柴油高壓共軌詳細(xì)講解
互聯(lián)網(wǎng) 俠名 汽車構(gòu)造維修 2016年12月25
|
什么是高壓共軌？
高壓共軌技術(shù)是指在由高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過(guò)對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短。
高壓共軌有什么用？
高壓油泵提將燃油輸送到公共供油管，通過(guò)控制噴油器將燃油直接噴射到缸內(nèi)。高壓共軌將噴射過(guò)程和油壓產(chǎn)生完全分開(kāi)，使供油壓力不會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。
優(yōu)點(diǎn)：
1. 高壓共軌系統(tǒng)中的噴油壓力柔性可調(diào)，對(duì)不同工況可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能。
2. 可獨(dú)立地柔性控制噴油正時(shí)，配合高的噴射壓力（120MPa～200MPa），可同時(shí)控制NOx和微粒（PM）在較小的數(shù)值內(nèi)，以滿足排放要求。
3. 柔性控制噴油速率變化，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律，容易實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和多次噴射，既可降低柴油機(jī) NOx，又能保證優(yōu)良的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
4. 由電磁閥控制噴油，控制精度較高，高壓油路中不會(huì)出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象，因此在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，循環(huán)噴油量變動(dòng)小，各缸供油不均勻可得到改善，從而減輕柴油機(jī)的振動(dòng)和降低排放。
代表車型：
1999年年底誕生了裝配著3缸共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的Smart，它的排量只有799mL，最大功率30kW，在1800～2800rpm時(shí)輸出最大扭矩100Nm。
奔馳推出的E320上安裝了第二代共軌發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率150kW/1000rpm時(shí)輸出扭矩250Nm，在1400rpm時(shí)即可得到峰值扭矩的85%，在1800～2600rpm的廣闊區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)500Nm的峰值扭矩。0～100km/h的加速時(shí)間只有7.7秒，最高車速243km/h。綜合油耗是6.9L/100km，80L的油箱使續(xù)航能力達(dá)到了1000km。而配有汽油機(jī)的E320的綜合油耗是9.9L/100km。
技術(shù)概括：
在柴油機(jī)中，高速運(yùn)轉(zhuǎn)使柴油噴射過(guò)程的時(shí)間只有千分之幾秒，實(shí)驗(yàn)證明，在噴射過(guò)程中高壓油管各處的壓力是隨時(shí)間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動(dòng)，使實(shí)際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。油管內(nèi)的壓力波動(dòng)有時(shí)還會(huì)在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達(dá)到令噴油器的針閥開(kāi)啟的壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開(kāi)產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象，由于二次噴油不可能完全燃燒，于是增加了煙度和碳?xì)浠衔铮℉C）的排放量，油耗增加。此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會(huì)發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低轉(zhuǎn)速區(qū)域容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)不僅噴油不均勻，而且會(huì)發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。為了解決柴油機(jī)這個(gè)燃油壓力變化的缺陷，現(xiàn)代柴油機(jī)采用了一種稱為共軌的技術(shù)。
高壓共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過(guò)-對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短。
技術(shù)原理：
高壓共軌系統(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汽缸。
1.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。
大部分公司采用由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的三缸徑向柱塞泵來(lái)產(chǎn)生高達(dá) 135MPa 的壓力。該高壓油泵在每個(gè)壓油單元中采用了多個(gè)壓油凸輪，使其峰值扭矩降低為傳統(tǒng)高壓油泵的 1/9 ，負(fù)荷也比較均勻，降低了運(yùn)行噪聲。該系統(tǒng)中高壓共軌腔中的壓力的控制是通過(guò)對(duì)共軌腔中燃油的放泄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了減小功率損耗，在噴油量較小的情況下，將關(guān)閉三缸徑向柱塞泵中的一個(gè)壓油單元使供油量減少。
