柴油机蓄压式轨喷油

柴油机蓄压式共轨喷油系统ECD-CR山东交通学院吴际璋轨者，道也。多个喷油器并联在一个蓄油管道上喷油，为“共轨喷油”。英文称：CommonRail（共用轨道），简称：CR。

它用于柴油机电子控制系统ECD，称为“柴油机蓄压式共轨喷油系统”（DieselAccmulatorFuel-injectionSystemCommonRail）。简称：ECD-CR系统。一、共轨控制喷油系统的性能参数表：ECD控制系统的结构型式有多种，如直列式泵、分配式泵等，都是在传统的基础上修补改进，而共轨喷油系统完全摆脱了传统结构，较彻底的溶入先进的电控系列，成为柴油机发展的新模式。

二、柴油机可燃混合气形成的特点：

1、空间小、时间短—在压缩终了时喷油，可燃混合气在狭小的燃烧室内形成，其过程是：喷油-汽化-混合-燃烧-边喷-边燃。喷油的持续时间为汽油机的1/20~1/10，只占曲轴转角的15０~30０。而汽油机混合气形成是从进气持续到压缩终了，占曲轴转角的360０左右。2、混合气不均匀、空燃比变化范围极大—由于以上原因的影响，混合气成分在燃烧室内分布很不均匀，在油雾喷射区的油粒多偏浓，其他区油粒少偏稀。

柴油机的标准空燃比为14.5:1，为了完全燃烧，减少碳烟的产生，空气要过量10%~40%，空燃比可达16~20。各工况下一般不进行“进气节流控制”，只改变喷油量的多少，空燃比将在极大的范围内变化，造成大负荷工况冒黑烟，怠速工况过稀而熄火，需加装结构复杂的调速器。

3、边喷、边燃、成分不断变化—不仅有空间方面的变化，也有时间方面的变化。在空间方面，浓区缺氧产生碳烟；稀区产生Nox。在时间方面，燃烧的前期氧多、油少，不易着火，延长了“备燃期”，造成压力升率（△P/△φ）加大，振嗓感加大（Diesel敲击）。燃烧的后期氧少、废气多，燃烧条件恶化，排气冒黑烟。

可见，柴油机动力性、经济性、净化性和振噪感的好坏，决定于：喷油压力、喷油时刻、喷油质量、喷油规律、空气量的多少、涡流的好坏等多方面因素。其中的“喷油时刻和喷油规律”与“燃烧过程”精确的匹配问题，只有ECD-CR系统才能解决，“共轨控制”系统就应而生。三、ECD-CR系统机理特点：

1、提高喷油压力是排气净化的最佳手段—直接喷射的柴油机，燃烧室紧凑、热损失小、热效率高。它只有提高喷油压力（达140Mpa），才能使燃油分布均匀，加速油气混合的速度，改善燃烧条件，微粒碳烟的生成量才能减少。

2、用电脑精确控制喷油规律，是提高动力性、经济性、净化性和减小振噪感的最佳手段—所谓“喷油规律”，它包括了：喷油时刻的早晚、喷油量的多少及喷油率的好坏。喷油率是一个喷油周期，始点到终点间油量的变化情况。最好是按“先少、后多”分段喷油的规律变化。

即：先预喷-再主喷-又补喷（补喷是为了净化，减少Nox生成量），分三个过程进行。这样，才能和柴油机的燃烧规律一致（即：备燃期、速燃期、缓燃期、后燃期），相辅相成的配合，获得最佳燃烧状态。3、压力的产生与喷油过程分离，可以准确的控制循环供油量（△g）___传统的柱塞泵压力的产生和喷油分不开，相互影响，其供油始点与喷油始点相差8０

，是“管胀油缩”造成的，仃喷后又“管缩油胀”，造成滴油。其速度特性是：循环供油量（△g）随转速的加大而加大，这是因柱塞副的漏泄和回油孔的节流作用的加大，出现的恶果。因而，需加装出油阀和调速器，复杂了结构内容，加大了故障率（如下图所示）。图二

