柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油

柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)ECD-CR山東交通學(xué)院王林超第一節(jié)概述一、柴油機(jī)的特點(diǎn)柴油發(fā)動機(jī)與汽油發(fā)動機(jī)具有基本相同的結(jié)構(gòu)，都有氣缸體、氣缸蓋、活塞、氣門、曲柄、曲軸、凸輪軸、飛輪等。但前者用壓燃柴油作功，后者用點(diǎn)燃汽油作功，一個“壓燃”一個“點(diǎn)燃”，就是兩者的根本區(qū)別點(diǎn)。汽油機(jī)的燃料是在進(jìn)氣行程中與空氣混合后進(jìn)入氣缸，然后被火花塞點(diǎn)燃作功；柴油機(jī)的燃料則是在壓縮行程接近終了時直接噴注入氣缸，在壓縮空氣中被壓燃作功。這個區(qū)別造成了柴油機(jī)在燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有其自己的特點(diǎn)。柴油機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)是由噴油泵、噴油器、高壓油管及一些附屬輔助件組成。比汽油機(jī)上其它的零部件要求要高，傳統(tǒng)的柴油機(jī)比汽油機(jī)貴大概貴在這個部分。柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)ECD-CR軌者，道也。多個噴油器并聯(lián)在一個蓄油管道上噴油，為“共軌噴油”。英文稱：CommonRail（共用軌道），簡稱：CR。

它用于柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)ECD，稱為“柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)”（DieselAccmulatorFuel-InjectionSystemCommonRail）。簡稱：ECD-CR系統(tǒng)。

ECD控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式有多種，如直列式泵、分配式泵等，都是在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上修補(bǔ)改進(jìn)，而共軌噴油系統(tǒng)完全擺脫了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，較徹底的溶入先進(jìn)的電控系列，成為柴油機(jī)發(fā)展的新模式。一、ECD-CR系統(tǒng)機(jī)理特點(diǎn)：

1、提高噴油壓力是排氣凈化的最佳手段—直接噴射的柴油機(jī)，只有提高噴油壓力（達(dá)140Mpa），才能使燃油分布均勻，加速油氣混合的速度，改善燃燒條件，微粒碳煙的生成量才能減少。

2、用電腦精確控制噴油規(guī)律，是提高動力性、經(jīng)濟(jì)性、凈化性和減小振噪感的最佳手段—所謂“噴油規(guī)律”，它包括了：噴油時刻的早晚、噴油量的多少及噴油率的好壞。噴油率是一個噴油周期，始點(diǎn)到終點(diǎn)間油量的變化情況。最好是按“先少、后多”分段噴油的規(guī)律變化。

即：先預(yù)噴-再主噴-又補(bǔ)噴（補(bǔ)噴是為了凈化，減少NOx生成量），分三個過程進(jìn)行。這樣，才能和柴油機(jī)的燃燒規(guī)律一致（即：備燃期、速燃期、緩燃期、后燃期），相輔相成的配合，獲得最佳燃燒狀態(tài)。3、壓力的產(chǎn)生與噴油過程分離，可以準(zhǔn)確的控制循環(huán)供油量（△g）___

傳統(tǒng)的柱塞泵壓力的產(chǎn)生和噴油分不開，相互影響，其供油始點(diǎn)與噴油始點(diǎn)相差8０

，是“管脹油縮”造成的，仃噴后又“管縮油脹”，造成滴油。其速度特性是：循環(huán)供油量（△g）隨轉(zhuǎn)速的加大而加大，這是因柱塞副的漏泄和回油孔的節(jié)流作用的加大，出現(xiàn)的惡果。因而，需加裝出油閥和調(diào)速器，復(fù)雜了結(jié)構(gòu)內(nèi)容，加大了故障率。

而共軌系統(tǒng)的噴油壓力是用專門的高壓泵供油，并恒壓存儲于蓄壓器中，時刻準(zhǔn)備噴油，各缸的噴油器用電腦控制其電磁閥準(zhǔn)確開閉噴油，能做到△g和ηv的合理匹配。噴油壓力恒定與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)，因而去消了成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率較高的出油閥和調(diào)速器。4、共軌控制的噴油特性：

（1）預(yù)噴射—在上止點(diǎn)前一定角度噴出少量燃油，進(jìn)行“預(yù)燃”，可縮短“備燃期”，壓力升高率△P/△φ可減小，振噪感減小，工作柔和。

（2）主噴射—是在上止點(diǎn)后噴油，功率的增大和扭矩的提高，是來自主噴射，在恒壓情況下貫穿整個噴油過程。

（3）補(bǔ)噴射—在柴油機(jī)燃燒過程的緩燃期的后期，燃燒溫度己達(dá)高峰，如適量噴油，可改善燃條件和凈化性，減少了NOx的生成量。5、共軌控制實(shí)際噴油量的獲得：

電腦ECU根據(jù)各種傳感器的反饋信號，用開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的方式，對噴油量進(jìn)行精確的隨機(jī)計(jì)算控制。

6、共軌噴油系統(tǒng)傳感器信號和執(zhí)行元件的內(nèi)容：有十四個傳感器信號，通過電腦ECU處理后，指令十一個執(zhí)行控制系統(tǒng)，進(jìn)行隨機(jī)控制。四、BOSCH式共軌噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：

