柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的研究畢業(yè)論(編輯修改稿)
2025-07-12 07:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 遼寧省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)電系畢業(yè)論文 8 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)油軌壓力傳感器測量的油軌壓力以及需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，高壓油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過高壓油管，根據(jù)機(jī)器的運(yùn)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。 、高壓油泵 高壓油泵的供油量的設(shè)計準(zhǔn)則是必須保證在任何情況下的柴油機(jī)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)生于燃油噴射過程無關(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扭矩最低、接觸應(yīng)力最小和最耐磨的設(shè)計原則來設(shè)計凸輪。 圖 高壓油泵的原理圖 a ： 柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔； b： 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； c ： 在達(dá)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(jìn)入高壓油軌。利用控制閥關(guān)閉時間的不同，控制遼寧省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)電系畢業(yè)論文 9 進(jìn)入高壓油軌的油量的多少，從而達(dá)到控制高壓油軌壓力的目的； d ： 凸輪經(jīng)過最大升程后，柱塞進(jìn)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(jìn)入柱塞腔進(jìn)入下一個循環(huán)。 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。 、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，起蓄壓器的作用， ECDU2 系統(tǒng)的共軌管如圖 4 所示。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震蕩，使高壓油軌中的壓力波動控制在 5Mpa 之下。但其容積又不能太大，以保證共軌有足夠的壓力響應(yīng)速度以快速跟蹤柴油機(jī)工況的變化。 ECDU2 系統(tǒng)的高壓泵的最大循環(huán)供油量為 600 毫升，共軌管容積為 94000 毫升。 高壓共軌管上還安裝了壓力傳感器、液流緩沖器（限流器）和壓力限制器。壓力傳感器向 ECU 提供高壓油軌的 壓力信號；液流緩沖器（限流器）保證在噴油器出現(xiàn)燃油漏泄故障時切斷向噴油器的供油，并可減小共軌和高壓油管中的壓力波動；壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時，迅速將高壓油軌中的壓力進(jìn)行放泄。 圖 共軌管結(jié)構(gòu)圖 遼寧省交通高等專科學(xué)校機(jī)電系畢業(yè)論文 10 、電控噴油器 電控噴油器是共軌式燃油系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復(fù)雜的部件，它的作用根據(jù) ECU 發(fā)出的控制信號，通過控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時、噴油量和噴油率噴入柴油機(jī)的燃燒室。 圖 噴 油器結(jié)構(gòu)圖 BOSCH 和 ECDU2 的電控噴油器的結(jié)構(gòu)基本相似，都是由于傳統(tǒng)噴油器相似的噴油嘴、控制活塞、控制量孔、控制電磁閥組成，圖 5 為 BOSCH 的電控噴油器結(jié)構(gòu)圖。在電磁閥不通電時，電磁閥關(guān)閉控制活塞頂部的量孔 A ，高壓油軌的燃油壓力通過量孔 Z 作用在控制活塞上，將噴嘴關(guān)閉；當(dāng)電磁閥通電時，量孔 A 被打開，控制室的壓力迅速降低，控制活塞升起，噴油器開始噴油；當(dāng)電磁閥關(guān)閉時，控制室的壓力上升，控制活塞下行關(guān)閉噴油器完成噴油過程。 為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的噴油形狀，需對噴油器進(jìn)行合理的 優(yōu)化設(shè)計。