电控高压共轨系统讲解

电控高压共轨系统讲解电控高压共轨系统讲解 目前，我国中重型载货车基本上都已实现柴油化，承担着我国公路货运的重要任务柴油车对我国的环境影响越来越大。近年来，在排放法规的推动下，我国车用柴油机的技术水平已有了明显的提高，大多数过去国内自行开发的一些机型都已能达到欧或欧排放标准，并已成为我国发动机行业走自主开发道路的一个成功典范。为了创造一个洁静的生活环境，我国正在加紧制定欧排放法规。基本预测认为，我国最迟将会在2008年前实施欧排放法规。排放排放法规法规COCO(g/kW.h)(g/kW.h)HCHC(g/kW.h)(g/kW.h)NONOx x(g/kW.h)(g/kW.h)PMPM(g/kW.h)(g/kW.h)烟度烟度执行执行时间时间欧欧4.54.51.11.18.08.00.360.361993.101993.10欧欧4.04.01.11.17.07.00.150.151998.101998.10欧欧2.12.10.660.665.05.00.100.100.80.82000.102000.10欧欧1.51.50.460.463.53.50.020.020.50.52005.102005.10欧欧1.51.50.460.462.02.00.020.020.50.52008.102008.10欧欧1.361.360.020.022012?2012?欧排放法规与欧排放法规相比，CO排放将由4.0g/kWh降到2.1g/kWh,HC排放将由1.1g/kWh降到0.66g/kWh。NOx排放将由7.0g/kWh降到5.0g/kWh。PM排放由0.15g/kWh降到0.10g/kWh。欧洲重型车用柴油机排放法规达到欧排放的技术措施1.喷射系统的全面改进提高（1）采用高喷射压力的电控喷射系统，实现喷射定时和喷油量的灵活控制（2）喷油嘴向增加喷孔数、减小喷孔直径，采用最小的压力室容积和带锥形喷孔的方向变化（3）欧排放对喷射压力的提高，对高压油管材质和加工精度的控制也更为严格2.广泛采用四气门结构,喷油嘴垂直布置气缸盖上3.在高喷射压力条件下,优化进气涡流和燃烧系统4.增压及空空中冷技术的优化5.进一步降低机油耗,减少颗粒排放6.进一步控制燃油中硫含量7.选择性地采用EGR技术 我们潍柴采用的是由德国我们潍柴采用的是由德国BOSCHBOSCH公司研发的电控高压共轨燃油喷射系统公司研发的电控高压共轨燃油喷射系统现有的欧现有的欧系统系统UPSUPS单体泵单体泵UIS泵喷嘴泵喷嘴CRS共轨燃油喷射系共轨燃油喷射系统统电控泵喷嘴电控泵喷嘴电控高压共轨燃油喷射电控高压共轨燃油喷射电控单体泵电控单体泵共轨系统的优点1、喷油压力产生的过程和喷射的过程相互独立2、喷油压力和转速无关3、喷油始点和燃油喷射量的控制各自独立，可以实现精确控制4、最小稳定燃油喷射量极小，可以达到1mm/次，并具有合适的控制角度5、喷油系统响应灵敏，能灵活方便的进行多次喷射6、高压喷射改善了进气和燃烧的混合及燃烧过程，降低了柴油机的排放7、高压泵的驱动扭矩峰值小，机械噪音8、系统结构移植方便，适应范围宽，均能与目前的小型、中型及重型柴油机很好匹配。共轨系统的优点电控高压共轨系统构成、电控高压共轨系统构成、工作原理及基本控制方法工作原理及基本控制方法 燃烧过程是柴油机工作的“核心”，而喷油系统对燃烧过程及其工作品质，特别是对排放的污染物种类及数量起着重要的作用。因此，对柴油机喷油系统的研究一直成为研究者们的关注热点。柴油机喷油技术经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操纵式喷油这两个发展阶段。而现代电控喷油技术的崛起，则应归功于计算机技术和传感检测技术的迅猛发展。目前电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制型。共轨式电控燃油喷射技术正是属于后者。该技术不再采用传统的柱塞泵脉动供油的原理，而是通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。