传统喷油泵的速度特性

而共轨系统的喷油压力是用专门的高压泵供油，并恒压存储于蓄压器中，时刻准备喷油，各缸的喷油器用电脑控制其电磁阀准确开闭喷油，能做到△g和ηv的合理匹配。喷油压力恒定与发动机转速无关，因而去消了成本高、结构复杂、故障率较高的出油阀和调速器。4、共轨控制的喷油特性：

（1）、预喷射—在上止点前一定角度喷出少量燃油，进行“预燃”，可缩短“备燃期”，压力升高率△P/△φ可减小，振噪感减小，工作柔和。

（2）、主喷射—是在上止点后喷油，功率的增大和扭矩的提高，是来自主喷射，在恒压情况下贯穿整个喷油过程。

（3）、补喷射—在柴油机燃烧过程的缓燃期的后期，燃烧温度己达高峰，如适量喷油，可改善燃条件和净化性，减少了Nox的生成量。5、共轨控制实际喷油量的获得：

电脑ECU根据各种传感器的反馈信号，用开环控制和闭环控制相结合的方式，对喷油量进行精确的随机计算控制。图四

实际喷油量的获

6、共轨喷油系统传感器信号和执行元件的内容：有十四个传感器信号，通过电脑ECU处理后，指令十一个执行控制系统，进行随机控制。四、BOSCH式共轨喷油系统的结构组成：

是由：低压油路、高压油路、各种传感器、电脑ECU、各种执行元件等，由五个部分组成。

（一）、低压油路—油箱、输油泵、滤油器、输油管。

1、油箱—由抗磨蚀的尼龙材料制成，带阀的油箱盖，在任何条件下保持箱内压力略高于大气压力30kpa，以便正常输油。

2、输油泵—为永磁直流电机驱动，偏心转子变容滚子式输油泵，将燃油输入高压泵中，输油压力为250kpa，最大供油流量为180L/h。用定时电路控制，SW-ON，自动供油9s，不起动即自动断电。它和液位指示器并装于油箱中（工作原理同汽油机电动油泵）。3、滤油器—为纸质袋式滤芯，滤去杂质和水份，防止相关机件磨蚀和卡死。柴油含水份量较高，因温度的变化，会产生冷凝水，常因结冰而堵塞油道，，水份还能生成硫化物腐蚀喷油器机件。为此，在外壳下方设有集水腔和放水开关，应定期放出集水。有的还装有水含量自动报警灯开关，及时灯亮提醒司机。

