浅谈柴油机高压共轨电控燃油喷射技术.doc

浅谈柴油机高压共轨电控燃油喷射技术
郭建樑
大昌汽修专业学校
摘要：柴油机电控高压共轨技术是一种燃油喷射压力与发动机转速无关的供油系统，是在高压泵、压力传感器和电子控制单元（ECU）组成的闭环系统中，将喷油压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，ECU控制喷油器的喷油量，而喷油量的大小取决于公共供油管压力和电磁阀开启时间的长短。
关键词：柴油机共轨喷油压力控制前言：共轨式电控燃油喷射技术通过共轨形成恒定的高压燃油，再将燃油分送到每个喷油器，并借助与集成在每个喷油器上的高速电磁阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时刻、足够的点火能量和最少的污染排放。共轨系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，共轨内燃油压力由压力调节阀控制，可在一定范围内自由设定。
1、柴油机高压共轨电控技术
1.1电控喷射技术
电控柴油喷射系统由传感器、ECU（计算机）和执行机构三部分组成，其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入计算机，与已储存的参数值进行比较，经过处理计算，按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统使柴油机运行状态达到最佳。
该柴油机喷油控制是由发动机转速和加速踏板位置（油门拉杆位置）来决定的。因此，其基本原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信息，首先计算出基本喷油量，然后根据水温、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来自控制位置传感器的信号进行反馈修正，从而确定最佳喷油量。
1.2高压共轨技术
在柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，实验证明，在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物（HC）的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为共轨的技术。共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力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的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于公共供油管压力和HYPERLINK"http://www.cnelc.com/ProductShop/ShowClass.asp?ClassId=12384"\t"_blank"电磁阀开启时间的长短。
共轨式喷油系统于二十世纪90年代中后期才正式进入实用化阶段。高压共轨系统可实现在传统喷油系统中无法实现的功能，其优点有：a、共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。b、可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力（120Mpa～200MPa），可同时控制NOx和微粒物（PM）在较小的数值内，以满足排放要求。c、柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机NOx，又能保证优良的动力性和经济性。d、由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放。由于高压共轨系统具有以上的优点，现在国内外柴油机的研究机构均投入了很大的精力对其进行研究。比较成熟的系统有：德国博世、日本电装、美国康明斯的高压共轨系统等。
2、高压共轨电控燃油系统基本组成
2.1控制系统
控制系统包含了传感器、控制器（发动机电脑）和执行器。电脑是电控共轨燃油系统的核心部分，它根据各传感器的信息进行综合计算，完成各种处理后，求出最佳喷油时间和最合适的喷油量，并且计算出在什么时刻、在多长的时间范围内向喷油器电磁阀发出开启或关闭的指令，从而精确控制发动机的工作过程。图1所示为共轨系统电子控制框图。

2.1.1传感器
在高压共轨电控系统中，除了测定发动机实时运