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高壓共軌系統(tǒng)的工作原理？

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2022-08-26

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1，柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機具有基本相同的結(jié)構(gòu)，都有氣缸體、氣缸蓋、活塞、氣門、曲柄、曲軸、凸輪軸和飛輪等。但前者用壓燃柴油做功，后者用點燃汽油做功，一個 “壓燃” 一個 “點燃”，就是兩者的根本區(qū)別點。汽油機的燃料是在進氣行程中與空氣混合后進入氣缸，然后被火花塞點燃做功；柴油機的燃料則是在壓縮行程接近終了時直接噴入氣缸，在壓縮空氣中被壓燃而做功。這個區(qū)別造成了柴油機在燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有其自己的特點。柴油機的燃料噴射系統(tǒng)是由噴油泵、噴油器、高壓油管及一些附屬輔助件組成。柴油機燃料輸送的簡單過程：輸油泵將柴油送到濾清器，過濾后進入噴油泵（為了保證充足的燃料并保持一定的壓力，要求輸油泵的供油量比噴油泵的需要量要大得多，多余的柴油就經(jīng)低壓管回到油箱，其他部分柴油被噴油泵壓縮至高壓）經(jīng)過高壓油管進入噴油器直接噴入氣缸燃燒室中壓燃。 2，現(xiàn)代汽車柴油機一般采用電控噴射、共軌及渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪聲和煙度等方面已取得重大突破，達到了汽油機的水平，而且相比汽油機更環(huán)保。目前國外輕型汽車用柴油機日益普遍，奔馳、大眾、寶馬、雷諾以及沃爾沃等歐洲名牌車都有采用柴油發(fā)動機的車型，我國奧迪、捷達等轎車上也有使用。在電控噴射方面柴油機與汽油機的主要差別是汽油機的電控噴射系統(tǒng)只是控制空燃比，柴油機的電控噴射系統(tǒng)則是通過控制噴油時間來調(diào)節(jié)輸出的大小，而柴油機噴油控制是由發(fā) 動機的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置（油門拉桿位置）來決定的。因此，基本工作原理是計算機根據(jù) 轉(zhuǎn)速傳感器和油門位置傳感器的輸入信號，首先計算出基本噴油量，然后根據(jù)冷卻液溫度、進氣溫度、進氣壓力等傳感器的信號進行修正，再與來自控制套位置傳感器的信號進行反饋修正，確定最佳的噴油量。電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。其任務(wù)是對噴油系統(tǒng)進行電子控制，實現(xiàn)對噴油量以及噴油定時隨運行工況的實時控制。采用轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等傳感器，將實時檢測的參數(shù)同步輸入計算機，與已儲存的參數(shù)值進行比較，經(jīng)過處理、計算，按照最佳值對噴油泵、廢氣再循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機構(gòu)進行控制，驅(qū)動噴油系統(tǒng)，使柴油機運轉(zhuǎn)狀態(tài)達到最佳。共軌技術(shù)，在汽車柴油機中，高速運轉(zhuǎn)使柴油噴射過程的時間只有千分之幾秒，實驗證明，在噴射過程中高壓油管各處的壓力是隨時間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動，使實際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。油管內(nèi)的壓力波動有時還會在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達到令噴油器的針閥開啟的壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象。由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳氫化合物（HC）的排放量，油耗增加。此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，在低轉(zhuǎn)速區(qū)域尤其容易產(chǎn)生上述現(xiàn) 象，嚴重時不僅噴油不均勻，而且會發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。為了解決柴油機這個燃油壓力變化的缺陷，現(xiàn)代柴油機采用了一種稱 “共軌” 的技術(shù)。共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和 ECU 組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管（共軌管），通過對公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。 