深入解析柴油机高压共轨系统组成和工作原理

柴油机共轨（DCR）电喷技术是一个闭环控制汽柴油自动控制系统，由低压油泵、喷油器、高压共轨、燃油压力传感器、电子控制单元（ECU）、油道压力调节阀、喷油泵继电器和喷油泵构成。喷涌压力形成和喷涌全过程被彻底分离。其操纵内容由燃油压力操纵、油泵气门操纵、喷涌率能和点火提前角操纵构成。

一、共轨系统软件的优点

1、共轨系统优点

共轨喷涌压力大小不会受到发动机的转速危害，那样防止柴油机提供的油工作压力伴随着发动机转速比转变的缺陷。与其它供油系统对比，它具有下列优点：

（1）独立控制喷涌工作压力。

（2）独立控制汽柴油油泵气门。

（3）能够实现非常高的喷油压力有效消除工作压力起伏。

（4）完成了预喷涌、按段喷涌与控制喷涌率。

（5）完成了操纵最少剩余油喷涌与控制迅速熄火。

喷油器将髙压汽柴油传至公共性提供的油管路，提供的油管内的汽压根据电液位传感器和ECU对实现精准控制，不会因发动机转速的转变使柴油机提供的油工作压力大幅减少。

2、电机控制喷涌控制方法
经多年研究与好用，电机控制喷涌技术的应用柴油机运用非常成熟，构成了各种各样电机控制髙压喷涌系统软件。柴油机电机控制喷涌有两种控制方法：

（1）偏移操纵。
其特点是在原有机械控制循环系统点火提前角和供油气门基本原理的前提下，对机构作用改善升级，剩余油控制根据角位移或角速度的电磁感应液压执行机构或电磁执行器调整（齿杆或支撑杆偏移，拔叉偏移）和提早器健身运动设备，使油泵气门和循环点火提前角完成电机控制。除此之外，与机械控制不一样，用柱塞泵预行程安排更改的方法，完成可变性提供的油速率的电机控制，达到髙压喷涌里面大负荷、高速和低待速油泵过程管理综合提升。其典型性产品是电机转子分派泵电子控制系统或直六液压柱塞泵电子控制系统，电机控制调速电机，单体泵或泵喷嘴的电子控制系统等。

（2）温度控制
温度控制其电机控制髙压喷射装置工作原理和传统机械式的完全不一样，要在高压油路二利用一个或多个快速阀门控制柴油泵和喷油泵的开闭的油泵全过程。操纵点火提前角由喷油泵的开启时间的长短和喷油压力尺寸确定，由操纵电磁阀打开时时刻刻明确油泵气门，可以实现点火提前角、油泵气门和油泵速率的柔性控制和一体操纵。温度控制方法是什么柴油机喷涌系统软件发展的趋势，更加先进，高压共轨喷涌操作系统是其经典商品。

二、电机控制高压共轨喷油系统工作原理

 1、原理
电机控制高压共轨喷油系统工作原理如下图1所显示。它是一种新型的温度控制方法，运用电感式汽油泵调压阀作出调整柴油泵供油量，更改高压共轨主油道里的汽压，而非更改循环系统点火提前角大小。因而，柴油泵中柱塞偶件不了剩余油缓冲作用，不用每一个发动机汽缸配置一组油阀元器件。依据发动机工作状况规定调整高压共轨里的汽压尺寸，电机控制装置由油压传感器获得系统压力，较为发动机工作状况所设置的最好系统压力和所测压力，电感式汽油泵调压阀开闭由电机控制设备脉冲信号操纵，使汽压达到最好，该系统压力便是喷油器的喷涌工作压力。喷油器顶端液压活塞主控室里的汽压确定喷油器的开闭。此汽压尺寸在于高压共轨中压力三通电磁阀开闭的联合作用。当三通阀通电时，髙压汽柴油从主控室排出，工作压力室内髙压作用使喷油器针型阀升高，于是就开始油泵。当三通阀断电时，液压活塞顶端主控室进到高压油，针型阀降落，终止油泵。因而，接入三通阀的起始站来调节油泵气门，由三通阀接入的延续时间来调节点火提前角。图上操纵针型阀上涨的速率根据细致调整节流孔的直径多少，从而改善早期的提供的油速度，做到低氮氧化物排放、低噪音的效果。

不难看出，电控系统（如下图2所显示）是对于一个汽油泵调压阀和每个汽缸一个油泵三通阀的开闭时时刻刻和持续期加以控制，操纵喷油压力和针型阀启动的时长，柔性控制循环系统点火提前角、油泵气门、油泵速度。

