴油車的發(fā)展源于二戰(zhàn)時期蘇軍t-34坦克的獨有命運-由于 t-34坦克采用了柴油機，即使中彈也不容易起火，成為戰(zhàn)場上的佼佼這?，F(xiàn)在的中國市場如同早期的國際市場，消費者談到柴油

3、車時，常常會笑道“柴油車最大的好處就是不會起火”。但隨著柴油技術(shù)日益發(fā)展，人們越來越來發(fā)現(xiàn)柴油機的無窮魅力:高扭矩、高壽命、低油耗、低排放，柴油機成為解決汽車能源問題最現(xiàn)實和最可靠的手段。如今歐洲沒推出一款新車都會配有柴油機的車型，而在中國能夠?qū)崿F(xiàn)這一舉措的可能只有一汽-大眾公司。但一個不爭的事實擺在了我們面前：隨著能源危機，溫室效應(yīng)的逐漸增加，人們對動力性要求的提高，盡管電子燃油噴射已經(jīng)被廣泛使用，僅僅靠汽油車的解決方案不足以解決這些問題。所以在汽車工業(yè)的腹地德國一刻也沒有停止對柴油發(fā)動機的研究。采用柴油機也只有10余寶來、奧迪、開迪，江車，福田沖浪、江鈴陸上海萬豐、遼寧曙光等油車所搭載的2

4、.5升柴油機是引進韓國現(xiàn)代汽車公司d4bh發(fā)動機，而一汽-大眾的4款柴油乘用車均采用德國大眾與博世公司合作的柴油機，這5款柴油乘用車全部是柱塞泵、泵噴嘴技術(shù)。柴油機的優(yōu)點是:省油、環(huán)保、動力強、經(jīng)濟、維修方便，只要解決缺點就具有更大的市場前景，而實現(xiàn)電控柴油機的方案現(xiàn)在看來是一個很好的解決措施。實現(xiàn)柴油控制有三條技術(shù)線圖，分別是單體泵、泵噴嘴和高壓共軌。目前主要的國際汽車配件供應(yīng)商都在進行著柴油共軌噴射系統(tǒng)的開發(fā)，如：博世、德爾福、西門子、電裝公司vdo和瑪格納-馬瑞利公司，它們是全球主要的共軌噴射系統(tǒng)供應(yīng)商，而目前在國內(nèi)生產(chǎn)共軌噴射系統(tǒng)的還只有博世一家。 25第二章 電控柴油機的工作原理及工

5、作技術(shù) 第二章 電控柴油機的工作原理及工作技術(shù)2.1柴油機共軌電噴技術(shù)的工作原理 圖2-1 servojet柴油機蓄壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng) 輸油泵向共軌提供中壓燃油，利用噴油器中的增壓活塞使中壓燃油的壓力進一步提高。通過調(diào)節(jié)共軌壓力可控制最高噴射壓力和噴油量。當(dāng)電磁閥通電時，回油通道關(guān)閉，共軌燃油進入增壓活塞上方，活塞下行。油壓增壓比可達10-15倍，10mpa的共軌燃油壓力在增壓柱塞下方可被增壓至100-160mpa。高壓燃油通過蓄壓腔單向閥進入蓄壓腔及噴油器儲油槽和針閥上部。此時，由于受到針閥尾部的燃油壓力和噴油器彈簧的預(yù)緊力作用，針閥不會開啟噴油。當(dāng)電磁閥斷電而打開回油通道時，增壓活塞上

6、方燃油卸壓。增壓活塞和增壓柱塞上行，使增壓柱塞下方和針閥尾部處的油壓也降低。蓄壓室中高壓燃油通過噴油器儲油槽作用在針閥上，使針閥開啟，實現(xiàn)高壓噴射。噴油始點決定于電磁閥斷電時刻，噴油終點決定于共軌壓力和針閥彈簧預(yù)緊力。同時，最高噴射壓力、噴油量、噴油速率均受到共軌油壓控制。servojet系統(tǒng)在天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機上已得到應(yīng)用，以控制柴油噴射。 國外較成功的柴油機蓄壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)還有美caterpillar公司的t444e系統(tǒng)，該系統(tǒng)以機油作為共軌油，已用于美國navista公司的t444e柴油機上。2.1.1共軌式電控噴油系統(tǒng)的特點及其結(jié)構(gòu)原理提高柴油機動力性，實現(xiàn)低污染、低油耗