ECU 控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于公共供油管壓力和電磁閥開啟時間的長短。高壓共軌系統(tǒng)可實現(xiàn)在傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)中無法實現(xiàn)的功能，其優(yōu)點有以下幾點： 1）共軌系統(tǒng)中的噴油壓力柔性可調(diào)，對不同工況可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu) 化柴油機綜合性能。 2）可獨立地柔性控制噴油正時，配合高的噴射壓力（120 ～ 200MPa），可同時控制 NOx 和煙度（PM）在較小的數(shù)值內(nèi)，以滿足排放要求。 3）柔性控制噴油速率變化，實現(xiàn)理想噴油規(guī)律，容易實現(xiàn)預(yù)噴射和多次噴射，既可降低柴油機 NOx，又能保證優(yōu)良的動力性和經(jīng)濟性。 4）由電磁閥控制噴油，其控制精度較高，高壓油路中不會出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn) 象，因此在柴油機運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)噴油量變動小，各缸供油不均勻可得到改善，從而減輕柴油機的振動和降低排放。 3，高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)主要由電控單元、高壓油泵、蓄壓器（共軌管）、電控噴油器以及各種傳感器等組成。低壓燃油泵將燃油輸入高壓油泵，高壓油泵將燃油加壓送入高壓油軌（蓄壓器），高壓油軌中的壓力由電控單元根據(jù)共軌壓力傳感器測量的油軌壓力以及需要進行調(diào)節(jié)，高壓油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過高壓油管，根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)，由電控單元從預(yù)設(shè)的 MAP 圖中確定合適的噴油定時、噴油持續(xù)期，由電液控制的電子噴油器將燃油噴入氣缸。（1）高壓油泵高壓油泵供油量的設(shè)計準則是必須保證在任何情況下的柴油機的噴油量與控制油量之和的需求以及起動和加速時的油量變化的需求。由于共軌系統(tǒng)中噴油壓力的產(chǎn)生與燃油噴射過程無關(guān)，且噴油正時也不由高壓油泵的凸輪來保證，因此高壓油泵的壓油凸輪可以按照峰值轉(zhuǎn)矩最低、接觸應(yīng)力最小和最耐磨的設(shè)計原則來設(shè)計凸輪。博世公司采用由柴油機驅(qū)動的三缸徑向柱塞泵來產(chǎn)生高達 135MPa 的壓力。該高壓油泵在每個壓油單元中采用了多個壓油凸輪，使其峰值轉(zhuǎn)矩降低為傳統(tǒng)高壓油泵的 1 / 9，負荷也比較均勻，降低了運行噪聲。該系統(tǒng)中高壓共軌腔中的壓力的控制是通過對共軌腔中燃油的放泄來實現(xiàn)的，為了減小功率損耗，在噴油量較小的情況下，將關(guān)閉三缸徑向柱塞泵中的一個壓油單元使供油量減少。日本電裝公司的 ECD-U2 高壓油泵采用了一個三作用凸輪的直列泵來產(chǎn)生高壓。該高壓油泵對油量的控制采用了控制低壓燃油有效進油量的方法，該方法使高壓油泵不產(chǎn)生額外的功率消耗，但需要確定控制脈沖的寬度和控制脈沖與高壓油泵凸輪的相位關(guān)系，控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。其基本原理： 1）柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔。 2）柱塞上行，但控制閥中尚未通電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油經(jīng)控制閥流回低壓腔。 3）在達到供油量定時時，控制閥通電，使之關(guān)閉，回流油路被切斷，柱塞腔中的燃油被壓縮，燃油經(jīng)出油閥進入高壓油軌。利用控制閥關(guān)閉時間的不同，控制進入高壓油軌的油量的多少，從而達到控制高壓油軌壓力的目的。 4）凸輪經(jīng)過最大升程后，柱塞進入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低，出油閥關(guān)閉，停止供油，這時控制閥停止供電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油進入柱塞腔，從而進入下一個循環(huán)。（2）高壓油軌（共軌管）共軌管將供油泵提供的高壓燃油分配到各噴油器中，起到了蓄壓器的作用。它的容積應(yīng)削減高壓油泵的供油壓力波動和每個噴油器由噴油過程引起的壓力振蕩，使高壓油軌中的壓力波動控制在 5MPa 之下。: 回答者：ccgh

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