控制室的容積的大小決定了針閥開啟時的靈敏度，控制室的容積太大，針閥在噴油結(jié)束時不能實(shí)現(xiàn)快速的斷油，使后期的燃油霧化不良；控制室容積太小，不能給針閥提供足遼寧省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)電系畢業(yè)論文 11 夠的有效行程，使噴射過程的流動阻力加大，因此對控制室的容積也應(yīng)根據(jù)機(jī)型的最大噴油量合理選擇。 控制量孔 A 、 Z 的大小對噴油嘴的開啟和關(guān)閉速度及噴油過程起著決定性的影響。雙量孔閥體的三個關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)是進(jìn)油量孔、回油量孔和控制室，它們的結(jié)構(gòu)尺寸對噴油器的噴油性能影響巨大。回油量孔與進(jìn)油量孔的流量率之差及控制室的容積決定了噴油嘴針閥的開啟速度， 而噴油嘴針閥的關(guān)閉速度由進(jìn)油量孔的流量率和控制室的容積決定。進(jìn)油量孔的設(shè)計應(yīng)使噴油嘴針閥有足夠的關(guān)閉速度，以減少噴油嘴噴射后期霧化不良的部分。 此外噴油嘴的最小噴油壓力取決于回油量孔和進(jìn)油量孔的流量率及控制活塞的端面面積。這樣在確定了進(jìn)油量孔、回油量孔和控制室的結(jié)構(gòu)尺寸后，就確定了噴油嘴針閥完全開啟的穩(wěn)定、最短噴油過程，同時就確定了噴油嘴的穩(wěn)定最小噴油量?？刂剖胰莘e的減少可以使針閥的響應(yīng)速度更快，使燃油溫度對噴嘴噴油量的影響更小。 但控制室的容積不可能無限制減少，它應(yīng)能保證噴油嘴針閥的升程以使針 閥完全開啟。兩個控制量孔決定了控制室中的動態(tài)壓力，從而決定了針閥的運(yùn)動規(guī)律，通過仔細(xì)調(diào)節(jié)這兩個量孔的流量系數(shù)，可以產(chǎn)生理想的噴油規(guī)律。 由于高壓共軌噴射系統(tǒng)的噴射壓力非常高，因此其噴油嘴的噴孔截面積很小，如 BOSCH 公司的噴油嘴的噴孔直徑為 ，在如此小的噴孔直徑和如此高的噴射壓力下，燃油流動處于極端不穩(wěn)定狀態(tài)，油束的噴霧錐角變大，燃油霧化更好，但貫穿距離變小，因此應(yīng)改變原柴油機(jī)進(jìn)氣的渦流強(qiáng)度、燃燒室結(jié)構(gòu)形狀以確保最佳的燃燒過程。 對于噴油器電磁閥，由于共軌系統(tǒng)要求它有足夠的開啟速 度，考慮到預(yù)噴射是改善柴油機(jī)性能的重要噴射方式，控制電磁閥的響應(yīng)時間更應(yīng)縮短。 、高壓油管 高壓油管是連接共軌管和電控噴油器的通道，它應(yīng)有足夠的燃油流量減小燃油流動時的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動較小，能承受高壓燃油的沖擊作用，且起動時共軌中的壓力能很快建立。各缸高壓油管的長度應(yīng)盡量相等，使柴油機(jī)每一個噴油器有相同的噴油壓力，從而減少發(fā)動機(jī)各缸之間噴油量的偏差。各高壓油管應(yīng)盡可能短，使從共軌到噴油嘴的壓力損失最小。 遼寧省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)電系畢業(yè)論文 12 圖 BOSCH 公司的 CR 共軌系統(tǒng) 圖 德國 BOSCH 公司的 CR共軌系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖 遼寧省交通高等專科學(xué)校機(jī)電系畢業(yè)論文 13 4 共軌系統(tǒng)與柴油噴射系統(tǒng)的區(qū)別 共軌系統(tǒng)與之前以凸輪軸驅(qū)動的柴油噴射系統(tǒng)不同，共軌式柴油噴射系統(tǒng)將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開。電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油器，燃油軌中的燃油壓力由一個徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。共軌中的燃油壓力由一個電磁壓力調(diào)節(jié)閥控制，根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作需要進(jìn)行連續(xù)壓力調(diào)節(jié)。電控單元作用于噴油器電磁閥上的脈沖信號控制燃油 的噴射過程。噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開啟時間的長短，及噴油嘴液體流動特性。 燃油噴射壓力是柴油發(fā)動機(jī)的重要指標(biāo)，因?yàn)樗?lián)系著發(fā)動機(jī)的動力、油耗、排放等。目前，共軌柴
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