7、的中心任務(wù)就是改善柴油機的燃燒過程。也就是要保證組成燃燒過程的進氣、噴油、燃燒三要素中的油、氣良好混合和在不同工況下滿足不同的燃燒和放熱要求。其中噴油是最重要的因素。因此噴油系統(tǒng)的控制成為柴油機電控的核心。（一）共軌式噴油系統(tǒng)的特點共軌系統(tǒng)中的噴油壓力柔性可調(diào)，對不同工況可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機綜合性能。可獨立地柔性控制噴油正時，配合高的噴射壓力，可同時控制nox和微粒在較小的數(shù)值內(nèi)，以滿足排放要求。柔性控制噴油速率變化，實現(xiàn)理想噴油規(guī)律，容易實現(xiàn)預(yù)噴射和多次噴射，既可降低柴油機nox，又能保證優(yōu)良的動力性和經(jīng)濟性。（二）共軌式噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理由電磁閥控制噴油，其控制精度較高

8、，高壓油路中不會出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象，因此在柴油機運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)噴油量變動小，各缸供油不均勻可得到改善，從而減輕柴油機的振動和降低排放。共軌式噴油系統(tǒng)，是柴油機電控技術(shù)發(fā)展過程中的一個大的飛躍，它改變了傳統(tǒng)的噴油系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，最大特點就是將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離開來，通過對共軌管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速基本無關(guān)。電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器，共軌中的燃油壓力由一個電磁壓力調(diào)節(jié)閥控制，根據(jù)發(fā)動機的工作需要進行連續(xù)壓力調(diào)節(jié)。電控單元作用于噴油器電磁閥上的脈沖信號控制燃油的噴射過程。噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開啟時間的長短，及噴油

9、嘴液體流動特性。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，即高壓共軌式和中壓共軌式。、高壓共軌系統(tǒng)高壓輸油泵直接產(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，高速電磁閥迅速打開或關(guān)閉，進而控制噴油器工作，即按設(shè)定的要求噴出或停噴高壓燃油。、中壓共軌系統(tǒng)中壓輸油泵將中壓燃油輸送到共軌中消除壓力的脈動，再分送至帶有增壓柱塞的噴油器中；當(dāng)高速電磁閥開關(guān)閥接收到電子控制裝置發(fā)送的指令信號后，就迅速開啟或關(guān)閉，從而控制燃油器工作，隨即通過高壓柱塞的增壓作用，將從共軌中來的中壓燃油加壓至高壓后噴出或停噴。中壓共軌系統(tǒng)又包括共軌蓄壓式和

10、共軌液壓式，共軌蓄壓式的控制油和噴射油均來自共軌管；而共軌液壓式的控制油來自共軌管，噴射油來自燃油輸油泵，所以該系統(tǒng)的控制油和噴射油可以采用不同物質(zhì)。其典型代表有日本電裝公司的高壓共軌式噴油系統(tǒng)ecd u2，英國lucasvarity公司的ldcr型高壓共軌噴油系統(tǒng)，德國benz公司的om611柴油機上的電控高壓共軌噴油系統(tǒng)，美國bkm公司的servojet共軌蓄壓式電控噴射系統(tǒng)，美國caterpillar公司的heui共軌液壓式噴射系統(tǒng)。（三）柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的組成柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)除了控制噴油量外，對噴油正時和噴油的壓力都有很高的要求（柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的噴油壓力較高約19.

11、6mpa），各種柴油電控系統(tǒng)的區(qū)別在于控制功能、傳感器的數(shù)量和類型、執(zhí)行元件的類型、ecu控制軟件、主要電控元件的結(jié)構(gòu)原理和安裝位置，基本組成與其他電子控制系統(tǒng)一致，也由傳感器-ecu-執(zhí)行元件3部分組成。、傳感器加速踏板位置傳感器；反饋信號傳感器；燃油溫度傳感器；其他傳感器和信號開關(guān)。、柴油機控制根據(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)行令信號。2.2柴油機共軌電噴系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 現(xiàn)代轎車柴油機電控系統(tǒng)(含時間控制的柴油電噴、共軌式電噴、渦輪增壓中冷、廢氣再循環(huán)等)的新技術(shù)；同時指出其中共軌式電噴的新技術(shù)是今后現(xiàn)代車用柴油機發(fā)展的必然趨勢。

12、2.2.1車用柴油機電控系統(tǒng)的發(fā)展 與現(xiàn)代汽車汽油機電控技術(shù)的發(fā)展背景一樣，即面對無法回避的局部和全球性的環(huán)境和能源問題，現(xiàn)代汽車柴油機不得不采用和發(fā)展電子控制系統(tǒng)，以便保持汽車柴油機的可持續(xù)發(fā)展，更充分發(fā)揮柴油機固有的優(yōu)點(低油耗和低co2排放)。在保持柴油機卓越的燃油經(jīng)濟性的同時，要想滿足越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)，除了降低潤滑油消耗、優(yōu)化渦輪增壓技術(shù)和使用先進的廢氣后處理系統(tǒng)外，最主要還需進一步改善柴油機的燃燒過程。而噴油系統(tǒng)性能是影響柴油機燃燒過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，利用微機電控技術(shù)改進燃燒過程應(yīng)用了很多新技術(shù)，有的新技術(shù)雖然與電控技術(shù)沒有直接的關(guān)聯(lián)，但由于改善了整機性能，仍然與電控技術(shù)有間接的聯(lián)系

