Bosch共軌式柴油噴射系統(tǒng)的構(gòu)造與作用

劉亮

摘要：柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)是柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展史上的一座里程碑，把柴油機(jī)推向更廣泛的應(yīng)用。高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)具有柴油機(jī)理想的燃油噴射系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)高壓噴射，壓力可以達(dá)到1600-2000bar；噴油壓力不受轉(zhuǎn)速的影響；實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量、噴油定時(shí)和噴油規(guī)律的全工況靈活柔性控制。

關(guān)鍵詞：高壓共軌；低壓油路；高壓油路

國(guó)外典型的高壓共軌電控系統(tǒng)主要有：日本電裝公司ECD-U2高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，德國(guó)Bosch公司高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，美國(guó)德?tīng)柛９綧ultec DCR 1400高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)。他們的產(chǎn)品代表了當(dāng)今高壓共軌系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)。下面將以Bosch高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)作為一個(gè)實(shí)例，介紹其構(gòu)造和作用。

一、Bosch共軌式燃油系統(tǒng)的組成

如圖1，是由低壓油路零件、高壓油路零件及ECU等所構(gòu)成。

二、低壓油路各零件的構(gòu)造與作用

（1）燃油泵（Presupply Pump）有滾柱式和齒輪式

（2）滾柱式燃油泵 滾柱式燃油泵為電動(dòng)式，僅用于小客車或輕型商用車，可裝在油箱內(nèi)或油箱外低壓油管上；并有如汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)般的安全電路，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而起動(dòng)開(kāi)關(guān)在ON位置時(shí)，電動(dòng)燃油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在其內(nèi)部，還設(shè)有限壓閥。當(dāng)出油端壓力過(guò)高時(shí)，將壓力限制閥推開(kāi)，使過(guò)多的柴油回到進(jìn)油端。

（3）齒輪式燃油泵 齒輪式燃油泵為機(jī)械式，用在小客車、商用車輛及越野車輛?？膳c高壓泵組合在一起，或由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。齒輪式燃油泵的送油量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，因此在壓力端設(shè)有溢流閥。為了排除低壓管路內(nèi)的空氣，還在齒輪燃油泵上或低壓管路上設(shè)有手動(dòng)泵。

（4）柴油濾清器 柴油中的雜質(zhì)可能導(dǎo)致泵零件、出油閥及噴嘴等的磨損。另外柴油中含有水，可能變成乳狀物或因溫度變化而凝結(jié)，若水進(jìn)入系統(tǒng)，則可能導(dǎo)致零件銹蝕。與其他噴射系統(tǒng)相同，共軌式噴射系統(tǒng)也需要附有水分存儲(chǔ)室的柴油濾清器，并定期打開(kāi)放水螺釘放水?，F(xiàn)在越來(lái)越多的小客車用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有自動(dòng)警告裝置，當(dāng)必須泄放柴油濾清器內(nèi)的水分時(shí)，警告燈會(huì)點(diǎn)亮。

三、高壓油路各零件的構(gòu)造與作用

（1）組成高壓油路的各零件，包括高壓油泵（High—Pressure Pump）、油壓控制閥（Pressure—Control Valve）、高壓儲(chǔ)油器（High—Pressure Accumulator，即共軌Rail）、共軌油壓傳感器（Rail—Pressure Sensor）、壓力限制器（Pressure Limiter Valve）、流量限制器（Flow Limiter）及噴油器（Injectors）。

（2）高壓泵

高壓泵負(fù)責(zé)將低壓柴油轉(zhuǎn)變成可達(dá)135MPa的高壓柴油，送入共軌內(nèi)；在所有發(fā)動(dòng)機(jī)作用狀態(tài)下，均能提供足夠的高壓柴油，并能提供額外柴油以供迅速起動(dòng)用，以及能夠快速建立起共軌內(nèi)的壓力。

高壓泵的構(gòu)造，由三組輻射狀排列的柱塞組所組成。驅(qū)動(dòng)軸一轉(zhuǎn)，有三次排氣行程，油壓連續(xù)且穩(wěn)定；驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩為16N·m，只有分配式噴射泵的1/9，相當(dāng)省力。高壓泵由發(fā)動(dòng)機(jī)以聯(lián)接器（Coupling）、齒輪、鏈條或皮帶傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速為發(fā)動(dòng)機(jī)的1/2，由柴油潤(rùn)滑泵內(nèi)零件。

