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(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(cè)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(guò)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(shí)、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(jì)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(dòng)和加速時(shí)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(guò)程無(wú)關(guān)，且噴油正時(shí)也不由高壓油泵的凸輪來(lái)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(jì)原則來(lái)設(shè)計(jì)凸輪。 圖 高壓油泵的原理圖 a ： 柱塞下行，控制閥開(kāi)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(kāi)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(shí)時(shí)，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(shí)間的不同，控制遼寧省交通高等專科學(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(guò)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(shí)控制閥停止供電，處于開(kāi)啟狀態(tài)，低壓燃油進(jìn)入柱塞腔進(jìn)入下一個(gè)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(dòng)和每個(gè)噴油器由噴油過(guò)程引起的壓力震蕩，使高壓油軌中的壓力波動(dòng)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(hào)；液流緩沖器（限流器）保證在噴油器出現(xiàn)燃油漏泄故障時(shí)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(dòng)；壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時(shí)，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(hào)，通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時(shí)、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(shí)，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(guò)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(shí)，量孔 A 被打開(kāi)，控制室的壓力迅速降低，控制活塞升起，噴油器開(kāi)始噴油；當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，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(guò)程。 為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的噴油形狀，需對(duì)噴油器進(jìn)行合理的 優(yōu)化設(shè)計(jì)?？刂剖业娜莘e的大小決定了針閥開(kāi)啟時(shí)的靈敏度，控制室的容積太大，針閥在噴油結(jié)束時(shí)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(guò)程的流動(dòng)阻力加大，因此對(duì)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(duì)噴油嘴的開(kāi)啟和關(guān)閉速度及噴油過(guò)程起著決定性的影響。雙量孔閥體的三個(gè)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(duì)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(kāi)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(jì)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(kāi)啟的穩(wěn)定、最短噴油過(guò)程，同時(shí)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(duì)噴嘴噴油量的影響更小。 但控制室的容積不可能無(wú)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(kāi)啟。兩個(gè)控制量孔決定了控制室中的動(dòng)態(tài)壓力，從而決定了針閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)這兩個(gè)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(dòng)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?cè)裼蜋C(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(guò)程。 對(duì)于噴油器電磁閥，由于共軌系統(tǒng)要求它有足夠的開(kāi)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(shí)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(dòng)時(shí)的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)較小，能承受高壓燃油的沖擊作用，且起動(dòng)時(shí)共軌中的壓力能很快建立。各缸高壓油管的長(zhǎng)度應(yīng)盡量相等，使柴油機(jī)每一個(gè)噴油器有相同的噴油壓力，從而減少發(fā)動(dòng)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。 遼寧省交通高等專科學(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(guó) BOSCH 公司的 CR共軌系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖 遼寧省交通高等?？茖W(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(dòng)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(guò)程彼此完全分開(kāi)。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(gè)徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)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(gè)電磁壓力調(diào)節(jié)閥控制，根據(jù)發(fā)動(dòng)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(hào)控制燃油 的噴射過(guò)程。噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短，及噴油嘴液體流動(dòng)特性。 燃油噴射壓力是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的重要指標(biāo)，因?yàn)樗?lián)系著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、油耗、排放等。目前，共軌柴
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