13、。 柴油機電控技術(shù)的發(fā)展過程與汽油機電控系統(tǒng)相似。自80年代開始進入市場的現(xiàn)代汽車柴油機電控系統(tǒng)也是隨著控制項目的不斷增多，控制任務(wù)從簡單到復(fù)雜，直至全方位控制。例如,早期的電控燃油噴射系統(tǒng)都采用了“位置控制”,保持了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理,只是通過以微機為核心的控制單元對位置伺服機構(gòu)進行控制，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)等的位置，用以調(diào)節(jié)噴油泵的循環(huán)供(噴)油量。但由于位置伺服機構(gòu)執(zhí)行頻率響應(yīng)慢，控制頻率低，控制精度不穩(wěn)定，經(jīng)過了近十年的發(fā)展,到90年代初,“時間控制”式電控燃油噴射系統(tǒng)開發(fā)成功,采用了新型高速強力電磁閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油量調(diào)節(jié)齒條(直列泵)或油量調(diào)節(jié)滑

14、套(ve型分配泵)等,直接對高壓燃油進行數(shù)字式的高頻調(diào)節(jié)，由電磁閥的關(guān)閉時刻和閉合持續(xù)時間決定循環(huán)供(噴)油量和供(噴)油正時。盡管如此,這種“時間控制”式電控燃油噴射系統(tǒng)仍保持了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理。直到90年代中期，一種新型的電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)問世，拋棄了傳統(tǒng)的脈沖高壓供油原理，采用“時間-壓力控制”式燃油計量原理，通過對公共油軌中油壓的連續(xù)控制和各缸噴油過程的電磁閥控制相結(jié)合的方式實現(xiàn)對循環(huán)供(噴)油量的控制,才使柴油機的電控燃油噴射技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段。 柴油機電控技術(shù)還面臨著許多課題需要解決，特別是當(dāng)采用高壓電控噴油時，柴油機電控系統(tǒng)的成本幾乎占發(fā)動機成本的一半。盡管如此

15、,只有在汽車柴油機上廣泛采用電控技術(shù),才能面對越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)的挑戰(zhàn)。近年來柴油機電控系統(tǒng)的發(fā)展勢頭是令人矚目的。以柴油汽車用得最多的歐洲為例,由于歐洲道路車輛用多缸柴油機從2000年開始執(zhí)行歐3排放標(biāo)準(zhǔn)，電控技術(shù)已在需滿足歐3標(biāo)準(zhǔn)的柴油機上普遍使用,一些研究機構(gòu)和大的廠商則早已著手研制滿足歐4排放標(biāo)準(zhǔn)的電控柴油機,現(xiàn)在,電控共軌系統(tǒng)和電控單體泵系統(tǒng)在多缸柴油機上的應(yīng)用已明顯增多。 我國對現(xiàn)代柴油機電控技術(shù)的研究和開發(fā)尚處于起步階段，目前還主要集中在對柴油機電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)上。但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，對環(huán)保的要求越來越高，柴油機電控系統(tǒng)的研究和相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)必將成為我國汽車柴油機技術(shù)

16、領(lǐng)域中的一個熱點，這將大大促進我國汽車柴油機產(chǎn)品的更新?lián)Q代，為在未來不長的時期里參與國際競爭奠定堅實的基礎(chǔ)。 2.2.2現(xiàn)代轎車柴油機電控系統(tǒng)的新技術(shù) 時間控制的柴油電噴技術(shù) 柴油機的新一代電噴系統(tǒng)采用時間控制,用高速電磁閥取代傳統(tǒng)的機械噴閥,對高壓燃油實現(xiàn)數(shù)字調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在這種噴射系統(tǒng)逐漸向高壓化邁進,高壓噴射可使柴油霧化得非常細,發(fā)動機的燃燒過程進行得相當(dāng)完善,而且速度快,同時又不明顯提高燃燒溫度。提高了直噴式柴油機壓力,不僅可以全面降低hc、co、nox、微粒物和碳煙的排放,而且還能顯著的降低油耗。 共軌式電噴系統(tǒng) 在車用柴油機中，高速運轉(zhuǎn)使柴油噴射過程的時間只有千分之幾秒，在噴射過程中高壓