电控共轨燃油系统简介 电控柴油喷射系统电控柴油喷射系统由传感器、传感器、ECUECU（计算机）和执行机构三部分组成（计算机）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入计算机，与巳储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳值对喷油泵、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。这类电控系统可分为：蓄压式电控燃油喷射系统、液力增压式电控燃油喷射系统和高压共轨式电控燃油喷射系统。共轨技术共轨技术是指高压油泵、压力传感器和高压油泵、压力传感器和ECUECU组成的闭环系统组成的闭环系统，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，由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨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，可以大幅度减小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，喷油量大小取决于共轨管压力和电磁阀开启时间的长短。电控共轨燃油系统构成 燃油系统：高压油泵、共轨管、喷油器、柴滤器、高压油管、低压油管、调压器、燃油箱等 电控系统：传感器、执行器、线束、ECUCommon Rail System Common Rail System 共轨燃油喷射系统共轨燃油喷射系统共轨系统的构成共轨系统原理图724V发动机转速传感器（曲轴）相位传感器（凸轮轴）发动机转速传感器（曲轴）相位传感器（凸轮轴）加速踏板传感器轨压传感器增压压力传感器冷却液温度传感器空气温度传感器点火开关离合器开关巡航控制开关燃油计量控制单元废气循环控制单元增压器控制单元故障灯车速传感器空调压缩机预热控制单元电动燃油泵（可选）诊断测试接口轨压控制阀自动变速系统ABS/TCSControl unit EDC 7 ECU 控制单元控制单元喷油器轨压传感器轨压传感器电控高压泵电控高压泵燃油滤清器燃油滤清器轨轨燃油箱燃油箱升程升程时间时间泻压阀泻压阀喷油器喷油器回油回油进油进油燃油计量阀燃油计量阀高压油路（红色）高压油路（红色）低压油路（黄色）低压油路（黄色）低压部分：燃油箱、输油泵、低压部分：燃油箱、输油泵、低压油管、燃油滤清器（粗低压油管、燃油滤清器（粗滤、精滤）、滤、精滤）、回油管、回油管、ECUECU低压部分作用是为高压部分低压部分作用是为高压部分提供足够的燃油提供足够的燃油高压部分：燃油计量阀、高高压部分：燃油计量阀、高压油泵、高压油管、共轨管、压油泵、高压油管、共轨管、喷油器喷油器高压部分作用是产生高压，高压部分作用是产生高压，保证燃油喷射压力，燃油计保证燃油喷射压力，燃油计量量高、低压油路燃油粗滤器燃油粗滤器 CPN2.2CPN2.2高压油高压油泵泵润滑油进口（可选）高压出口初始机油注油口阀盖相位传感器:DG6齿轮泵 ZP5柴油出口（到滤器）柴油进口（自油箱）溢流阀M-PROP 燃油计量阀柴油出口（到油箱）柴油进口（自滤器）凸轮轴CPN2.2CPN2.2高压油高压油泵泵进油口凸轮轴齿轮泵油量计量单元柱塞柱塞弹簧挺柱CPN2.2CPN2.2高压油高压油泵泵Common Rail 共轨管共轨管的作用：存储高压、抑止因油泵供油和喷油而产生的波共轨管的作用：存储高压、抑止因油泵供油和喷油而产生的波动动轨压传感器压力限制阀进油口 确保共轨中的压力失控后确保共轨中的压力失控后不不会超压会超压机械溢流阀原理机械溢流阀原理压力限制阀压力限制阀ECUECU结构及功能结构及功能输入信号调理：输入信号调理：将输入信号限将输入信号限制在允许的电压水平。放大、制在允许的电压水平。放大、滤波、电平匹配。滤波、电平匹配。EPROM，FLASH：程序存储程序存储器，器，MAP表，发动机特性曲表，发动机特性曲线。线。EEPROM：在线匹配数据，在线匹配数据，停车装置数据、矫正及制造数停车装置数据、矫正及制造数据，运行过程中的错误和不正据，运行过程中的错误和不正常工作数据、故障码。常工作数据、故障码。