現(xiàn)代小型乘用汽車(chē)柴油機(jī)電控高壓共軌噴油系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-23 02:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 都有燃油流過(guò)。調(diào)壓閥有2個(gè)調(diào)節(jié)回路：低速電調(diào)節(jié)回路，用于調(diào)整共軌中可變化的平均壓力值；高速機(jī)械液壓調(diào)節(jié)回路，用于補(bǔ)償高頻壓力波動(dòng)。共軌或高壓泵出口處的高壓燃油通過(guò)高壓油進(jìn)口作用在調(diào)壓閥上。由于無(wú)電流的電磁線圈不產(chǎn)生作用力，燃油的高壓力大于彈簧力，調(diào)壓閥打開(kāi)。根據(jù)供油量的大小，調(diào)壓閥調(diào)整打開(kāi)的開(kāi)度。該彈簧是按最大壓力約10MPa設(shè)計(jì)的。如果要提高高壓回路中的壓力，就必須在彈簧力的基礎(chǔ)上再建立電磁力。當(dāng)電磁力和彈簧力與燃油高壓力達(dá)到平衡時(shí)，調(diào)壓閥停留在某個(gè)開(kāi)啟位置，燃油壓力保持不變。泵油量的變化和燃油從噴油器中噴出時(shí)，調(diào)壓閥通過(guò)不同的開(kāi)度予以補(bǔ)償。電磁閥的電磁力與控制電流成正比，而控制電流的變化通過(guò)脈寬調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。脈寬的調(diào)制頻率為1kHz，可避免銜鐵銷(xiāo)的運(yùn)動(dòng)干擾共軌中的壓力波動(dòng)。⑶共軌共軌的任務(wù)是存儲(chǔ)高壓燃油,高壓泵的供油和噴油所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)由共軌的容積進(jìn)行緩沖。在輸出較大燃油量時(shí)，所有汽缸共用的共軌壓力也應(yīng)保持恒定，從而確保噴油器打開(kāi)時(shí)噴油壓力不變。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝條件不同，帶流量限制器（選裝件）、共軌壓力傳感器、調(diào)壓閥和限壓閥的共軌（圖1圖18）可進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。共軌中通常注滿了高壓燃油，充分利用高壓對(duì)燃油的壓縮來(lái)保持存儲(chǔ)壓力，并用高壓泵來(lái)補(bǔ)償脈動(dòng)供油所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，因此即使從共軌中噴射出燃油，共軌中的壓力也近似為恒定值。⑷共軌壓力傳感器共軌壓力傳感器的任務(wù)是以足夠的精度、在較短的時(shí)間內(nèi)測(cè)定共軌中燃油的實(shí)時(shí)壓力，并向ECU提供相應(yīng)的電壓信號(hào)。共軌壓力傳感器（圖19）包括傳感器元件，它焊接在壓力接頭上；帶有求值電路的分析電路板；帶電氣接頭的傳感器外殼。燃油經(jīng)共軌中的一個(gè)孔流向共軌壓力傳感器，傳感器膜片將孔末端封住。在壓力作用下的燃油經(jīng)壓力室孔流向膜片。在此膜片上裝有傳感元件，用以將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。通過(guò)一根連接導(dǎo)線將產(chǎn)生的信號(hào)傳輸?shù)较駿CU提供放大測(cè)量信號(hào)的求值電路。共軌壓力傳感器的工作原理：當(dāng)由共軌燃油壓力引起膜片形狀發(fā)生變化（150 MPa時(shí)約為1mm）時(shí)，其上的電阻值會(huì)隨之變化，并在用5V供電的電阻電橋中產(chǎn)生電壓變化。根據(jù)燃油壓力的不同，電壓在0～70mV之間變化，～。精確測(cè)量共軌中的燃油壓力是噴油系統(tǒng)正常工作所必需的。為此，壓力傳感器在測(cè)量壓力時(shí)的允許偏差很小，在主要工作范圍內(nèi)測(cè)量精度約為最大值的177。2%。一旦共軌壓力傳感器失效，具有應(yīng)急行駛功能的ECU以某個(gè)固定的預(yù)定值來(lái)控制調(diào)壓閥的開(kāi)度。