17、油管各處的壓力是隨時間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性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。油管內(nèi)的壓力波動有時還會在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達到令噴油器的針閥開啟的壓力，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氫化合物（hc）的排放量，油耗增加。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，尤其在低轉(zhuǎn)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。為解決柴油機這個燃油壓力變化的缺陷，現(xiàn)代柴油機采用了一種稱為“共軌”的技術(shù)

18、。 它是柴油機高壓噴射系統(tǒng)的一種，最高壓力可達到200220mpa。該系統(tǒng)不再采用通用的脈動原理，而是采用壓力時間計量原理?！肮曹墖娚洹笔峭ㄟ^高壓公用油道和各缸噴射電磁閥控制相結(jié)合的方式實現(xiàn)噴油控制。這種噴油系統(tǒng)可保證噴油壓力不隨發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)變化，可降低顆粒物的排放，電控共軌噴射又稱為壓力時間噴射或第三代噴射，它可分為中壓共軌和高壓共軌兩大類。ecu產(chǎn)生的電脈沖按順序觸發(fā)噴油器電磁閥，確定發(fā)動機每次噴油的起始和關(guān)閉時刻，電控共軌噴射還可采用多次噴射的方式來靈活控制噴油的速率。美國、日本、德國、意大利等國已大批量生產(chǎn)共軌式電噴系統(tǒng)，它將代表未來柴油機燃油噴射系統(tǒng)的主流。德國奔馳c200轎車，采用共

19、軌式電控噴射系統(tǒng)，其功率、轉(zhuǎn)矩及排放等各項指標(biāo)均處于世界領(lǐng)先水平。渦輪增壓中冷技術(shù) 柴油機采用廢氣渦輪增壓技術(shù)后，燃料能夠完全燃燒,可降低co和hc的生成量。但因進氣溫度升高,使nox的排放量有所增加,若采用增壓并附帶中間冷卻器可同時降低hc、co、nox的排放量。采用渦輪增壓中冷技術(shù)還可提高柴油機的功率,一臺裝有渦輪增壓器的柴油機功率輸出比未裝增壓器可增加20%30%，而采用增壓中冷技術(shù)甚至可增加50%的功率。新型渦輪增壓器的使用,意味著可以用小排量的發(fā)動機替代大排量發(fā)動機,減輕發(fā)動機和整車質(zhì)量,提高經(jīng)濟性和排放性。 采用多氣門技術(shù) 多氣門可增大柴油機的進氣量,使柴油的燃燒更徹底,排氣更快、

20、更徹底,從而提高了柴油機的輸出功率。 廢氣再循環(huán)技術(shù) 它是在保證發(fā)動機動力性能不降低的前提下，根據(jù)發(fā)動機的溫度及負荷大小,適量地將一部分廢氣引入進氣管，再送入汽缸,使燃燒反應(yīng)速度減慢，降低燃燒的最高溫度，從而降低nox的排放量。尤其是中冷egr技術(shù)，不僅降低nox的排放，而且還能保持其污染排放物的低排放水平。 新型的柴油機清污系統(tǒng) 柴油機電子控制技術(shù)在國外應(yīng)用率已達到60%90%。20世紀(jì)80年代開始投放市場,德國博世公司、美國通用公司的底特律柴油機公司、日本zexel等公司都有自己的產(chǎn)品投放市場。目前各大公司競相開發(fā)新產(chǎn)品以滿足排放法規(guī)和市場的要求。電控柴油機技術(shù)，其技術(shù)的發(fā)展動力來源于改善

21、柴油機的經(jīng)濟性，最大的推動力來源于國際上日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。標(biāo)致公司新近開發(fā)出了一種新型的柴油機清污系統(tǒng)，將于近年揭開其旗艦車的面紗，屆時該車裝備的數(shù)種發(fā)動機中，有一種2.2l的hdi柴油發(fā)動機上將裝有獨特的炭煙過濾系統(tǒng)。標(biāo)致-雪鐵龍公司稱該項技術(shù)在hdi發(fā)動機上開發(fā)的新系統(tǒng)能有效地克服微粒排放這一難題。該系統(tǒng)能使hdi發(fā)動機廢氣中的二氧化碳減少20%、一氧化碳減少40%、碳氫化合物減少50%，而微粒則能減少60%。被稱之自柴油機問世以來最大的一項革新。據(jù)悉微粒過濾系統(tǒng)已通過法、德兩國環(huán)境部門的批準(zhǔn)，從而使該項技術(shù)引起了歐洲的注目。長久以來，過濾被認為是解決柴油機廢氣的途徑之一。新型過濾器能使

