柴油共轨系统讲座

第1页,电控高压共轨系统讲座潍柴动力技术中心 电控组06.7.15,第2页,实现更高效、更清洁的燃烧，是两大世界性问题能源和环境问题对内燃机提出的永远要求。 从八十年代起，随着电控技术的成熟，汽油机传统的机械化油器和机械点火定时机构分别被电控多点汽油喷射系统以及电子点火定时系统所取代。由于对点火定时、喷油量、喷油定时等参数实现了更灵活的控制，其经济性、动力性和排放均有了很大的改善。 对于柴油机，传统的机械供油系统越来越难以满足日趋苛刻的排放法规、经济性以及舒适性的要求，正逐步被功能完善的电控燃油系统取代。除喷油量和喷油定时外，对喷油压力、喷油速率(预喷射量、多次喷射)以及EGR等参数随发动机运行工况进行合理控制，被证明是改善柴油机复杂的排放折衷问题、提高综合性能的有效手段。,前言,第3页,印度，2000年,泰国，2001,第4页,柴油机喷油技术的发展,燃烧过程是柴油机工作的“核心”，而喷油系统对燃烧过程及其工作品质，特别是对排放的污染物种类及数量起着重要的作用。因此，对柴油机喷油系统的研究一直成为研究者们的关注热点。 柴油机喷油技术经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操纵式喷油这两个发展阶段。而现代电控喷油技术的崛起，则应归功于计算机技术和传感检测技术的迅猛发展。目前电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制型。 共轨式电控燃油喷射技术正是属于后者。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动供油的原理，而是通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于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，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。,第5页, 高压喷射或超高压喷射 灵活的喷油压力控制 喷油速率控制：预喷射，分段喷射，快速停油 灵活的喷油定时控制 与运行工况相匹配的喷油量、增压压力和喷油定时 与温度相关的启动油量 与负荷相关的怠速控制 整个产品寿命中的小公差，高精度 为此共轨式电控燃油系统是理想的选择,现代柴油机对燃油系统及其控制装置的要求,第6页,共轨系统的特点,柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特性形状，降低柴油机噪声和大大减少废气的排放量。该技术的主要特点是：采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，益于柴油机燃烧过程的全程优化。采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油嘴间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。高速电磁开关阀频响高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便地实现预喷射、后喷等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放提供了有效手段。系统结构移植方便，适应范围宽，不像其它的几种电控喷油系统，对柴油机的结构形式有专门要求；尤其是高压共轨系统，均能与目前的小型、中型及重型柴油机很好匹配，因而市场前景看好。,第7页,共轨系统的优点,第8页,共轨系统的优点,第9页,共轨系统的优点,第10页,共轨系统的优点,第11页,共轨系统的优点,第12页,电控高压共轨系统构成、工作原理及基本控制方法,第13页,共轨式电控燃油系统构成及其控制技术,燃油系统：高压油泵、共轨管、喷油器、柴滤器、高压油管、低压油管、调压器、燃油箱等电控系统：传感器、执行器、线束、ECU控制技术,第14页,共轨系统的构成,第15页,共轨系统工作原理,第16页,共轨系统,第17页,共轨系统-燃油供油系统,电控共轨燃油系统的组成 1）低压部件 2）高压部件 3） ECU 4）传感器 5）执行器,第18页,共轨系统-高、低压与控制部分,高压部分,低压部分,ECU和传感器,第19页,低压部分,为高压部分提供足够的燃油,第20页,高压部分,产生高压，燃油分配，燃油计量,第21页,燃油粗滤器,第22页,高压油泵,第23页,高压油泵,第24页,高压油泵,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,第25页,高压油泵,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,第26页,高压油泵,第27页,高压油泵,第28页,高压油泵,第29页,共轨系统-燃油供油系统cp3,第30页,共轨系统-燃油供油系统cp3,第31页,共轨系统-燃油供油系统cp3,第32页,共轨系统-燃油供油系统cp3,第33页,ECU信息处理路径,第34页,第35页,共轨管,共轨管的作用：存储高压 抑止因油泵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,第36页,流量限制阀,阻止喷油器常开（喷油器失控）发生泄漏故障时的保护处理,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。,第37页,压力限制阀,确保共轨中的压力失控后不会超压机械溢流阀原理,第38页,激活减震器,第39页,共轨系统,第40页,BOSCH共轨系统,第41页,共轨传感器,第42页,传感器类型,第43页,曲轴转速传感器,原理：电磁感应功能：1、曲轴（发动机）转速2、曲轴上止点位置,第44页,曲轴转速传感器,齿圈,电压信号,整形后信号,第45页,凸轮轴相位传感器,原理：电磁感应相位确定：采用（n+1）齿定位,第46页,温度传感器,第47页,温度传感器,负温度系数热敏电阻(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的 灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。,第48页,加速踏板传感器,第49页,压力传感器,传感器有：大气压力、进气压力、机油压力、轨压等,R1,R1,R2,原理：R P（比压）由于电阻受温度的影响，附加一与测压应变片垂直的应变片R2来补尝温度对阻值的影响,第50页,轨压传感器,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,压力变化皮膜上的金属层形状变化（1500bar1mm）电阻变化电阻桥上的电压变化（070mv 0.54.5v）,第51页,共轨执行器,第52页,电控喷油器,工作原理1）电磁阀断电：球阀关闭控制腔压力针阀弹簧压力 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 0.1ms0.3ms (喷油速率控制的要求),第53页,电控喷油器