⑸限壓閥限壓閥的任務(wù)相當(dāng)于安全閥，它限制共軌中的壓力，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)打開(kāi)放油孔卸壓。共軌內(nèi)允許的短時(shí)最高壓力為150MPa。限壓閥是按機(jī)械原理工作的（圖20），它包括具有便于擰在共軌上的外螺紋的外殼、通往油箱的回油管接頭、可活動(dòng)的活塞、壓力彈簧。外殼在通往共軌的連接端有一個(gè)孔，此孔被外殼內(nèi)部密封面上的錐形活塞頭部關(guān)閉。在標(biāo)準(zhǔn)工作壓力（135MPa）下，彈簧將活塞緊壓在座面上，共軌呈關(guān)閉狀態(tài)。只有當(dāng)超過(guò)系統(tǒng)最大壓力時(shí)，活塞才受共軌中壓力的作用而壓縮，于是處于高壓下的燃油流出。燃油經(jīng)過(guò)通道流入活塞中央的孔，然后經(jīng)回油管流回油箱。隨著閥的開(kāi)啟，燃油從共軌中流出，結(jié)果降低了共軌中的壓力。⑹流量限制器流量限制器的任務(wù)是防止噴油器可能出現(xiàn)的持續(xù)噴油現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)此任務(wù)，當(dāng)從共軌中流出的油量超過(guò)最大油量時(shí)，流量限制器將流向相應(yīng)噴油器的進(jìn)油管路關(guān)閉。該部件屬于選裝件，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，現(xiàn)已大多省略不用。流量限制器（圖21）有一個(gè)金屬外殼，其上有外螺紋，以便擰裝在共軌上，另一端的外螺紋用來(lái)擰入噴油器的進(jìn)油管。外殼兩端有孔，與共軌或噴油器進(jìn)油管建立液壓連接。流量限制器內(nèi)部有一個(gè)活塞，彈簧將此活塞向共軌方向壓緊?；钊麑?duì)外殼壁部密封?；钊系目v向孔連接進(jìn)油和出油口，其直徑在末端是縮小的。這種縮小的作用就像流量精確規(guī)定的節(jié)流孔效果一樣。正常工作狀態(tài)（圖22）：活塞處在靜止位置，即在共軌端的限位件上。一次噴油后，噴油器端的壓力下降，活塞向噴油器方向運(yùn)動(dòng)?；钊麎合碌娜莘e補(bǔ)償了噴油器噴出的燃油容積。在噴油終止，活塞停止運(yùn)動(dòng)，不關(guān)閉密封座面，彈簧將活塞推回到靜止位置，燃油經(jīng)節(jié)流孔流出。泄油量過(guò)大的故障工作狀態(tài)：由于流過(guò)的油量大，活塞從靜止位置被推向出油端的密封座面，一直到發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)靠到噴油器端的密封座面上，從而關(guān)閉通往噴油器的進(jìn)油口。泄油量過(guò)小的故障工作狀態(tài)：由于產(chǎn)生泄油，活塞不再能達(dá)到靜止位置。經(jīng)過(guò)幾次噴油后，活塞向出油處的密封座面移動(dòng)，并停留在一個(gè)位置上，一直到發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)靠到噴油器端的密封座面上，從而關(guān)閉通往噴油器的進(jìn)油口。⑺噴油器噴油始點(diǎn)和噴油量用電子控制的噴油器調(diào)整，它替代了普通噴油系統(tǒng)中的噴油嘴和噴油器總成。與直噴式柴油機(jī)中的噴油器體相似，噴油器用卡夾裝在汽缸蓋中。共軌噴油器在直噴式柴油機(jī)中的安裝不需要汽缸蓋在結(jié)構(gòu)上有很大改變。噴油器由孔式噴油嘴、液壓伺服系統(tǒng)、電磁閥組件構(gòu)成。如圖23所示，燃油從高壓接頭經(jīng)進(jìn)油通道送往噴油器，并經(jīng)過(guò)進(jìn)油節(jié)流孔進(jìn)入閥控制室，而閥控制室經(jīng)由電磁閥控制的回油節(jié)流孔與回油孔相通。出油節(jié)流孔在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，作用在閥控制活塞上的液壓力大于作用在噴油嘴針閥承壓面上的力，噴油嘴針閥被壓在其座面上，緊緊關(guān)閉通往噴油孔的高壓通道，因而沒(méi)有燃油噴入燃燒室。