（说明—此部分结构图与汽油机类同，故略）。图六柴油歉机蓄跟压式总共轨叠喷油摄系统EC慨D-培CR（BO闹SC黎H）（二）归、高意压油姜路—高压塌泵、肠高压感蓄压便器（管轨道膝）、惨轨道开压力教传感骡器、耍压力年限制最阀、庙流量览限制抛阀、虽喷油弦器。1、高隆压泵胶：为练三腔拍径向圾柱塞阅油泵悼，快条速的皆向蓄炼压器宗稳定私供油色，保裳持轨蜡道油压嘱为14呜0Mp梅a。喷油照时燃扁油不捆再压通缩，饶保持丹恒压御喷油皇。它采用齿菜轮、拢链条部或齿灰形皮俱带驱爹动，赌转速朴为发朋动机相的1/大2，最雀高达30白00r/昌mi变n，供油绣间隔奇为12直0０，供沸油压叼力较崇稳定梅。（1）、驱工作岔过程—SW盼-O众N后，厚电动臭输油源泵工狱作，割其输仁油压侍力超俊过安甚全阀避开启柴压力50kp易a时，芦低压傻油即厉进入蜘高压毕泵腔面。柴络油机请起动砌运转艘，高瓶压泵拜的驱蝇动轴尤带动肾偏心扫轮旋废转，果柱塞考径向美往复须运动游，产植生吸袄油和变压油岂过程苏。燃需油经内进油夫阀吸竟入泵宋腔（荷该阀脂为片蔑状弹累簧）张，又贞从出臣油球规阀压降出，剧将燃率油压臭入轨驴道腔素，建叠立所或需的与压力烧，多没余的节燃油异经油晒压控叉制阀备和回讨油管迷，流浇回油赢箱。束油泵离偏心翁轮每赵旋转芳一周国，供缝油三社次，奶压力竞均匀艇稳定每输出却，供黑油量鸟和供曾油压外力与份其转李速成馋正比时。少遥量柴蔑油经胀过安痒全阀谁的节印流孔燃进入牺泵的叛内腔啊，进握行自缺身的此润滑电和冷棉却。（2）、被泵组灶仃油熊阀—高压滨泵是授大流剧量输迹出泵丢，在丽怠速俯和小煌负荷半工况例时，诞高压貌油会呼过量碌，过健量油粪将不挎断流伐回油止箱，率加大汽了柴蚕油机验的功爆率损固失。典为此透，高荐压泵李有一太泵组床装有填停油闹电磁橡阀，EC晕U根据朝工况布信号椒（转筝速和匹加速奔踏板鸦信号咳），层使仃蛾油电粮磁阀惕通电砍，其林推杆毯即推秒闭进径油阀见，仃争止泵兄油而抖卸载伞空转傻，只凳有其广他两妄个泵誉组工棉作。富当进性入大错负荷毙工况茂时，眉又自尸动断诵电，股恢复嫂泵油凶。（3）、壳油压欺控制阁阀（PW亩M阀）__演_高压辈泵输奴出管匪道上堤并装慨有电述磁式党油压朴控制胀阀，道球阀轻的推葬杆右护侧有止吸力垦盘，裂作用横于球摸阀上初有两阔个力鸭：一庆为，号弹簧馅力；井二为鼠，线呈圈的桂磁吸跟力，萍它与威高压胳腔的弊油压谦力相脊互争聋斗平累衡。拴关系累式为猛：弹寺簧力拣+磁桨吸力盲>轨抗道油贼压力加—球盾阀关备闭，统不回喷油；示反之唤则开脖启，稠回油笔。其牙工作滑过程渗如下橡：A.如果扇轨道升油压胶超过兼规定港值（14冻0Mp拆a），EC谁U根据舒轨道贱压力引传感孤器的摇反馈涨信号胡，使链油压消控制其阀断田电退查磁而恩开启娇，泄挨掉部第分燃煎油而闷降压垒。B.如果窃轨道忆压力昼低于趣规定偶值，叹油压撑控制劫阀即张通电续生磁购而关穴闭，芳因而风升压泉。C.油压蚀控制币电磁渡阀是对用占糊空比助方式吉控制哭其开漏闭，英不断烂调节手，保建持恒贴定的描轨道核压力价，防奋止油朋压的天波动绘，以晓便精升确的蠢控制乎喷油系量。苍所以秒，又徒称：PW叨M阀。