柴油机电控高压燃油喷射系统

1、柴油机电控高压燃油喷射系统电控高压燃油喷射系统U前主要有单体泵、泵喷嘴、共轨三种。在我国商用 车柴油机上广泛采用单体泵和共轨两种。一个理想的喷油系统应具有以下性能：高喷油压力(lOOObar以上)，且喷油压 力大小可根据丄况需要灵活调整，精确控制喷油定时、喷油量和喷油率优化控制。1. 电控单体泵单体泵系统是带时间控制的高压燃油喷射系统，用于直喷式柴油机。它们具 有高达2O5Obar的瞬时喷油压力、可变的喷油起点，并可采用预喷。该系统山燃 油供给系统的低压部分和高压部分、电控单元和传感器等组成。单体泵是通过制 成一体的电磁阀的高压柴油喷射系统来工作的。电磁阀触发的时刻就是关闭的时 刻确定供油起点

2、。电磁阀触发时间长短决定喷油量大小。电控单体泵安装在每个缸体外部直接 山发动机凸轮轴上的喷油凸轮驱动。高圧燃油山单体泵通过高压油管、高压短接 管进入喷油器，然后喷入气缸内燃烧室。由于这种布置对气缸盖结构变动不大， 因此深受商用车和柴油机的企业欢迎。国外如奔驰、道依茨、卡特匹勒、达夫等 都采用单体泵。我国商用柴油机企业如大柴、玉柴、潍柴等也采用单体泵来满足 国III排放标准。2. 电控高压共轨燃油喷射系统电控高圧共轨燃油喷射系统是建立在直喷技术、预喷技术和电控技术基础之 上的一种全新概念的喷油系统。它主要由高压泵、带压力传感器和调压阀的共轨 管、带电磁阀或压电式的喷油器、电控单元(ECU)和传感

3、器组成。高压共轨燃油喷射系统的优点是： 可实现高压喷射，最高可达2OOObar： 喷射压力独立于发动机转速，可改善发动机低速负荷特性； 可实现预喷和后喷，调节喷油率形状，实现理想喷油规律； 喷油定时和喷油量可自山选定； 具有良好喷油特性，优化燃烧过程，使发动机燃油耗、烟度、噪声和排放 等综合性能指标得到明显改善，有利于改进发动机扭矩特性； 结构简单、可靠性好、实用性强，U前已广泛应用于各国商用车柴油机。 电控高压共轨燃油喷射系统已发展到笫四代。笫一代是采用喷油压力为1350bar 的电磁阀式喷油器；第二代是采用喷油压力为1600bar的电磁阀式喷油器；第三 代是采用喷油压力为16002000b

4、ar的压电式喷油器。其主要特点是以石英压电 原理的执行器替代高速电磁阀打开喷油器针阀。博世公司的石英压电式喷油器利用石英晶体在电场作用下伸长，使喷油器在1 /10000s内作出动作响应，它比高速电磁阀动作响应速度提高一倍，且其体积非 常小，且不存在任何摩擦。从而可实现更精准的喷油量，有利于提高喷油的雾化 质量，使预喷、主喷、后喷之间时间间隔进一步缩短，以对整个喷射过程实现更 灵活的控制。西门子公司是最早开发岀压电式喷油器。第四代是采用喷油压力可达2500bar的液力增压式喷油器，允许在喷油器针阀 处产生非常高的喷油压力，更提高了燃油雾化质量，同时，乂使共轨管及共轨管 通向喷油器的高压油管内油压

5、保持相对较低（共轨压力只有1350bar）o博世公司 在开发笫四代共轨燃油喷射系统时，除喷油压力提高外，同时为降低燃烧时NO x的生成给出了新的喷油规律，允许喷油压力逐步上升，从而实现缸内平稳燃烧, 保持缓慢的温度变化梯度和低的NOx生成，进而使混合气形成得以改善，有利 于降低PM微粒的形成。电控髙压共轨燃油喷射系统的分类电控高压共轨燃油喷射系统共有共轨液压式、高压共轨式、共轨增压式三种。1.共轨液压式燃油喷射系统美国卡特匹勒(Caterpillar)公司的HEUI系统是一种电控中压共轨液压式燃油 喷射系统。电控中压共轨液压式燃油喷射系统山高压机油泵、共轨管机油压力调节阀、 带电磁阀的喷油器、

6、传感器、电控单元、燃油输油泵等组成。该系统分燃油和机 油两条油路。其中机油为喷油器的控制油。高压机油泵将机油输送到高压共轨管。 机油管路由低压和高压两部分组成。低压油管的压力为3bar,其作用是由机油泵 通过机油冷却器和机油滤淸器将机油送到高压机油泵。高压机油泵将机油送到高 压共轨管，其压力控制在40230bar,由电控单元控制共轨机油管压力调节阀进行 压力调节。具体数值依据发动机性能需要调节。该系统特点是： 采用机油作为控制油，解决了柴油在热匸况下粘度降低和热起动困难问 题。 因机汕粘度较柴汕要高，系统密封容易。 控制机油设有冋油管路，完成控制作用后，机油冋到缸盖上作为润滑油。 每一个喷油过

7、程，电磁阀均需完成一次开关，电磁阀响应时间要求高。 与传统喷油泵相比，易于加工制造。 冷起动比较困难。2高压共轨式燃油喷射系统目前这种高压共轨式燃油喷射系统获得广泛采用。博世、电装、西门子威迪 欧(现为大陆汽车系统)、德尔福、乌瑞利等都在生产。LI前，高压共轨式燃油喷射系统喷油器的电磁阀已向压电式发展。随着共轨 压力的提高，对共轨管的材质、加工精度等都有严格要求，惮世公司的最大共轨 压力为2000bar的压电式喷油器也将正式投产。但再进一步提高共轨压力出现了 难度，因此正在开发液力增压式喷油器的共轨燃油喷射系统。3. 液力增压式共轨燃油喷射系统液力增压式共轨燃油喷射系统采用增压活塞，依靠增压作用来提高喷油压力, 山共轨管内中等压力的燃油来推动增压活塞向喷油器提供高压油。电磁阀控制液 力增压式喷油器是系统中最重要的部件。当电磁阀关闭时，共轨内燃油进入增压 活塞上方，活塞下行。由于增压活塞直径与柱塞直径之比为1 : 15,因此活塞下 行时，增压活塞、喷油器针阀腔和针阀顶部的燃油压力可达10001500baro当电 磁阀打开时，增压活塞上方卸压，活塞上行，则喷油器针阀顶部油压下降，而增 压室中高压油使针阀抬起，实现高压喷油。U前，液力增压式共轨燃油喷射系统喷射压力最高可达2500bar