RAM：运算变量运算变量输出级：输出级：功率放大，带有诊断功率放大，带有诊断和保护：过流，短路，断路，和保护：过流，短路，断路，过热，过压，欠压过热，过压，欠压ECUECU的一般结构的一般结构BOSHBOSH共轨共轨ECUECU线路板线路板ECUECU及及ECUECU接线图接线图共轨传感器传感器类型传感器磁电式曲轴转速传感器数字量凸轮相位传感器数字量变阻传感器热敏电阻水温、油温、空气温度、燃油温度等模拟量滑线变阻器 加速踏板位置传感器模拟量应变片变阻器轨压传感器、大气压力传感器等模拟量传感器类型传感器类型曲轴转速传感器原理：电磁感应原理：电磁感应功能：功能：1、曲轴（发动机）转、曲轴（发动机）转速速 2、曲轴上止点位置、曲轴上止点位置曲轴转速传感器123456123456飞轮齿孔飞轮齿孔电压信号电压信号整形后信整形后信号号凸轮轴相位传感器原理：电磁感应原理：电磁感应相位确定：采用（相位确定：采用（n+1）齿定）齿定位位同步信同步信号号凸轮轴相位传感器水温传水温传感器感器 两根针脚两根针脚机油压力传感器机油压力机油压力传感器可传感器可以同时检以同时检测机油压测机油压力和机油力和机油温度温度针脚接针脚接线为四线为四根根机油压力传感器加速踏板传加速踏板传感器感器 V1GND1PW-Suply1GND2V2PW-Suply2Low idle Switch工作原理：工作原理：R1、R2与与Low idle Switch是联动的。是联动的。一般情况下一般情况下PW-Suply1=PW-suply2/2这样这样V1=V2/2好处，好处，if V1V2/2 then use min(v1,V2/2)能判断出是哪一路损坏了，在能判断出是哪一路损坏了，在LIS闭合时，闭合时，V1，V2应在低限值处，否则相应一路坏应在低限值处，否则相应一路坏掉掉R2R1进气压力传进气压力传感器感器传感器有：大气压力、进气压力、机油压力、轨压等传感器有：大气压力、进气压力、机油压力、轨压等R1R1R2原理：原理：R P（比压）（比压）由于电阻受温度的影响，由于电阻受温度的影响，附加一与测压应变片垂附加一与测压应变片垂直的应变片直的应变片R2来补尝来补尝温度对阻值的影响温度对阻值的影响进气压力传感器进气压力传进气压力传感器可以检感器可以检测进气的压测进气的压力和温度力和温度四根针脚四根针脚接线接线进气压力传感器轨压传感器精确测量对系统有效运行至关重要精确测量对系统有效运行至关重要测量精度为满量程的测量精度为满量程的2瞬时响应要求高瞬时响应要求高一旦损坏，必须起用应急备份功能，按设定值一旦损坏，必须起用应急备份功能，按设定值替代替代共轨压力传感器：共轨共轨压力传感器：共轨系统中最关键的传感器系统中最关键的传感器压力变化压力变化皮膜上的金属层形状变化（皮膜上的金属层形状变化（1500bar1mm）电阻变化电阻变化电阻桥上的电压变化（电阻桥上的电压变化（070mv 0.54.5v）轨压传感器轨压传感器共轨执行器执行器及输出接口执行器控制类型电控喷油器开关量Metering Unit开关量轨压控制器开关量EPW电子预供给燃油泵开关量空调压缩机开关量进气预热塞开关量电源继电器开关量通讯线K-line,CAN,ETK-line(Only for ECU with ETK)电控喷油器回油管球阀进油口电磁阀插座泻油孔进油孔控制腔柱塞进油槽针阀衔铁针阀弹簧针阀腔工作原理工作原理1）电磁阀断电：球阀关闭）电磁阀断电：球阀关闭控制腔压力针阀弹簧压力控制腔压力针阀弹簧压力 针阀腔压力针阀腔压力针阀关闭，不喷射针阀关闭，不喷射2）电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油）电磁阀通电：球阀开启，泻油孔泻油控制腔压力针阀弹簧压力控制腔压力针阀弹簧压力 针阀腔压力针阀腔压力针阀抬起，喷射针阀抬起，喷射针阀抬起速度针阀抬起速度 取决于泻油孔与进油孔的流取决于泻油孔与进油孔的流量差量差针阀关闭速度针阀关闭速度 取决于进油孔流量取决于进油孔流量喷射响应电磁阀响应液力系统响应喷射响应电磁阀响应液力系统响应一般应为一般应为 0.1ms0.3ms(喷油速率控制的要喷油速率控制的要求求)电控喷油器接线柱进油口喷油嘴回油口针阀柱塞针阀弹簧球阀电磁阀油量计量单元油量计量单元，通油量计量单元，通过对过对ECU的数据分的数据分析，决定每次往共析，决定每次往共轨管中输入多少的轨管中输入多少的油量。油量。喷射控制及系统WP6WP6柴油机柴油机WP10柴油机WP10柴油机WP12柴油机WP12柴油机