D.压力屠波动割来自册两个警方面犁：一冈为，促变容化式输砍油泵咏的脉威动供柿油；嫌二为盟，喷红油器锐喷油桨时泄深油产丧生的刷压力专脉动屈。2、高册压蓄菠压器隐（轨搞道）算：为一敞个高圆强度详铝合秃金管狡，用哈来存如储高份压油法，抑烟制压肝力脉抄动，警保持度压力取恒定扣，使蚊喷油清计量腊精确望。轨闻道上液装有浩：压谜力限蜜制阀抢、流配量限昨制阀孙、轨坦道压庆力传领感器饺等辅圾助元拥件。（1）、饮压力咳限制亡阁—装于掠通油紧箱的皆回油钱端，梢是溢申流阀挖原理咏，它磨用弹胸簧控昂制锥鸣形阀去门，倾当轨周道压减力超帽过规项定值磁过大沸时（细>14卡0Mp弦a以上），址即打艺开回滑油，滚防止兔油压饺过高盛。（2）、挤流量驶限制削阀—连接铅喷油甘器的惭管道求，也叠是一熄个用愚弹簧炉控制盛的柱趴塞阀祝，用腊来防花止在述非正樱常情瓜况下尾，喷济油器放端大鲜量漏皆泄时蝴，及血时关线断轨猜道出孙油口剃。其群工作赠过程径如下恶：A.喷油该器端兵工作宅正常僵时—喷油主后管翅口压症力瞬抢时下广降，锯柱塞京下移盯，但责不关锤断，底腔内饼燃油冠排出购，使敲喷油柱器端杜获得益补偿厌油压宣，压湿力值惕恢复突。B.喷油威器仃全喷时—柱塞劈燕又上阳移回泻位，露燃油辨从节糟流孔新流出塌补偿弓。C.喷油闸器端悟大量厕漏油五时—压力泽差使泰柱塞拳下移诵，关澡闭管匪口通之道，樱起保论护作锈用。（3）、妈轨道控压力职传感赴器—为半域导体标压敏嚼应变尿电阻县型的政桥式印电路得，感浮受到茶油压饼变量港值后高，放猛大处碑理后选，输凤出O.串5v妻~4预.5振v的随细动电裂压。砖它随耽机检雅测轨替道中委的瞬祸时油纸压力细，将暂变量导压力搂信号凭反馈淡绐EC识U。EC粒U据此辉信号伴，发乒令使后高压从泵的给油压烦控制茂阀投悠入调穿压工禾作，奴进行霸恒压持控制朗。荒（说冶明：车其结框构与随原理倘，与鹊汽油杜机压悠力传泼感器MA遮P类同终，故誉从略扁）3、喷君油器—利用检电脑EC栋U控制茂喷油归时刻从和喷孙油量祖的多纠少。立它由症：喷镜油嘴报、电比磁阀沟、液证压增烂益伺林服系沟统组喝成，缺是“哑间接锣继动妈伺服帖控制烘”的释工作藏原理尿。（1）、劣共轨亩控制汇的喷确油器届工作干原理—传统诱的喷刚油器春是靠忍油压端控制摆喷油诊，由环调压趴弹簧拔关断浅喷油翻嘴。冤高压萌共轨坡喷油驻嘴的厦关断呀，不跌能单蚕纯依臭靠调伏压弹杯簧，夸还须捉依靠园油压拨共同梁关断乳喷油捐嘴，宣电磁黎阀的轿磁吸梦力不猜可能飘直接果吸动矛控制打柱塞浩开启静喷油通，必慎须利清用液允压继菌动伺巷服控妹制。惊此叠即谓抖“间袖接继喘动伺农服控腔制原昏理”答。喷油俯器控医制柱木塞上快的关锄断作夫用力补有两戏个：帐一为舰，弹柏簧力F1；二为键，控眠制油堤腔道彻压力F2。而喷愤油开冠启力蛇为承碍压锥途面上武的油拆压力P，其喷旁油和颠关断脆是这哭三个枯力的醒争斗纤和平铸衡。蔑其工追作过跑程关用系式勺如下贞：（2）、网喷油茅器的避工作区过程巧：A、喷油絮器关维闭—控制绪电磁刺阀OF蛛F，向上辨的磁丝式吸力警消失识，阀聚的铁长芯受晒弹簧钢力的征作用蛋下移港，推何动球勇阀关会闭泄何油孔熟，控界制油姓腔为比轨道垄压力，F1+F2>P，控制杰柱塞盐下移渠，锥菊阀关唇闭，甩仃止墨喷油侦。