2. 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。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。
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。
3. 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。
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)。控制室的容積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。
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0.169mm×6，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。
4. 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。BOSCH公司的高壓油管的外經(jīng)為6mm，內(nèi)徑為2.4mm，日本電裝公司的高壓油管的外經(jīng)為8mm，內(nèi)徑為3mm 。
共軌腔內(nèi)的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內(nèi)的增壓機(jī)構(gòu)；而且共軌腔內(nèi)是持續(xù)高壓，高壓油泵所需的驅(qū)動(dòng)力矩比傳統(tǒng)油泵小得多。
通過(guò)高壓油泵上的壓力調(diào)節(jié)電磁閥，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況以及經(jīng)濟(jì)性和排放性的要求對(duì)共軌 腔內(nèi)的油壓進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，尤其優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能。
通過(guò)噴油器上的電磁閥控制噴射定時(shí)，噴射油量以及噴射速率，還可以靈活調(diào)節(jié)不同工況下預(yù)噴射和后噴射的噴射油量以及與主噴射的間隔。
高壓共軌系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即高壓油泵、共軌腔及高壓油管、噴油器、電控單元、各類傳感器和執(zhí)行器。供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進(jìn)油口，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內(nèi)，再由電磁閥控制各缸噴油器在相應(yīng)時(shí)刻噴油。
預(yù)噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。這樣缸內(nèi)壓力升高率和峰值壓力都會(huì)下降，發(fā)動(dòng)機(jī)工作比較緩和，同時(shí)缸內(nèi)溫度降低使得NOx排放減小。預(yù)噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統(tǒng)的冷起動(dòng)性能。
主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時(shí)間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳?xì)渑欧拧?/font>
擴(kuò)展閱讀：
柴油共軌系統(tǒng)已開(kāi)發(fā)了3代，它有著強(qiáng)大的技術(shù)潛力。第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導(dǎo)致能量的浪費(fèi)和很高的燃油溫度。第二代可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。預(yù)噴射降低了發(fā)動(dòng)機(jī)噪音：在主噴射之前百萬(wàn)分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進(jìn)了氣缸壓燃，預(yù)加熱燃燒室。預(yù)熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過(guò)程中進(jìn)行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200～250℃，降低了排氣中的碳?xì)浠衔铩?/font>
由于其強(qiáng)大的技術(shù)潛力，今天各制造商已經(jīng)把目光定在了共軌系統(tǒng)第3代—壓電式(piezo)共軌系統(tǒng)，壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。沒(méi)有了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)單。壓力從200～2000巴彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm3，減小了煙度和NOX的排放。
“電控”是指噴油系統(tǒng)由電腦控制， ECU（俗稱電腦）對(duì)每個(gè)噴油嘴的噴油量、噴油時(shí)刻進(jìn)行精確控制，能使柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性達(dá)到最佳的平衡，而傳統(tǒng)的柴油機(jī)則是由機(jī)械控制，控制精度無(wú)法得以保障。
