高压共轨电喷技术

高压共轨电喷技术高压共轨(CommonRail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷高压共轨柴油机射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。低压油泵将柴油从油箱中吸出，经过过滤提供给高压油泵，在低压泵内有一电磁阀控制燃油到达高压泵室，燃油进入管形蓄压器—燃油轨道。在共轨上有压力传感器时时监测燃油压力，并将这一信号传递给ECU，通过对流量的调节控制共轨内的燃油压力达到希望值。喷射压力根据发动机运转条件的不同从200～1800帕，再通过电脑控制分别喷射到气缸中，共轨不但保持了燃油压力，还消除了压力波动。高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度.柴油燃油喷射系统从机械控制式发展到电子控制式系统后，电子喷射系统又经历了三次变革，即位置式燃油喷射系统、时间式燃油喷射系统和时间压力式燃油喷射系统（共轨系统）。高压共轨系统实现了压力建立和喷射过程的分离，从而使控制过程更具有柔性，能更准确地实现小油量的精确控制，更好地实现多次喷射。高压共轨系统包括1.高压油泵高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生与燃油喷射过程无关，且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证，因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计。大部分公司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达135MPa的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮，使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的1/9，负荷也比较均匀，降低了运行噪声。该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在喷油量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。2.高压油轨（共轨管）共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高压油轨中的压力波动控制在5MPa之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器（限流器）和压力限制器。压力传感器向

ECU

提供高压油轨的压力信号；液流缓冲器（限流器）保证在喷油器出现燃油漏泄故障时切断向喷油器的供油，并可减小共轨和高压油管中的压力波动；压力限制器保证高压油轨在出现压力异常时，迅速将高压油轨中的压力进行放泄。3.电控喷油器电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件，它的作用根据ECU发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室。为了实现预定的喷油形状，需对喷油器进行合理的优化设计。控制室的容积的大小决定了针阀开启时的灵敏度，控制室的容积太大，针阀在喷油结束时不能实现快速的断油，使后期的燃油雾化不良；控制室容积太小，不能给针阀提供足够的有效行程，使喷射过高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通道，它应有足够的燃油流量减小燃油流动时的压降，并使高压管路系统中的压力波动较小，能承受高压燃油的冲击作用，且起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量相等，使柴油机每一个喷油器有相同的喷油压力，从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能短，使从共轨到喷油嘴的压力损失最小。BOSCH公司的高压油管的外经为6mm，内径为2.4mm，日本电装公司的高压油管的外经为8mm，内径为3mm。高压共轨系统的基本优点1相对于一般机械式直列泵喷射压力相对较高，目前国内最高喷射压力可以达到1800 bar。2喷油压力独立于发动机转速，可以改善发动机低速大负荷的性能。3可以实现5次喷射，调节喷油率形状，实现理想喷油规律。4喷油正时和喷油量可以由ECU控制自由设定。5驱动扭矩小及其NVH指标较好。6可以通过电控系统进行各缸工作均匀性矫正。7喷油压力调节范围宽泛，能适应各种工况，且起动性能好。8采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，有利于柴油机燃烧过程的全程优化。9采用共轨方式供油，喷油压力波动小，各喷油器之间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。10高速电磁开关频率高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便的实现预喷射后喷射等功能，为优化柴油机喷油规律改善性能和降低废弃提供了有效手段。11系结构移植方便，适用范围广，不像其他的电控喷油系统对柴油机的结构形式有专门要求，尤其是高压共轨系统与目前的小中型及重型柴油机均能很好匹配，因而市场前景看好。缺点：1关键燃油喷射技术为国外少数几家公司垄断。2油品适应相差。3共轨系统现今未得到市场的可靠认型认可。4用户维修保养成本高，共轨发动机电控系统的故障必须依靠专业故障诊断仪器监测和维修，对于长途运输不利。发展前景由于高压共轨电控燃油喷射技术具有上述优点，所以该技术一经问世，就得到世界上大多数柴油机制造厂商的青睐，其中高压共轨系统被认为是20世纪内燃机技术的三大突破之一。现在国外许多内