是由：低壓油路、高壓油路、各種傳感器、電腦ECU、各種執(zhí)行元件等，由五個部分組成。

電子控制系統(tǒng)高壓油軌(共軌)式柴油機(jī)主要由傳感器群、ECU、執(zhí)行器群及連接這些零部件的線束組成。傳感器有水溫傳感器、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸相位傳感器、腳踏板位置傳感器、空氣流量傳感器、高壓油軌壓力傳感器等。（一）低壓油路—油箱、輸油泵、濾油器、輸油管。

低壓部分油路為高壓部分油路供給足夠的油量。1、油箱—由抗磨蝕的尼龍材料制成，帶閥的油箱蓋，在任何條件下保持箱內(nèi)壓力略高于大氣壓力30kpa，以便正常輸油。

2.輸油泵

輸油泵的工作是向高壓油泵供給足夠的燃油量。在柴油機(jī)各種工作狀態(tài)、在不同的必要的壓力下、在整個工作壽命期都必須滿足上述要求。

GW2．8TC型增壓柴油機(jī)采用齒輪式輸油泵，與高壓油泵制成一體。

齒輪式輸油泵

齒輪式輸油泵用來給高壓油泵提供燃油。主要零件是兩個在旋轉(zhuǎn)時相互嚙合的反轉(zhuǎn)齒輪。燃油被吸入輸油泵體和齒輪之間的空腔內(nèi)，并被輸送到壓力側(cè)的出油口，旋轉(zhuǎn)齒輪間的嚙合線能保證良好的密封，能防止燃油回流。

3、濾油器—

為紙質(zhì)袋式濾芯，濾去雜質(zhì)和水份，防止相關(guān)機(jī)件磨蝕和卡死。柴油含水份量較高，因溫度的變化，會產(chǎn)生冷凝水，常因結(jié)冰而堵塞油道，水份還能生成硫化物腐蝕噴油器機(jī)件。為此，在外殼下方設(shè)有集水腔和放水開關(guān)，應(yīng)定期放出集水。有的還裝有水含量自動報警燈開關(guān)，及時燈亮提醒司機(jī)。

柴油機(jī)蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)ECD-CR（BOSCH）（二）高壓油路—

高壓泵、高壓蓄壓器（軌道）、軌道壓力傳感器、壓力限制閥、流量限制閥、噴油器。1、高壓泵：為三腔徑向柱塞油泵，快速的向蓄壓器穩(wěn)定供油，可達(dá)到軌道油壓為140Mpa。它用齒輪、鏈條或齒形皮帶驅(qū)動，轉(zhuǎn)速為發(fā)動機(jī)的1/2，最高達(dá)3000r/min，供油間隔為120０，供油壓力較穩(wěn)定。（1）工作過程—SW-ON后，電動輸油泵工作，其輸油壓力超過安全閥開啟壓力50kpa時，低壓油即進(jìn)入高壓泵腔。柴油機(jī)起動運(yùn)轉(zhuǎn)，高壓泵的驅(qū)動軸帶動偏心輪旋轉(zhuǎn)，柱塞徑向往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生吸油和壓油過程。燃油經(jīng)進(jìn)油閥吸入泵腔（該閥為片狀彈簧），又從出油閥壓出，將燃油壓入軌道腔，建立所需的壓力，多余的燃油經(jīng)油壓控制閥和回油管，流回油箱。油泵偏心輪每旋轉(zhuǎn)一周，供油三次，壓力均勻穩(wěn)定輸出，供油量和供油壓力與其轉(zhuǎn)速成正比。少量柴油經(jīng)過安全閥的節(jié)流孔進(jìn)入泵的內(nèi)腔，進(jìn)行自身的潤滑和冷卻。2、高壓蓄壓器（軌道）：

為一個高強(qiáng)度鋁合金管，用來存儲高壓油，抑制壓力脈動，保持壓力恒定，使噴油計(jì)量精確。軌道上裝有：壓力限制閥、流量限制閥、軌道壓力傳感器等輔助元件。

（3）軌道壓力傳感器—

為半導(dǎo)體壓敏應(yīng)變電阻形的橋式電路，感受到油壓變量值后，放大處理輸出0.5v~4.5v的隨動電壓。它隨機(jī)檢測軌道中的瞬時油壓力，將變量壓力信號反饋紿ECU。ECU據(jù)此信號，發(fā)令使油壓控制閥投入調(diào)壓工作。燃油通過高壓油軌上的一個小孔流向共軌壓力傳感器，它的盡頭用傳感器膜片密封。有壓力的燃油通過一個盲孔到達(dá)傳感器膜片。一個將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器部件(半導(dǎo)體裝置)被安裝在此膜片上，傳感器產(chǎn)生的信號被輸入一個用于放大拾取信號并將它送入ECU的檢測回路。3、噴油器—利用電腦ECU控制噴油時刻和噴油量的多少。它由：噴油嘴、電磁閥、液壓增益伺服系統(tǒng)組成，是“間接繼動伺服控制”的工作原理。

（四）、共軌控制電腦ECU的多項(xiàng)功能：

共軌控制簡化了噴油系統(tǒng)的機(jī)械部件（如：多組式高壓柱塞泵、離心式調(diào)速器等），降低了柴油機(jī)的故障率，提高了使用性能和可靠性。它的電腦ECU是智能化的高速計(jì)算機(jī)，完全替代了機(jī)械控制所難以完成的控制任務(wù)，具體功能如下：1、接收和處理各種傳感器的輸入信號；

2、進(jìn)行起動額外加濃控制;

3、進(jìn)行共軌恒壓控制;

4、進(jìn)行噴油時刻和噴油量及噴油規(guī)律控制;

5、進(jìn)行穩(wěn)定怠速控制;

6、進(jìn)行額外負(fù)荷自調(diào)控制;