22、hdi發(fā)動機管理系統(tǒng)的計算機及傳感器探測顆粒物積累狀況，并適時地自動觸發(fā)開關(guān)將顆粒燒盡。這種過濾裝置在未來5年中，如果得到市場認可，它將被推廣到所有的標(biāo)致、雪鐵龍柴油車及輕型商用車上。微粒過濾器對汽車原有性能沒有任何影響。hdi發(fā)動機工作時油耗可能會上升5%，但性能與同類發(fā)動機相比卻提高了15%。這說明總體上車主們還是劃算的。目前柴油車在歐洲的銷量每年增長約1%，如果隨著技術(shù)進步，柴油車越來越被廣大消費者接受的話，它的銷量增長會達2%3%，而微粒過濾系統(tǒng)能加速這一進程。據(jù)統(tǒng)計柴油車目前約占歐洲小客車數(shù)量的25%。psa微粒過濾系統(tǒng)將被首次裝在新款標(biāo)致車上，用以更新已銷售疲軟的標(biāo)致605系列。裝

23、有該過濾系統(tǒng)的型號為dwl2ted4的2.2l發(fā)動機，輸出功率可達110.4kw，扭矩可達315nm，比目前使用的2.5l柴油機的性能還好。 2.2.3共軌式電噴的新技術(shù)是現(xiàn)代車用柴油機發(fā)展的必然趨勢 隨著世界各國城市交通運輸車輛、船舶的急劇增加，柴油機排放的尾氣已經(jīng)成為對地球環(huán)境的主要污染源。世界各國業(yè)已開始尋找和采取有效的技術(shù)措施主動地減少和控制污染物的排放。柴油機共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一項較為成功的控制污染排放的新技術(shù)。共軌式電控燃油噴射技術(shù)通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油，分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油

24、機燃燒室的油量，從而保證柴油機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點火時間、足夠的點火能量和最少的污染排放?，F(xiàn)在該項新技術(shù)已開始在國外以柴油機提供動力的汽車上投入使用。這是世界汽車工業(yè)為滿足日益嚴(yán)格的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的必然趨勢。 柴油機共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一種全新的技術(shù)，因為它集成了計算機控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進的噴油結(jié)構(gòu)于一身。該技術(shù)的主要特點是：采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥；采用共軌方式供油；高速電磁開關(guān)閥頻響高，控制靈活；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍寬。這一技術(shù)的研究與開發(fā)熱點在于：解決高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封問題；解決高壓共軌系統(tǒng)中，共軌壓力的微小波動所造成的

25、噴油量不均勻問題；解決高壓共軌系統(tǒng)的多map(三維控制數(shù)據(jù)表)優(yōu)化問題；以及解決結(jié)構(gòu)、頻響電磁開關(guān)閥設(shè)計與制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題。共軌式燃油噴射技術(shù)有助于減少柴油機的尾氣排放量，以及改善噪聲、燃油消耗等方面的綜合性能；它在有利于地球環(huán)境保護的同時，也必將促進柴油機工業(yè)、汽車工業(yè)及與之相關(guān)工業(yè)的發(fā)展。 共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和ecu組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油

26、機的缺陷。ecu控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開啟時間的長短。共軌式電控燃油噴射技術(shù)通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油，分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機燃燒室的油量，從而保證柴油機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點火時間、足夠的點火能量和最少的污染排放。共軌式噴油裝置屬近年研制成功并被認為是最理想的一種高壓噴油裝置。在一條共用軌道上分別產(chǎn)生壓力和噴射。噴射壓力可高達16o mpa。其壓力存儲器和分配器條軌經(jīng)導(dǎo)管通往嘴部。利用控制器上一次脈沖把噴射信號導(dǎo)入電磁閥而引發(fā)一次

27、噴射。通過噴嘴存儲壓力和開啟持續(xù)時間來調(diào)節(jié)油量。目前，該裝置在歐洲各類汽車柴油機上得到了大量采用，且專家認為這是一種能夠滿足未來歐、歐v最有改進潛力的噴油裝置。同時,減小噴孔直徑，增加孔數(shù)減小噴孔直徑，增加孔數(shù)，可以改善燃油的霧化和分布均勻性，減少著火滯后，降低no及顆粒排放。 近年來剛剛商品化的共軌式燃油噴射系統(tǒng)能提供很高的噴油壓力，而且不會出現(xiàn)不可控制的異常噴射，還能有效降低噪聲和氮氧化物排放量。共軌式高壓噴油系統(tǒng)的應(yīng)用是柴油機技術(shù)的一次革命。現(xiàn)在該項新技術(shù)已開始在國外以柴油機提供動力的汽車上投入使用。這是世界汽車工業(yè)為滿足日益嚴(yán)格的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的必然趨勢。 笨重、噪音大、噴黑煙，令人對柴