B、喷油悔器开壁启—控制纷电磁党阀ON，产生圾的磁状吸力肌大于序铁芯悦的弹猎簧力皆，铁作芯上先移，穷泄油单孔的种球阀油打开究，燃愚油从便控制兔油腔摄流入奥上方妹空腔除，并专从上漏方空苹腔流惭回油妖箱。后此时代，F1+F2<P，控制尾柱塞厦上移练，锥耕阀开杏启喷切油。制开启杀时间睡的长虚短，姑决定册于喷允油控笨制的凤脉冲贼宽变竹。C、从回铁油管刘流回延油箱宽的燃趋油，毅除少厅量的掏控制险油液悉外，显还有娇喷油献器柱墓塞副高磨损惩后漏令泄的肆燃油吃。当庆回油袄管回娘油过狠量时炎，说亭明喷画油器兰需要母换新弊了。（三位）、贯共轨数控制材系统赖的各魄种传岸感器衣：该系叼统的重大部酿分传付感器拉，结腰构和迈工作留原理僵及检焦测方县法与蚂汽油牺机电他控喷片射系隐统类抹同，金故从隙略讲渡述：1、曲假轴转斧速和羞转角丽传感柏器SP和曲担轴位劫置传吵感器NE士—为磁漫电式驱传感辽器，箭产生肌交变种电压礼信号错，用扁来决速定曲扣轴的罩转速铃、转秀角和种曲轴盏的位锦置及修各缸匠活塞糠的位仙置。猾曲轴终上的破触发抖齿圈己为60个齿克，一捡个齿碍的对酿应角暖度为穿：36裙0０/6蹄0=秩6０，齿街轮上拍有一圆个缺楼两个陶齿的佩缺口塑，为恨一缸煎上止型点信眠号TD忽C的位遗置，疾产生造不同滑于转腿角的NE信号锯。着吸火间盆隔为=7丛20０/缸数粱。四权缸机解为18赢0０，对累应转检过30个齿油即应郊按工荡作顺轧序喷郊油着泼火。2、凸箩轮轴求转角候传感辅器—凸轮虹轴控快制着扰进、科排气祖门，亮其转晶速为骆曲轴晌的1/扩2，该冬传感独器用络来邦梦助曲灾轴转逮角传鞋感器贯判定据活塞头向上慎时，竞是压氧缩行疾程？扔还是绪排气骨行程填？它套为霍钩尔（HL）式传乳感器蒸，将来一个欠磁铁灭块装邀于转赶轮上冶，每倾转一鬼圈激电励一企次HL片，鼠产生孟一个HL电压跑信号本，提烈示己劲进入倡压缩鼻行程尸，给没电脑EC散U提供玻喷油蚁信号欢。故膝又称把“点萄火相免位传秤感器呼。”3、热阻膜式爹空气晒流量郑计（AF关S）—用来凑精密泊测量纽奉进入幸气缸智的实情际空里气量缘瑞，以剩便决宁定喷冠油量虾的多聪少。掘其结州构和屑工作谁原理剧和汽黄油机愧电喷趁系统述的空茧气流帖量计AF泻S类同卧，故下从略糊。4、水绑温、昏气温繁、油起温传至感器—为负睛温度高系数盲（NT推C）的传合感器楚，输僵出0~安5V的电吨压信毯号给EC梦U，据此痰算出笛修正荒喷油疾量，薪进行碑反馈按控制宏。5、加饺速踏轿板位降置传处感器—为一匆个滑移键式驰电位痛计，洒反映龙司机汗的意饶图和纵扭矩妹大小具的需马求，志产生阵随动遣电压楚信号给EC加U，用来揉决定趟喷油蚊量的掌多少砖。其去原理羞同汽墨油机惕电喷柏系统骄节气荣门位旋置传瘦感器见（TP批S）。6、增压耐器压屈力传姑感器—装于敞进气铸管中败，用冬来测命量进得气管棉增压挡后绝流对压肃力值层的高毫低，哭为压指敏桥抽式传零感器途，原张理同雕汽油掏机压晶力传姿感器潜（Ma施p）怖，以便训控制层废气谊旁通尖阀及蛋时开旅启，丹降低秀涡轮需转速仙，调池节“慌压比揪”的励高低仓，防稀止过聋量增涛压，艺空燃比A/刑F失控强。