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共轨
高压共轨系统讲述
第二章·高压共轨系统讲述
概述
前面我们已经给大家介绍了柴油机电控技术的的总体情况,给大家列举了第一代、第二代和第三代柴油机电控技术的主要特点。
上面也给大家简单介绍了关于共轨系统的特征,那么什么是共轨技术呢,为什么要采用共轨技术呢?
下面我就给大家详细介绍一下共轨柴油机的原理和优点以及各种传感器的原理控制技术。
一、什么是共轨技术?
为什么要采用共轨技术?
在汽车柴油机中,高速运转是柴油喷射过程的时间只有千分之几秒,实践证明,在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。
由于柴油的可压缩性和高压管中的柴油压力的波动,是实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异,油管内的压力波动有时还会在主喷射之后,使高压油管内的压力再次上升,达到令喷油器的针阀开启的压力,将已关闭的针阀又重新打开产生二次喷射现象,由于二次喷射不可能完全燃烧,于是增加了烟度和碳氢化合物的排放量,油耗增加。
此次每次喷射循环之后,高压油管内的残压都会发生变化,随之引起不稳定的喷射,尤其在低转速区域容易产生以上现象,严重时不仅喷油不均匀,而且会发生间歇性的不喷射现象。
为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷,现代采用了一种称为“共轨”的技术。
共轨技术是指高压泵、压力传感器和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,有高压泵把高压燃油输送到共轨油管,通过对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,可以大幅度减少柴油机供油压力随发动机转速的变化,因此也就减少了传统柴油机的缺陷。
ECU控制喷油器的喷油量,喷油量的大小取决于共轨压力和电磁阀的开启时间长短。
如图2-1
二、电控高压共轨系统的原理
燃油由发动机凸轮轴驱动的齿轮泵经滤清器从油箱中抽出,通过一个电磁阀紧急关闭阀流入供油泵。
此时的压力约为0.5Mpa,然后,油流分为两路,一路经安全阀上的小孔作为冷却,油通过供油泵的凸轮轴室流入压力控制阀,然后流回油箱。
另一路冲入高压供油泵。
在供油泵内,燃油压力上升到135Mpa或更高,攻入共轨管。
共轨上有一个压力传感器和一个切断油路来控制流量的压力控制阀(PCV阀)。
用这种方法来调节控制单元设定的共轨压力。
高压燃油从共轨流入喷油器后又分为两路:
一路直喷入燃烧室,另一路在喷油器喷油期间,与针阀导向部分和控制柱塞处泄漏出的燃油一起流回油箱。
如图2-2所示为电装共轨系统原理图
三、共轨系统的组成
电控高压共轨式燃油系统的基本组成如图所示。
从功能方面分析,电控共轨系统可以分为两大部分(如下图2-3):
1. 控制系统(如下图2-4和2-5所示)
电控共轨系统可以分为四各方面:
传感器、控制器ECU、执行器和自诊断系统。
控制器是电控共轨燃油系统的核心部分。
(1)传感器—监测发动机和油泵的工作状况。
(2)电控单元ECU—根据各个传感器的信息,控制器进行计算、完成各种处理后,求出最佳喷油时间和最合适的喷油量,并且计算出在什么时刻、在多长的时间范围内向喷油器发出开启电磁阀或关闭电磁阀的指令等,从而精确控制发动机的工作过程。
(3)执行器—根据发动机ECU接收的信号,提供最佳的喷射量和喷油正时。
(4)自诊断系统—监测各个传感器和执行器及其线路的状态和性能状况。
由于ECU确定控制策略和外部诊断。
电子控制系统的核心是ECU—电子控制单元。
ECU就是一个微型的计算机。
ECU的输入是安装在发动机上的各种传感器和开关;ECU的输出是送往各个执行器的电子信息。
ECU电子控制单元的主要功能如下:
图 图2-5 电控共轨系统的组成
2.燃料供给系统
燃料供给系统的主要组成部分如右图2-6所示。
由图可见,燃油供给系统的主要构成是供油泵、共轨管、喷油器和高低压油管。
燃油供给系统的基本原理是:
高压泵将燃油加压成为高压,供入共轨管内;共轨管实质上是一种燃油分配管。
储存在共轨管内的高压燃油在适当的时刻通过喷油器喷入发动机气缸内。
电控共轨中的喷油器是一种由电磁阀控制的喷油阀,电磁阀的开启和关闭由电控单元ECU控制。
四、共轨系统的特点
电控共轨系统的特点可以归纳为:
1、 自由调节喷油压力(共轨压力控制)
通过控制共轨压力而控制喷油压力。
利用共轨压力传感器测量燃油压力,从而调整供油泵的供油量、调节共轨压力。
此外,还可以根据发动机转速、喷油量的大小与设定了的最佳值(指令值)始终一致的进行反馈控制。
2、 自由调节喷油量
以发动机转速及油门开度信号为基础,计算机计算出最佳喷油量,并控制喷油器的通断电时间。
3、 自由调节喷油率形状
根据发动机用途的需要,设置并控制喷油率形状:
预喷射、主喷射、后喷射、多段喷射等。
4、 自由调节喷油时间
根据发动机转速和喷油量等参数,计算出最佳喷油时间,并控制电控喷油器在适当的时刻开启,在适当的时刻关闭等,从而准确控制喷油时间。
在电控共轨系统中,有各种传感器——发动机转速传感器、加速踏板位置传感器、各种温度传感器等——实时检测出发动机的实际运行状态,由微型计算机根据预先设计的计算程序进行计算后,定出适合的运行状态的喷油量、喷油时间、喷油率模型等参数,使发动机始终都能在最佳状态下工作。
计算机具有自我诊断功能,对系统主要零部件进行技术诊断,如果某个零件产生了故障,则诊断系统会通过仪表上的故障诊断灯闪烁来警告驾驶员,并根据故障情况自动做出处理;或发动机停止运行——即所谓故障应急功能,或切断控制方法,使发动机继续行驶到安全的地方(跛行回家)。
传统的泵喷嘴燃油系统中,喷油压力与发动机转速和负荷有关,不是一个独立的变量。
在高压共轨系统中,喷油压力(共轨压力)与发动机的转速和负荷无关,是可以独立控制的。
由共轨压力传感器测出燃油压力,并与设定的目标燃油压力进行比较后进行反馈
大家都知道,我们国家从08年开始就呼吁柴油机进入共轨时代,从09年8月开始又实行了严格的国四排放标准,所以共轨柴油机使我们柴油机发展的必然趋势,因此,要胜任新一代柴油机的维修工作,掌握一定的电控知识是非常重要的。
关于共轨柴油机的电控知识的总体介绍就暂时到这里,以后的内容还会更加精彩。
我这里也长期为大家举行电控柴油机的电控知识培训,有意的可以联系我。
一下是今后是我要给大家讲述的大概内容:
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