28、油機的直觀印象不佳，加上柴油機的構(gòu)造比較復(fù)雜，不少人對柴油機缺乏了解，尤其對現(xiàn)代先進的柴油機缺乏了解，因此柴油機汽車在一些城市成了“被限制的對象”，受到種種歧視。其實經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)應(yīng)用，現(xiàn)代柴油機的現(xiàn)狀已與往日不可同喻,柴油機轎車在歐洲比較普遍, 奔馳、大眾、寶馬、雷諾、沃爾沃等歐洲名牌車都有采用柴油發(fā)動機的車型。經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用，現(xiàn)代先進的汽車柴油機一般采用電控噴射、共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)手段，在重量、噪音、煙度等方面已取得重大突破，達到了汽油機的水平。 在電控噴射方面柴油機與汽油機的主要差別是，汽油機的電控噴射系統(tǒng)只是控制空燃比（汽油與空氣的比例），柴油機的電控噴射系統(tǒng)則是通

29、過控制噴油時間來調(diào)節(jié)輸出的大小，而柴油機噴油控制是由發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置（油門拉桿位置）來決定的。因此，基本工作原理是計算機根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器和油門位置傳感器的輸入信號，首先計算出基本噴油量，然后根據(jù)水溫、進氣溫度、進氣壓力等傳感器的信號進行修正，再與來自控制套位置傳感器的信號進行反饋修正，確定最佳噴油量的。 電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、ecu（計算機）和執(zhí)行機構(gòu)等組成。其任務(wù)是對噴油系統(tǒng)進行電子控制，實現(xiàn)對噴油量以及噴油定時隨運行工況的實時控制。采用轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等傳感器，將實時檢測的參數(shù)同步輸入計算機，與巳儲存的參數(shù)值進行比較，經(jīng)過處理計算按照最佳值對噴油泵、廢氣再循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機

30、構(gòu)進行控制，驅(qū)動噴油系統(tǒng)，使柴油機運作狀態(tài)達到最佳。 隨著世界各國城市交通運輸車輛的急劇增加，柴油機排放的尾氣已經(jīng)成為對地球環(huán)境的主要污染源。世界各國業(yè)已開始尋找和采取有效的技術(shù)措施主動地減少和控制污染物的排放。柴油機共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一項較為成功的控制污染排放的新技術(shù)。第三章 柴油機共軌噴射系統(tǒng)的主要部件 第三章柴油共軌噴油系統(tǒng)的主要部件 3.1主要部件柴油共軌噴射系統(tǒng)的主要部件有輸油泵、燃油濾清器、高壓油泵、壓力控制閥、高壓共軌管、限壓閥、流量限制器和噴油器等。3.1.1高壓油泵1功用高壓油泵的功用是在各種情況下提供足夠的高壓油，包括快速啟動所需的燃油和共軌管中的燃油。高壓油泵是低壓

31、和高壓部分的交接點。高壓油泵持續(xù)產(chǎn)生共軌高壓蓄壓器所需的壓力。與傳統(tǒng)相比，高壓油泵無需對每個獨立的噴油器進行燃油專門壓縮。2安裝位置高壓油泵在柴油機上的安裝位置與以往的分配泵相同。高壓油泵有發(fā)動機通過聯(lián)軸節(jié)、齒輪、鏈條或齒形皮帶進行驅(qū)動，轉(zhuǎn)速為發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一半，最大為3000r/min,并且通過自身泵的柴油潤滑。3組成高壓油泵主要由泵體、切斷閥、安全閥、壓力控制閥等部件組成，如圖3-1和圖3-2所示。在高壓油泵內(nèi)，燃油通過3個120的放射狀的泵活塞實現(xiàn)壓縮。在每個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，3個輸送沖程同時進行，只有再低峰值時才產(chǎn)生驅(qū)動扭矩，這樣整個油泵驅(qū)動應(yīng)力就會保持一致。其扭矩為16nm,是驅(qū)動具有一個同

32、樣效率的分配泵的1/9，這也就意味著，共軌高壓蓄壓器施加在泵上的負載小于傳統(tǒng)燃油系統(tǒng)。驅(qū)動油泵的動力增加值正比于共軌設(shè)定壓里和和泵論轉(zhuǎn)速。將排量為2l的發(fā)動機運轉(zhuǎn)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速，使共軌內(nèi)油壓達到135mpa時，高壓油泵需要消耗3.8kw的功率（機械效率接近90%）。之所以使用高一點的動力裝置，是因為噴油器有燃油泄漏和進行油量控制，燃油通過壓力控制閥回油等消耗功率。圖3-1高壓油泵的組成圖3-2高壓油泵的斷面圖4工作過程燃油通過帶有油水分離器的燃油濾請器過濾，輸油泵通過進油管和安全閥泵將燃油輸送至高壓油泵，使然有強制通過安全閥處的節(jié)流孔，進入高壓油泵的潤滑和冷卻系統(tǒng)。帶有偏心凸輪的驅(qū)動軸帶動3個泵