（逐“压骗比”陕是压倒气机郑出口浊压力PK与进隆口压鱼力P0之比漏值，龟一般兆控制烟在两绪倍左攀左）否。7、百车速职传感耀器—怎装于雹变速卡器输趟出轴策上，篇多为HL式或塔磁电兆式，扇提供索车速崖信号精，以内便EC堆U进行慌逻辑劣控制延。睛8、爬起动蓝信号排—起动鸭机继数电器L线圈网的搭鸟铁电触压信喘号给EC很U，起动承供油宰量即半增加监，使膀混合浇气瞬技时变治浓，餐以利聋于着医火完州爆。掏不必倒再踩沈加速仓踏板绪，进贸行满油负荷备操作慢，即时可顺偶利起五动。（四帅）、眯共轨浆控制紫电脑EC勾U的多里项功费能：共轨神控制遭简化唇了喷励油系栽统的刮机械铜部件斥（如浊：多享组式魂高压圈柱塞律泵、衫离心押式调蛙速器繁等）红，降危低了液柴油坡机的聋故障前率，疗提高样了使手用性务能和盘可靠蜂性。焦它的争电脑EC糖U是智称能化骆的高辫速计佳算机匙，完吹全替棉代了节机械乳控制余所难域以完是成的嫩控制血任务腿，具泊体功盖能如耗下：1、接拼收和岸处理道各种葛传感声器的尝输入及信号臂；2、进浓行起唉动额熟外加宇浓控妈制;感3、进和行共滨轨恒秃压控蝴制;沾4、进姿行喷吧油时泡刻和启喷油辉量及连喷油塔规律推控制;糕5、进窝行稳卖定怠杨速控西制;阀6、进杂行额黎外负玩荷自谢调控如制;硬7、进捕行汽薪车恒旧速行计驶控孟制;胁8、进宋行防吧止超需速运舍转控描制;早9、进雕行突姑变工席况稳靠定控婚制;反10戚、进恐行增棋压器聪压比炭控制猛；神11孤、进缸行废探气再俯循环厨控制皇；滨1血2、进夜行和鹊其他伞网络吵信息罩交换扰控制盼（AT、AB球S等）;默1篇3、进胀行熄佳火断部油控存制;铜14、进壶行防洪盗断厅油控塔制;波15、进跪行故道障报抬警和殖自诊飞控制台。（五滑）、坊共轨桨控制该的各耗种执租行元展件：1、冷封起动末电热气塞—柴油认机冷望态起系动不旬易着证火完消爆，记为改芝善冷裂起动鉴性能完，在王起动饿前用型电热咳塞对能燃烧谁室进位行加澡热，皇它利都用一房诚个电涂开关俭和功死率继跟电器帅形成锡一个匪专门袋的控择制电乳路，坟与电罢脑EC阶U联网羞。因此议，就态具备朗了加运热显脖示和肾自我饲截止般及保既护监杜控的约功能黎（指哨示灯银亮灭漂显示编）。浙电热举塞是拜正温据度系晃数（PT软C）的电狱阻丝塌绕成稀线圈佩状，庄装于艳管中颂并填陈有导厘热性匹好的壤氧化直镁粉窄，通停电后交在4s内温辽度可坊达85住0℃。弓柴油区机着骗火后偿，电背热仍啄继续梢通电3mi争n，可改印善热晓起过仗程燃炎烧条送件，柱减小示了噪龄声和总排放址值。2、增搭压器杜压力乳调节良器—它包送括了敌：电仔动真世空泵计、真紫空电谎磁阀（VS猜V）、真空挥执行票器、壮废气唇旁通津阀，戒形成令一个剧自动票控制民调节什系统置。增压或器压仆力调鸦节器查和EG氏R系统它用唤来调标节增软压器纺在大斑负荷采、高姐转速左时排迹气的城流量叮，防偿止压鼻气机红转速任过高雀，“连压比此”过桨大，刊空燃陆比A/若F失控解，发祸动机吃过热榜，排初气污露染加换大（No迟x加大误）。蛋“压县比”（πκ=Pk/P