電磁閥動(dòng)作時(shí)，打開(kāi)回油節(jié)流孔，閥控制室內(nèi)的壓力下降，只要作用在閥控制活塞上的液壓力小于作用在噴油嘴針閥承壓面上的力，噴油嘴針閥立即打開(kāi)，燃油經(jīng)過(guò)噴孔噴入燃燒室（圖23）。用電磁閥不能直接產(chǎn)生迅速關(guān)閉針閥所需的力，因此采用經(jīng)液力放大系統(tǒng)間接控制噴油嘴針閥。其間除噴入燃燒室的燃油量之外，附加的控制油量經(jīng)控制室的回油節(jié)流孔進(jìn)入回油通道，此外還有針閥導(dǎo)向和閥活塞導(dǎo)向部分的泄油。這種控制油量和泄油量經(jīng)集油管（溢流閥、高壓泵和調(diào)壓閥也與集油管接通）的回油通道返回油箱在發(fā)動(dòng)機(jī)和高壓泵工作時(shí)，噴油器的功能可分為4個(gè)工作狀態(tài)：噴油器關(guān)閉（依靠其中存有的高壓）、噴油器打開(kāi)（噴油開(kāi)始）、噴油器完全打開(kāi)、噴油器關(guān)閉（噴油結(jié)束）。上述工作狀態(tài)是通過(guò)噴油器構(gòu)件上力的分配產(chǎn)生的。發(fā)動(dòng)機(jī)不工作和共軌中沒(méi)有壓力時(shí)，噴油嘴彈簧將噴油器關(guān)閉。噴油器關(guān)閉（靜止?fàn)顟B(tài)）：電磁閥在靜止?fàn)顟B(tài)不被控制，因此是關(guān)閉的（圖23a）?；赜凸?jié)流孔關(guān)閉時(shí)，銜鐵的鋼球通過(guò)閥彈簧壓在回油節(jié)流孔的座面上。閥控制室內(nèi)建立起共軌高壓，同樣的壓力也存在于噴油器的內(nèi)腔容積中。共軌壓力在控制柱塞端面上施加的力和噴油嘴彈簧力使針閥克服作用在其承壓面上的開(kāi)啟力而處于關(guān)閉狀態(tài)。噴油器打開(kāi)（噴油開(kāi)始）：噴油器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，一旦電磁線圈通入吸動(dòng)電流，電磁線圈的吸力大于閥彈簧力，銜鐵就將回油節(jié)流孔打開(kāi)（圖23b）。由于磁路的空隙較小，因此有可能在極短的時(shí)間內(nèi)，急劇升高的吸動(dòng)電流轉(zhuǎn)換成較小的電磁閥保持電流。隨著回油節(jié)流孔的打開(kāi)，燃油從閥控制室流入其上面的空腔，并經(jīng)回油通道返回油箱，使閥控制室內(nèi)的壓力下降，而進(jìn)油節(jié)流孔可防止壓力完全平衡，導(dǎo)致閥控制室內(nèi)的壓力小于噴油嘴內(nèi)腔容積中的壓力，從而針閥被打開(kāi)，開(kāi)始噴油。針閥的開(kāi)啟速度取決于進(jìn)、回油節(jié)流孔之間的流量差?？刂浦_(dá)到其上極限位置，并在該處固定在進(jìn)、回油節(jié)流孔之間的燃油墊上。此時(shí)噴油器完全被打開(kāi)，燃油以近似共軌壓力噴入燃燒室。噴油器上的力分布大致等于開(kāi)啟階段中的力分布。噴油器關(guān)閉（噴油結(jié)束）：如果電磁閥控制電流結(jié)束，則銜鐵在閥彈簧力的作用下向下將鋼球壓在閥座上，關(guān)閉回油節(jié)流孔。銜鐵被設(shè)計(jì)成由兩部分組合，雖然銜鐵盤(pán)由銜鐵銷(xiāo)帶著一起向下運(yùn)動(dòng)，但它是壓著回位彈簧一起向下運(yùn)動(dòng)的，因此銜鐵和鋼球的落座沒(méi)有較大的向下沖擊力。由于回油節(jié)流孔的關(guān)閉，進(jìn)油節(jié)流孔的進(jìn)油又使控制室中建立起與共軌中相同的壓力，從而使作用在控制活塞上的力增加，再加上彈簧力，超過(guò)了噴油嘴內(nèi)腔容積中的液壓力，于是針閥關(guān)閉。汽車(chē)柴油機(jī)電控高壓共軌噴油系統(tǒng)（四）(圖)⑻孔式噴油嘴a. 任務(wù)噴油嘴裝在共軌噴油器上，承擔(dān)著針閥體的功能。噴油嘴必須與柴油機(jī)進(jìn)行很好匹配。噴油嘴的設(shè)計(jì)需同時(shí)考慮下列因素：噴油計(jì)量（噴油持續(xù)期和每度曲軸轉(zhuǎn)角的噴油量）、燃油準(zhǔn)備（油束數(shù)量、油束形狀和油束的霧化）及燃油在燃燒室內(nèi)的分布、對(duì)燃燒室密封。
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