33、柱賽隨著凸輪的形狀上下運動。壓力達到安全閥開啟的壓力 (50150kpa)時，油泵泵出的油將通過高壓油泵進入泵腔。此時泵腔中的活塞向下運動(吸油過程)。當(dāng)活塞到達下止點時，進油閥關(guān)閉；當(dāng)泵腔中的油壓超過輸送過程中正常壓力時，壓力會再增加將會打開出油閥，將油輸送到高壓油路。泵活塞繼續(xù)輸送燃油，一直到上止點（壓油過程），之后壓力迅速下降，活塞回位，出油閥關(guān)閉，直到活塞再次向下運動。泵腔中的的壓力降到油泵壓力以下時進油閥再次開啟，開始下一個循環(huán)。3.1.2壓力控制閥1.功用壓力控制閥保持共軌管中的壓力正確和恒定。如果共軌壓力過高，壓力控制閥打開，部分燃油通過回油管回到燃油箱；如果共軌壓力過低，壓力控

34、制閥關(guān)閉，由低壓升為高壓。2.組成壓力控制閥主要由電磁鐵、彈簧、電樞、球閥等組成.。3.工作過程壓力控制閥不通電時，共軌管中的高油壓或高壓油泵輸出的油通過高壓入口進入壓力控制閥。不通電時沒有電磁鐵的外力作用，過量的高高油壓的壓力大于彈簧的彈力，頂開彈簧，壓力控制閥開啟的大小由油量決定。彈簧預(yù)先設(shè)計最大壓力約為10mpa。壓力控制閥通電時，壓力繼續(xù)增加，電磁鐵通電彈簧的彈力增加，使壓力控制閥保持關(guān)閉狀態(tài)，直到一邊的高壓壓力與另一邊彈簧的彈力加上電磁鐵的力達到平衡，閥門打開，燃油壓力保持恒定。油泵油量的變化或過量高壓油的排除通過控制閥門來實現(xiàn)。pwm脈寬的勵磁電流和電磁力時對稱的。1khz的脈沖頻

35、率提供足夠的電磁力，防止不必要的電磁鐵移動或（和）共軌管壓力的波動。3.1.3高壓蓄壓器 高壓蓄壓器如圖3-3所示，用于儲存高壓燃油，同時壓力波動的產(chǎn)生取決于高壓油泵的燃油分配和共軌管燃油容積的衰減。高壓蓄壓器對所有缸而言都是公用的，因此叫共軌。當(dāng)大量的燃油排出時，幾乎能維持內(nèi)部的壓力不變，這可確保噴油剩余的壓力在噴油器打開時仍然恒定。3.1.4限壓閥1功用限壓閥和過壓閥做同樣的工作。限壓閥通過打開軌道旁通道限制軌道中的壓力。限壓閥允許短時間內(nèi)軌道上的最大壓力為150mpa.圖3-3高壓蓄壓器的組成2組成與工作過程 限壓閥是個機械裝置，包括底座螺絲（擰在軌道上）、一端連接到油箱的回油管、可移動

36、的柱塞、彈簧等部件，如圖3-4所示。限壓閥一般安裝在共軌高壓蓄壓器上。限壓閥連接到軌道上之后，底座上有一個通道，彈簧推動柱賽與底座的表面接觸，形成密封面。在正常工作壓力（大于135mpa）下，彈簧推動柱塞與底座結(jié)合，軌道保持壓力。當(dāng)壓力過高時，柱塞被軌道壓力推動，客服彈簧壓力，燃油通過壓力內(nèi)部的通道流回燃油箱。當(dāng)閥門打開時，軌道中的壓力便會降低。3.1.5流量限制器 1功能 噴油器總在打開位置，為了阻止燃油不斷地噴入，流量限制器將關(guān)閉油路。 2流量限制器一側(cè)通過螺紋擰到軌道上(高壓)，另一側(cè)通過螺紋擰到噴油器油路上。沒個底座都帶有一個通道，目的是與軌道進行液壓連接，與噴油器進行油路連接。 3結(jié)

37、構(gòu) 流量限制器主要由柱塞、彈簧、底座、外殼等零件組成，如圖3-5所示。 圖3-4限壓閥的構(gòu)造 圖3-5流量限制器的結(jié)構(gòu)流量限制器內(nèi)部有一個柱塞，通過彈簧直接與共軌高壓蓄壓器相連。柱塞的底座密封，通道貫穿進出口。通道的尾部直徑減小，起節(jié)流作用。3.1.6噴油器1功能 噴油始點和噴油數(shù)量是通過電觸發(fā)噴油器控制的，這種噴油器取代了原來的噴油器和噴油座。2結(jié)構(gòu)噴油器主要由噴油嘴部分、油壓活塞部分和電磁閥不分組成，如圖3-6.圖3-6 噴油器的結(jié)構(gòu)噴油器有電磁閥直接控制噴油始點、噴油間隔和噴油終點，從而直接控制噴油量、噴油時間和噴油率。噴油器實際上完成了傳統(tǒng)噴油裝置中的噴油器、調(diào)速器和提前器的功能節(jié)流孔