从上述分析可知，选用温度控制方法的共轨系统特点是喷涌工作压力、油泵气门和点火提前角的改变用阀门控制，调节可玩性和精度进一步提高。

2、作用
共轨系统能够实现传统式喷油系统上没法实现的功能，关键输出功率如下所示：

（1）共轨系统里的喷油压力软性可调式，最好喷涌工作压力由不同转速和负荷明确，柴油机整体性能得到优化，如喷涌工作压力并不随柴油机转速比转变，有益于柴油机低速时的扭距扩大和低速档吸收系数改进。

（2）可自由地对油泵气门柔性控制，相互配合强的喷涌工作压力（140～180MPa），可以同时在比较小的标值内操纵Knox和颗粒（PM），达到排放要求。

（3）油泵速度转变柔性控制，实现梦想的供油规律性样子（预喷型、阶梯形油泵），既可以减少柴油机氮氧化物排放调节共轨工作压力，良好的驱动力、合理性得到保障。

（4）阀门控制油泵，精度高，高压油路二不会有汽泡和电流值为零的情况，所以在柴油机运行范围之内，点火提前角循环系统变化小，优化了各缸不匀水平，柴油机的振动有所改善，排出降低。



三、共轨系统工作原理

1、髙压输油泵
喷油器的作用是对提供的油速率的操纵确保高压共轨管内规定压力Pc，图2所显示是喷油器工作原理。基本喷油系统的设计思想不一样，基本操作系统是完全控制髙压汽柴油量，实际应用中发生动能损失和浪费，输油泵操纵低电压汽柴油量。当高压共轨中工作压力小于目标时，ECU操纵喷油器PCV（Positive Crankcase Ventilation，曲轴箱通风强制通风设备）阀提前关掉，柱塞泵提早提供的油，因为提供的油终点为凸轮轴升程最高处是不会改变的，因而提前提供的油使髙压输油泵供油量提升，如下图3所显示。当高压共轨中工作压力小于目标时，PCV阀延迟关掉，供油量降低，高压共轨中压力降低。

髙压输油泵的设计采用小柱塞泵孔径、长四冲程和高曲轴转速比，可以减少汽柴油泄露、健身运动摩擦阻力及驱动力矩高峰期值。选用2缸直六离心泵作用等同于6缸基本直六泵，进而明显减少髙压输油泵尺寸。



2、三通阀（TWV）
电机控制三通阀是DCR系统内最为关键的构件，都是技术水平最大的部件，电机控制TWV阀组装在每一个喷油泵总程上方，其构造原理如下图5所显示。三通阀包含内阀和外阀，外阀和电磁线圈的流线圈做成一个整体，由线圈插电命令来调节外阀的健身运动，外阀由油路板支撑点。3个元器件高精密地组装在一起，各自产生密封性球面A，与外锥座B，伴随着外阀的健身运动，A、B锥座更替关掉，三个主油道（高压共轨管、进油管和液压活塞胸腹腔）两组更替接入，除此之外要注意到，阀锥座孔径分别是φd1和φd2，内直径为φd，Φd ＞φd1；Φd ＞φd2 ；Φd ≈φd1  ≈φd2；三通阀本身不操纵点火提前角仅起工作压力切断阀功效。

（1）当电磁线圈并没有通电时：
在弹簧作用下外阀降落，在主油道①的汽压的影响下内阀升高，这时打开密封性内锥座A，主油道①、②互通，高压油从①进到液压活塞胸腹腔②中。

（2）当电磁线圈通电时：
在磁场力的吸引下外阀往上健身运动，密封性内锥座A关掉，这时内阀仍停留在上边，打开外锥座B，主油道②、③互通，液压活塞胸腹腔向回纹孔加点油，这时候喷油泵油泵。

3、油泵定期的操纵
在ECD系统内可以随意自由地操纵油泵按时，方法是什么操纵按时单脉冲送到TWV的时间也，其操纵框架图如下图6图示。在ECU中要进计算2次，即“0m测算”在各类感应器送过来数据信号的前提下计算最后的油泵起始时间0n“Tcu计算”，为推进0m目标确定鼓励单脉冲送至TWV的时间也Tcu，发动机转速和负荷确定基本油泵按时，再根据进气口水的温度、压力等对Obase进行修正得0r然后根据发动机转速比转化成时长Tatto，DCR系统包括发动机速度传感器每过15°CA产生一个单脉冲在30°CA的范围之内调整喷油提前角，Tcu＝T30-T1向TWV导出单脉冲时长。


