电控共轨燃油系统：汽车构造

柴油机共轨电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制装置（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。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管，通过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变化的程度，因此，也就减少了传统柴油机的缺陷。电控柴油机供油系统如图2-175所示。ECU控制喷油器的喷油量，其大小取决于燃油轨道（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动共油的原理，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开关的启闭，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，以及最佳的发火时间、足够的能量和最少的污染排放。

图2-175 电控柴油机供油系统

电控柴油机供油系统是通过对柴油机工作中的柴油的喷油量、喷油提前角和喷油压力三个基本量进行控制来达目的。

目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统，日本电装、德国博世和美国福特。如图2-176所示，共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术革命的话，那共轨就可以称为反叛了，因为它背离了传统的柴油机系统而近似于汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪声的新途径。

图2-176 柴油机高压共轨燃油电喷供给系统

电控喷射系统的成熟产品见表2-9

表2-9 电控喷射系统的成熟产品

2.7.6.1 概述

1.时至今日柴油机电喷技术的发展已经历了三个阶段

第一代柴油机电控系统：采用“位置控制”和“时间控制”，供（喷）油压力与传统柴油机相同，称为常规压力电控系统。以电控泵为代表。

第二代柴油机电控系统：采用“时间—压力控制”或“压力控制”，喷油压力较高，称为高压电控系统。以共轨系统为代表。

第三代柴油机电控系统：集“共轨”技术、“时间控制”燃油喷射技术、涡轮增压中冷技术、多气门技术、废气再循环技术、选择性催化还原、过滤器再生技术、压电技术等于一体，以压电式高压共轨系统为代表。

2.电喷柴油机与电喷汽油机比较

对混合气浓度的控制方式不同：汽油机在理论混合气浓度附近工作；柴油机对混合气浓度没有相对固定的要求。

对喷油压力的要求不同：汽油机多点系统压力0.25～0.35MPa，单点系统压力0.07～0.10MPa；而柴油机喷油压力高达100～200MPa，建立更高的喷油压力是重点和难点。

对燃烧过程的控制途径不同：汽油机通过控制点火正时和点火能量来控制；柴油机通过控制喷油正时、喷油持续时间和喷油速率来控制。

柴油喷射的电控执行器复杂：柴油机具有高压、高频、脉动等特点，而且对喷油正时的精度要求很高，这就导致了柴油喷射的电控执行器要复杂得多。

柴油机电控燃油喷射系统形式多样：传统的柴油机具有结构完全不同的系统，形成了柴油喷射系统的多样化。

3.现代柴油机先进技术

“共轨”技术指利用一个“公共油轨”向各缸喷油器供油，油压可独立控制。

“时间控制”燃油喷射技术由ECU控制的高速电磁阀来直接控制供（喷）油的开始与结束时刻。

涡轮增压中冷技术 采用废气涡轮增压，中冷却器冷却（50℃以下）。

多气门技术：每个气缸2个以上气门。

废气再循环技术降低NO_x的排放量。

2.7.6.2 柴油机电控共轨系统的基本原理

柴油机电控元件的功能与布局与电控汽油机类似，博世高压共轨柴油喷射系统原理如图2-177所示。

图2-177 BOSCH高压共轨柴油喷射系统原理图

优点：该系统可通过多次喷射来灵活控制喷油率，实现预喷射和后喷射，在整个速度范围内实现高压喷射，其烟度低，经济性好。

缺点：需要有高压供油泵，系统中许多部件处在高压下工作。

共轨系统的总结：共轨压力反馈控制——高压传感器；喷油量、喷射定时、喷射压力和喷油速率的综合控制；燃烧噪声、排放、动力性和经济性的综合优化控制；系统最复杂、制造成本最高、技术水平最高。

柴油机电控燃油喷射系统的特点如下。

供（喷）油速率和供（喷）油规律：ECU根据转速和负荷信号作为主控信号按预设的程序确定最佳的供（喷）油速率和规律。

喷油压力的控制：ECU以转速和负荷信号作为主控信号，按预设的程序确定最佳的喷油压力，并对喷油压力进行闭环控制。(www.xing528.com)

柴油机低油压保护：ECU根据机油压力传感器信号，当机油压力低时减少供油量，降低转速并报警；当机油压力降到一定值时，切断燃油供给，强制熄火。

增压器工作保护：ECU根据增压压力信号适当调节供（喷）油量，并在增压压力过高或过低时报警。

泵喷嘴电控燃油喷射系统介绍

1.P-T燃油系统

主要特点：是利用燃油泵的供油压力“P”和喷油器的计量时间“T”相互配合，来控制循环供油量。

组成：主油箱、柴油滤清器、P-T燃油泵、P-T喷油器、进油管、回油管等组成，P-T燃油系统示意图如图2-178所示。

2.P-T喷油器

P-T喷油器及其驱动机构结构简图如图2-179所示。

图2-178 P-T燃油系统示意图

图2-179 P-T喷油器及其驱动机构结构简图

3.泵喷嘴电控系统

电控泵喷嘴实物及结构简图如图2-180所示。

图2-180 电控泵喷嘴实物及结构简图

泵喷嘴由驱动部分、压力产生部分、控制部分和喷嘴组成。

4.电控泵喷嘴基本工作原理

泵喷嘴喷油过程：利用收缩活塞将喷射过程分为预喷射和主喷射两个阶段。

利用缓冲活塞控制针阀上升时的升程变化，实现“先缓后急”的理想喷油规律（电控泵喷嘴基本工作原理如图2-181所示）。

图2-181 电控泵喷嘴基本工作原理简图

5.泵喷嘴预回油过程（图2-182）

进油阶段高压腔充满油或高速电磁阀关闭进油通道后，来自进油管的柴油全部经回油管流回燃油箱。除使多余的柴油经回油管流回燃油箱外，还可以冷却泵喷嘴、排除泵油柱塞处泄出的柴油、通过回油管节流孔分离来自进油管内的气泡。

电控柴油机压力燃油共轨器（管）部件和高压柴油管部件简图如图2-183所示。

图2-182 泵喷嘴预回油过程简图

图2-183 高压柴油管部件简图

6.高压共轨系统执行工作情况

其系统工作情况路径是：①电控喷油器根据ECU发出的喷油指令脉冲进行喷油；②喷油始点由指令脉冲起点控制；③喷油量由指令脉冲的宽度控制；④可以实现多次喷射；⑤喷油压力为共轨压力；⑥共轨压力可以由ECU发出的共轨压力指令由高压供油泵控制；⑦共轨压力是闭环控制。电控柴油机燃油喷射系统如图2-184所示。

图2-184 电控柴油机燃油喷射系统

电控柴油机DCR共轨系统的组成如图2-185所示。

图2-185 电控柴油机DCR共轨系统构成示意图