“高壓”是指噴油系統(tǒng)壓力比傳統(tǒng)柴油機(jī)要高出3倍，最高能達(dá)到200MPa（而傳統(tǒng)柴油機(jī)噴油壓力在60—70 MPa），壓力大霧化好燃燒充分，從而提高了動(dòng)力性，最終達(dá)到省油的目的。
“共軌”是通過(guò)公共供油管同時(shí)供給各個(gè)噴油嘴，噴油量經(jīng)過(guò)ECU精確的計(jì)算，同時(shí)向各個(gè)噴油嘴提供同樣質(zhì)量、同樣壓力的燃油，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平順，從而優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能。而傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由各缸各自噴油，噴油量和壓力不一致，運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，造成燃燒不平穩(wěn)，噪音大，油耗高。
現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)制造的具備國(guó)際先進(jìn)的電控高壓共軌技術(shù)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用了歐美柴油機(jī)的最新核心技術(shù)，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)增壓柴油機(jī)。它比傳統(tǒng)增壓柴油機(jī)燃燒效率提高8%、二氧化碳排放低10%、噪音下降15%，徹底改變了柴油機(jī)在人們心目中“噪音大、冒黑煙”的形象。
|
品牌專修:( 關(guān)鍵字：柴油高壓共軌詳細(xì)講解汽車構(gòu)造維修,噴油,電控,噴油嘴,針閥)
-
新大洲
南方
長(zhǎng)江
長(zhǎng)鈴
豪豹
眾星
珠峰
春蘭
吉利
金城
大運(yùn)
豪爵
輕騎
錢(qián)江
嘉陵
建設(shè)
隆鑫
大陽(yáng)
力帆
宗申
乖乖兔
富士達(dá)
小飛哥
星月神
綠駒
綠佳
歐派
王派
英克萊
澳柯瑪
新飛
森地
蘇杰
捷安特
阿米尼
洪都
比德文
臺(tái)鈴
高仕
小鳥(niǎo)
速派奇
綠源
愛(ài)瑪
雅迪
新日
立馬
北方紅
北方奔
陜汽奧
陜汽德
福田歐
東風(fēng)龍
大威悍
豪沃豪
物理探
林業(yè)集
沙漠運(yùn)
競(jìng)賽汽
地質(zhì)勘
沙漠汽
防暴車
掃雷車
兩棲車
突擊車
空降車
通信車
清雪車
混凝土
高空作
壓裂車
軍事監(jiān)
工程救
警車
集裝箱
電視轉(zhuǎn)
救護(hù)車
消防車
固井水
推土車
挖掘車
攪拌車
升降車
裝卸車
起重車
清潔車
清掃車
清障車
牽引車
冷藏車
液罐車
汽罐車
油罐車
吉奧
海馬福
上汽奇
一汽佳
福田
豐田T
哈飛
東風(fēng)
昌河
五菱
金杯
長(zhǎng)安
福田
更多品牌專修
配件展示: 更多商品展示
相關(guān)評(píng)論: 請(qǐng)自覺(jué)遵守互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策法規(guī)，作者可以直接刪除惡意評(píng)論、廣告或違禁詞語(yǔ)
|
|
汽修百科目錄索引
相關(guān)汽修改知識(shí)
- 新凱越喇叭不響且開(kāi)大燈雨刮自動(dòng)
- 別克新世紀(jì)因配件引起的奇特故障
- 2011款寶馬523Li氧傳感
- 2008款寶馬325i氧傳感器
- 豐田FJ CRUISER發(fā)動(dòng)機(jī)
- 寶馬蓄電池?cái)嚯姾笤趺唇怄i發(fā)動(dòng)機(jī)
- 路虎攬勝發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)警高溫
- 2012寶馬320i發(fā)動(dòng)機(jī)N4
- 奔馳S350駐車定位系統(tǒng)不工作
- 提醒！2017年1月1日起對(duì)交
- 汽車燃油蒸發(fā)控制EVAP系統(tǒng)檢
- 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)故障及原因大匯集
- 大眾CC轎車行駛中熄火故障
- 日本車為什么毛病少用著省心，真
- 本田CR-V行駛時(shí)偶爾熄火
- 雪佛蘭邁銳寶轎車因蓄電池電量不
- 豐田佳美轎車油耗突然增加檢修
- 大眾帕薩特1.8T轎車發(fā)動(dòng)機(jī)故
- 北京現(xiàn)代ix35發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮
- 邁騰1.8TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)行駛中
- 是時(shí)候說(shuō)再見(jiàn)了，汽車這4項(xiàng)配置
- 哈弗GW在行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮
- 大眾斯柯達(dá)昕銳顛簸路面時(shí)駕駛室
- 電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷維修注意事項(xiàng)
- 哈弗H6加裝設(shè)備導(dǎo)致ABS燈點(diǎn)
- 帕薩特領(lǐng)馭助力突然失效
- 別克林蔭大道發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)、故
- 奧迪A8L左側(cè)凸輪軸鏈條張緊器
- 豐田皇冠發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮、無(wú)法
- 奧迪A8有時(shí)不好啟動(dòng)
- 別克凱越轎車低速行車或等紅燈時(shí)