4、油泵率操纵

      DCR系统能够完成三种油泵率：三角形，预喷涌和靴形。

（1）三角形油泵率

如下图7所显示，为降低原始点火提前角的效果，使喷油泵针型阀升起速率不要太快，专门设计了一个节流阀和一个节流阀小圆孔在动力活塞杆上边。节流阀阻拦驱动力活塞杆上边根据汽柴油，唯有通过小圆孔泄出汽柴油，导致驱动力活塞杆上边燃油压力下落速度减慢，针型阀缓慢上升。当油泵停止时，三通阀关闭电源，外阀在扭簧力作用下往下健身运动，座B关掉，关掉泄油道，而座A开启，驱动力活塞的安全通道汽柴油进到。根据节流阀高压共轨髙压汽柴油快速充压到驱动力活塞杆上边使活塞杆下滑。因为活塞的直径比针型阀孔径大很多，针型阀在非常大油压力之下快速关掉，完成喷涌迅速终止，柴油机规定获得满足。油泵起始站由三通阀插电时时刻刻确定，点火提前角尺寸由插电延续时间确定。依据柴油机工作状况规定进行控制喷油压力，低速档负荷工作状况时，可以实现必须高压的某种意义，喷油压力的调整可有效不同于转速比负荷工作状况。三通阀打开响应速度为0.35ms，关闭时间为0.4ms，三通阀全负荷能源消耗为50W。

因为DCR是一个电子控制系统的精确工作压力-剩余油自动控制系统，高压共轨中工作压力起伏不大，本身没有基本电机控制喷油系统中存在的一些问题，若没有由压力波而引起的无法控制区、难控区，都没有调速电机水平不够的问题，柴油机所需要的理想化剩余油控制特性获得完成。

（2）预喷涌

在喷涌前给三通阀一个小宽度脉冲电流数据信号，就可在DCR上进行预喷涌。ECD-U2系统为每循环系统1mm3最少预点火提前角，预喷涌和主喷射中间最少为0.1ms时间间隔（如图8）。


（3）靴形油泵率

针型阀有一个小的预行程安排滞留才能达到靴形油泵率图型。因此必须变化喷油泵总程构造，在液压活塞与三通阀间的节流孔处改成一个靴形阀，如下图9所显示。可调的预行程安排是靴形阀和液压活塞间间隙。当三通阀通电时，靴形阀里的髙压汽柴油重获自由到泄油道，开启喷油器到等同于预行程的相对高度，针型阀局限在该点，一直维持到靴形阀节流孔降低到一定程度后，针型阀才再次升高到较大升程，油泵速度达到最大（针型阀外观构造如下图10所显示）。借助预行程安排量与靴形阀节流孔直径的合理组合，获得不同形式的靴形油泵率。因为前期靴形油泵率很低，可得到相对较低的NOx。

      DCR系统软件速率运行比较快，因为髙压输油泵每一个凸轮轴有三个突起，高压共轨中汽压在运作时上升迅速。当髙压输油泵供油量Up为600mm3时，高压共轨以及其它液压油管路容量V为94000mm3，汽柴油容量弹性模具E为1100MPa/m㎡，则高压共轨压力升高数值ΔP＝EQp/V＝7MPa/r，即髙压输油泵每转动一次，高压共轨中工作压力提升为7MPa。如喷油器启动压力为20MPa，输油泵只需转动3次，高压共轨工作压力就可以超过喷油器启动压力，经实验证明，只需运行0.5s，可以达到20MPa高压共轨工作压力，柴油机0.6s以后就做到怠速转速。

除此之外，电子控制系统内还有一个自诊断和安全启动系统软件，ECU都有着自检功能，用于检测自动控制系统各处情况。出现故障时，可以用显示灯（在汽车仪表板上）表明发动机故障码，便于维护保养维修立即。



高压共轨电喷系统是由微机控制柴油发电机让它坚守在最好环境下，高压共轨电喷系统通过一些感应器得到柴油发电机的所有工作主要参数(包含柴油发电机转速比、油门踏板实际操作状况、冷却循环水温湿度),有效控制循环系统点火提前角、油泵气门、喷油压力等。微机控制系统具备确诊作用、无效保险功能和报警系统，它能够给予关键柴油发电机家用电器零部件的自诊断，出现异常及时与操作工触发警报，保护作用在微型机检测出功能故障时可以自动停机，无效保险功能在微型机出现故障时能确保转换到备用系统确保柴油发电机继续上班。