共轨系统工作原理及控制.ppt

柴油机高压共轨系统构成 工作原理及基本控制方法 共轨式电控燃油系统构成及其控制技术 燃油系统 油泵 共轨 喷油器 调压器电控系统 传感器 线束 ECU控制技术 高压共轨电控燃油系统的构成 高压共轨电控柴油机 1998年进入批量生产 当年产量为18万套 1999年上升至38万套 2000年的计划产量是80万套 1998年该系统的喷油压力为1350bar 2000年该系统的喷油压力达到1800 2000bar 一 BOSCH高压共轨系统 SAE1999 01 0191 共轨燃油系统的组成1 低压部件2 高压部件3 ECU4 传感器5 执行器 1 油箱 在任意工况下保持0 3bar压力 合适的开孔或安全阀2 低压油管 钢管 或带助燃剂的钢编织铠装柔性油管 放热保护措施3 输油泵 电控 或齿轮泵带粗滤器4 过滤器 高压泵过滤 避免泵等敏感元件出现早期磨损 1 低压部分 为高压部分提供足够的燃油 必须定期从集水腔中放水 输油泵 向高压泵提供足够燃油 在任何工况下在必要的压力下贯穿于整个寿命周期 电子输油泵 标准型 永磁电机驱动 仅用于轿车和轻型商用车 负责供油 在紧急情况下中断供油 在线泵 箱外安装在箱泵 箱内安装齿轮式燃油泵 机械驱动 用于轿车 商用车 非道路机动车 2 高压部分 产生高压 燃油分配 燃油计量 3套泵油柱塞 每转3次供油 连续产生高压低的峰值驱动力矩 16Nm 分配泵的1 9 1350bar 90 机械效率 3 8kW 传动比 1 2或2 3 BOSCH高压泵控制原理 停油阀 关闭泵油组件 粗调 降低油泵功率消耗 内压控制阀 电控溢流阀 连续调节压力 可安装在泵上 也可分开安装 共轨压力控制的关键执行器 内压控制阀 高压溢流阀原理 两个控制回路电子控制回路 共轨中的可变平均压力控制机械控制回路 高频压力波动的快速响应补偿控制 共轨压力 电磁力 弹簧力电枢电流PWM波占空比 1KHz 抑止干扰运动或共轨内的压力波动 共轨的作用 存储高压抑止因供油和喷油而产生的波动 内压控制阀和限流器可根据具体情况选装 压力变化皮膜上的金属层形状变化 1500bar 1mm 电阻变化电阻桥上的电压变化 0 70mv 0 5 4 5v 精确测量对系统有效运行至关重要测量精度为满量程的2 瞬时响应要求高一旦损坏 必须起用应急备份功能 按设定值替代 共轨压力传感器 共轨系统中最关键的传感器 确保共轨中的压力失控后不会超压机械溢流阀原理1350bar可靠关闭 大于允许短时超过1500bar 阻止喷油器常开 喷油器失控 少量泄漏故障时的保护处理1350bar可靠关闭 大于允许短时超过1500bar 通过柱塞移动的排油量来补偿喷油量 而不是通过节流孔 孔很小 喷油结束时 柱塞停止移动 但并没有靠在密封面上关闭出油口 弹簧将它压回静止位置 燃油从节流孔流出 设计上确保 即使最大油量 柱塞也能回到原位 油量过大 柱塞被推至出油口密封面 关闭出油口 少量泄漏 柱塞无法回到原位 几次喷油之后 柱塞封住出油口 BOSCH高压共轨喷油器 电磁阀 液力系统 喷油嘴 回油管 球阀 进油口 电磁阀 插座 泻油孔 进油孔 控制腔 柱塞 进油槽 针阀 衔铁 针阀弹簧 1 电磁阀断电 球阀关闭控制强压力 针阀弹簧压力 针阀腔压力针阀关闭 不喷射2 电磁阀通电 球阀开启 泻油孔泻油控制腔压力 针阀弹簧压力 针阀腔压力针阀抬起 喷射 针阀腔 针阀抬起速度取决于泻油孔与进油孔的流量差针阀关闭速度取决于进油孔流量 喷射响应 电磁阀响应 液力系统响应一般应为0 1ms 0 3ms 喷油速率控制的要求 工作原理 几个关键参数 共轨油压波动 共轨容积的选择 ECD U2高压共轨系统 1985年着手研制 1999年产量是3万套 已在匈牙利建立工厂 生产适合轿车的ECD U2P共轨系统 1999年8月 月产量1500台供给欧洲市场 应用机型 日野的J08C 五十铃的6HK1TC 在三菱 日产的柴油机中也有应用 最大喷射压力1200bar 1985年开始研制ECD U2高压共轨系统1999年年产30 000台21世纪新一代净化柴油机的燃油系统 日本电装公司世界著名的油泵油嘴公司 ECD U2系统具有广阔的适用范围 最大喷油压力150MPa最大喷油量250mm3 次U2P特别适用轿车发动机 其最大喷油量100mm3 次 ECD U2系统构成 初期采用三通阀结构 但应用中存在过多的泄漏 已废止 现采用二通阀 ECD U2喷油器工作原理 ECD U2喷油器结构 喷油器中的信号谱 ECD U2油泵供油控制原理剖面图 柱塞下行 断电 电磁阀开启 从油箱抽油柱塞上行预行程 不通电 无压缩 部分燃油压回油箱柱塞压缩行程 在上止点的某个时刻 通电 阀关闭 剩余燃油压到高压油管通电越早 供应燃油越多 供油控制 通电提前角控制 效率很高 控制更简单 ECD U2油泵 LOCUS高压共轨系统 LOCUS高压油泵 LOCUS高压共轨喷油器 电磁阀 液力系统 喷油嘴 液力平衡阀结构 减小运动质量 快速响应控制 减小喷嘴密封处的撞击应力 喷油器驱动及预喷射 喷油量计量 压力 时间方式 喷嘴开启所允许的最小脉冲宽度取决于喷油器总成的液力响应滞后时间 当共轨压力为200bar 1600bar 响应滞后时间为0 4ms 0 2ms 喷油量循环变动 共轨压力在1200bar以内时 循环供油标准偏差在0 3mm3以内 供油离散度较好 共轨系统传感器 增压压力传感器加速踏板传感器凸轮轴转速传感器 1 共轨式电控喷油器研究 快速响应电磁阀 液力系统 天津大学高压共轨喷油器 1 共轨式电控喷油器研究 快速响应电磁阀的研究 球阀结构示意图 电磁铁 控制阀 P P Q 喷油器质量检测 1 Injectorundertest2 Variabl