柴油机蓄压式共轨喷油.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,柴油机蓄压式共轨喷油系统ECD-CR,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：,Common Rail,（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”（,Diesel Accmulator Fuel-injection System Common Rail,）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,1/201/10,，只占曲轴转角的,15,30,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,360,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,1620,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/,）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,8,，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,v,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/,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,柴油机蓄压式共轨喷油系统,ECD-CR,（,BOSCH,）,（二）、高压油路,高压泵、高压蓄压器（轨道）、轨道压力传感器、压力限制阀、流量限制阀、喷油器1,、高压泵：为三腔径向柱塞油泵，快速的向蓄压器稳定供油，保持轨道,油压为,140Mpa,喷油时燃油不再压缩，保持恒压喷油它用齿轮、链条或齿形皮带驱动，转速为发动机的,1/2,，最高达,3000r/min,，供油间隔为,120,，供油压力较稳定1,）、工作过程,SW-ON,后，电动输油泵工作，其输油压力超过安全阀开启压力,50kpa,时，低压油即进入高压泵腔柴油机起动运转，高压泵的驱动轴带动偏心轮旋转，柱塞径向往复运动，产生吸油和压油过程。

燃油经进油阀吸入泵腔（该阀为片状弹簧），又从出油球阀压出，将燃油压入轨道腔，建立所需的压力，多余的燃油经油压控制阀和回油管，流回油箱油泵偏心轮每旋转一周，供油三次，压力均匀稳定输出，供油量和供油压力与其转速成正比少量柴油经过安全阀的节流孔进入泵的内腔，进行自身的润滑和冷却2,）、泵组仃油阀,高压泵是大流量输出泵，在怠速和小负荷工况时，高压油会过量，过量油将不断流回油箱，加大了柴油机的功率损失为此，高压泵有一泵组装有停油电磁阀，,ECU,根据工况信号（转速和加速踏板信号），使仃油电磁阀通电，其推杆即推闭进油阀，仃止泵油而卸载空转，只有其他两个泵组工作当进入大负荷工况时，又自动断电，恢复泵油3,）、油压控制阀（,PWM,阀）,_,高压泵输出管道上并装有电磁式油压控制阀，球阀的推杆右侧有吸力盘，作用于球阀上有两个力：一为，弹簧力；二为，线圈的磁吸力，它与高压腔的油压力相互争斗平衡关系式为：弹簧力+磁吸力轨道油压力球阀关闭，不回油；反之则开启，回油其工作过程如下：,A.,如果轨道油压超过规定值（,140Mpa,），,ECU,根据轨道压力传感器的反馈信号，使油压控制阀断电退磁而开启，泄掉部分燃油而降压。

B.,如果轨道压力低于规定值，油压控制阀即通电生磁而关闭，因而升压C.,油压控制电磁阀是用占空比方式控制其开闭，不断调节，保持恒定的轨道压力，防止油压的波动，以便精确的控制喷油量所以，又称：PWM阀D.,压力波动来自两个方面：一为，变容式输油泵的脉动供油；二为，喷油器喷油时泄油产生的压力脉动2,、高压蓄压器（轨道）：,为一个高强度铝合金管，用来存储高压油，抑制压力脉动，保持压力恒定，使喷油计量精确轨道上装有：压力限制阀、流量限制阀、轨道压力传感器等辅助元件1,）、压力限制阁,装于通油箱的回油端，是溢流阀原理，它用弹簧控制锥形阀门，当轨道压力超过规定值过大时（,140Mpa以上,），即打开回油，防止油压过高2,）、流量限制阀,连接喷油器的管道，也是一个用弹簧控制的柱塞阀，用来防止在非正常情况下，喷油器端大量漏泄时，及时关断轨道出油口其工作过程如下：,A.,喷油器端工作正常时,喷油后管口压力瞬时下降，柱塞下移，但不关断，腔内燃油排出，使喷油器端获得补偿油压，压力值恢复B.,喷油器仃喷时,柱塞又上移回位，燃油从节流孔流出补偿C.,喷油器端大量漏油时,压力差使柱塞下移，关闭管口通道，起保护作用。

3,）、轨道压力传感器,为半导体压敏应变电阻型的桥式电路，感受到油压变量值后，放大处理后，输出,O.5v4.5v,的随动电压它随机检测轨道中的瞬时油压力，将变量压力信号反馈绐,ECU,ECU,据此信号，发令使高压泵的油压控制阀投入调压工作，进行恒压控制说明：其结构与原理，与汽油机压力传感器,MAP,类同，故从略）,3,、喷油器,利用电脑,ECU,控制喷油时刻和喷油量的多少它由：喷油嘴、电磁阀、液压增益伺服系统组成，是“间接继动伺服控制”的工作原理1,）、共轨控制的喷油器工作原理,传统的喷油器是靠油压控制喷油，由调压弹簧关断喷油嘴高压共轨喷油嘴的关断，不能单纯依靠调压弹簧，还须依靠油压共同关断喷油嘴，电磁阀的磁吸力不可能直接吸动控制柱塞开启喷油，必须利用液压继动伺服控制此即谓“间接继动伺服控制原理”喷油器控制柱塞上的关断作用力有两个：一为，弹簧力,F,1,；二为，控制油腔道压力,F,2,而喷油开启力为承压锥面上的油压力,P,，其喷油和关断是这三个力的争斗和平衡其工作过程关系式如下：,（,2,）、喷油器的工作过程：,A,、喷油器关闭,控制电磁阀,OFF,，向上的磁吸力消失，阀的铁芯受弹簧力的作用下移，推动球阀关闭泄油孔，控制油腔为轨道压力，,F,1,+F,2,P,，控制柱塞下移，锥阀关闭，仃止喷油。

B,、喷油器开启,控制电磁阀,ON,，产生的磁吸力大于铁芯的弹簧力，铁芯上移，泄油孔的球阀打开，燃油从控制油腔流入上方空腔，并从上方空腔流回油箱此时，,F,1,+F,2,60,）、转速信号,SP,（,1500r/min,）、加速踏板位置信号（,20%,）、空气流量信号,AFS,（稀态）等参数，确认是中等负荷工况，使真空电磁阀,VSV,以占空比的方式，断续导通真空管道，执行器膜片适量的吸开,EGR,阀，适量的废气即被吸入气缸END！,。