38、關(guān)閉，液壓力作用在閥控制柱塞上，大于噴油器針閥處的開啟壓力，結(jié)果針閥落座并且使燃燒室的高壓孔道密封。當(dāng)噴油器的電磁閥被觸發(fā)時，節(jié)流孔打開，閥控制室的壓力降低，閥控制柱塞的壓力也降低，之后噴油器針閥的壓力也降低，針閥打開，燃油以霧狀噴向燃燒室。液壓加力系統(tǒng)用來間接地控制噴油器針閥，開啟針閥的力要迅速，是不能通過電磁閥直接產(chǎn)生的。供油的數(shù)量要比實際需要的要多，多余的油通過閥控制室返回燃油管。燃油在噴油針閥和柱塞上油損失，這些受控和泄漏的燃油通過回油管和集油管返回燃油箱，并且經(jīng)過溢流閥、高壓油泵和壓力控制閥。 3工作過程噴油器的工作可分為噴油器關(guān)閉（產(chǎn)生高壓）、噴油器打開（開始噴油）、噴油器全部打開

39、、噴油器關(guān)閉（結(jié)束噴油）四個過程。噴油器關(guān)閉（復(fù)位狀態(tài)）。在復(fù)位狀態(tài)下，電磁閥不吸合，因此噴油器關(guān)閉。彈簧力將電樞下的球閥壓向節(jié)流孔座處，節(jié)流孔關(guān)閉。軌道中的高壓作用在閥控制室中而且相同的壓力也作用在噴油器腔內(nèi)。軌道壓力作用在柱塞的末端，與噴油器彈簧的彈力一起使噴油器保持關(guān)閉狀態(tài)。 噴油器打開（開始噴油）。噴油器停留在最初靜止位置。電磁閥由伺服電流能保持電磁閥迅速開啟。由觸發(fā)的電磁閥施加的吸合力大于閥彈簧的拉力時電樞打開節(jié)流孔。幾乎與此同時執(zhí)行電流減到最小并且保持不變，滿足電磁鐵的需要。由于電磁鐵電流的作用間隙減小是有可能的。節(jié)流孔打開燃油從控制閥室流到剛好位于其上部的腔室并且從哪里通過回油管

40、返回燃油箱。節(jié)流孔防止完全的壓力平衡閥控制室的壓力因此下降。由此導(dǎo)致閥控制室中的壓力低于噴油器腔內(nèi)的壓力，這個壓力與共軌中的壓力仍舊是一致的。閥控制室的壓力降低，引起的作用在柱塞上的外力減小，因此針閥打開，燃油噴出。噴油器針閥打開的速度取決于節(jié)流孔和反饋孔的流量。噴油器全打開時，噴油器噴入燃燒室的油壓幾乎等于軌道中的油壓，其他的分離很小。噴油器關(guān)閉（結(jié)束噴油）。電磁閥部吸合，彈簧力將球閥壓回球閥座中。節(jié)流孔關(guān)閉，燃油通過反饋孔，閥控制室中充滿燃油，壓力與外彈簧的彈力一起將針閥關(guān)閉，噴油器不噴油。噴油器關(guān)閉的速度取決于反饋孔的流量。4控制方式控制噴油器采用獨立噴射，即噴油器每循環(huán)獨立噴射一次，噴

41、油過程按照特定的順序依次獨立進行，驅(qū)動回路與氣缸數(shù)目相同。3.1.7輸油泵輸油泵負責(zé)向高壓油泵提供充足的燃油。常用的輸油泵有滾動式電動輸油泵和機械輸油泵兩種。1滾柱式電動輸油泵該泵用于小轎車和輕型汽車。他不僅享高壓油泵供油，而且在緊急情況下也負責(zé)斷油。滾柱式電動輸油泵有兩種：一種裝在燃油箱外面，即燃油箱和濾清器之間的輸油管路上，并固定在汽車底板總成上；另一種裝在油箱里，電機和液壓元件都在郵箱里，共用一個濾清器、油位傳感器和儲存油管。滾柱式電動輸油泵主要有泵、電機和端蓋三個元件組成。 泵是電動油泵的一部分，共軌式燃油泵采用滾柱式電動輸油泵，與汽油機的工作原理相同。2機械式輸油泵機械式輸油泵與高壓油泵融為一體，且一同被驅(qū)動或附著在