高壓油泵的作用：

a、燃油泵送來(lái)約50KPa～150KPa的低壓柴油，從柴油入口，經(jīng)安全閥進(jìn)入低壓油道，再經(jīng)進(jìn)氣閥送入正在下行柱塞的上方，此時(shí)為吸氣行程。

b、當(dāng)柱塞過(guò)了下止點(diǎn)上行時(shí)，進(jìn)氣閥關(guān)閉，油壓升高，推開(kāi)出油閥，將柴油送往共軌，直到柱塞抵達(dá)上止點(diǎn)，此時(shí)為排氣行程。

（3）油壓控制閥

油壓控制是用來(lái)保持共軌內(nèi)的正確油壓的，油壓控制閥的構(gòu)造如圖3所示。施加在電樞的力有兩個(gè)，一為彈簧力，一為電磁力。為了潤(rùn)滑及冷卻，整個(gè)電樞是永久浸泡在柴油中。

油壓控制閥的作用：

a、不通電時(shí)：只要油壓超過(guò)彈簧力，油壓控制閥即打開(kāi)，且依送油量大小，會(huì)保持一定之開(kāi)度。彈簧力的設(shè)定，使油壓可達(dá)20MPa.

b、通電時(shí)：當(dāng)共軌內(nèi)必須提高時(shí)，油壓控制閥通電，彈簧力加上電磁力，是送油壓力提高。要改變送油量或送油壓力，可由脈沖寬度調(diào)節(jié)方式改變電流量，以產(chǎn)生不同的電磁力來(lái)變化操作，通常1KHz的脈沖頻率就足以阻止樞軸移動(dòng)。

（4）共軌

共軌即高壓蓄壓器，為一個(gè)高強(qiáng)度鋁合金管，用來(lái)存儲(chǔ)高壓油，抑制壓力脈動(dòng)，保持壓力恒定，以確保當(dāng)噴油器打開(kāi)的瞬間，噴射壓力能維持一定值。

共軌的構(gòu)造，為一長(zhǎng)形儲(chǔ)油管，經(jīng)流量限制器，將高壓柴油送往各缸噴油器。共軌上裝有油壓傳感器、壓力限制閥（限壓閥）及流量限制器。

（5）共軌油壓傳感器

共軌油壓傳感器必須迅速、精確監(jiān)測(cè)共軌內(nèi)瞬間的壓力變化，將電壓信號(hào)送給ECU，以調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)挠蛪骸?/p>

（6）噴油器

噴油器可分為幾個(gè)功能組件：噴油嘴、液壓伺服系統(tǒng)和電磁閥等。噴油器的構(gòu)造，燃油從高壓接頭經(jīng)進(jìn)油道送往噴油嘴，經(jīng)進(jìn)油節(jié)流孔送入控制室?？刂剖彝ㄟ^(guò)由電磁閥打開(kāi)的回油節(jié)流孔與回油孔連接；回油節(jié)流孔在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，作用在控制活塞上的液壓力大于作用在噴油器針閥承壓面上的力，因此噴油嘴針閥被壓在座面上，從而沒(méi)有燃油進(jìn)入燃燒室；電磁閥動(dòng)作時(shí)，打開(kāi)回油節(jié)流孔，控制室內(nèi)的壓力下降，當(dāng)作用在控制活塞上的液壓力低于作用在噴油嘴針閥承壓面上的作用力時(shí)，噴油嘴針閥立即開(kāi)啟，燃油通過(guò)噴油孔噴入燃燒室。由于電磁閥不能直接產(chǎn)生迅速關(guān)閉針閥所需的力，因此，經(jīng)過(guò)一個(gè)液力放大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)針閥的這種間接控制。在這個(gè)過(guò)程中，除噴入燃燒室的燃油量之外，還有附加的所謂控制油量經(jīng)控制室的節(jié)流孔進(jìn)入回油通道。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐家龍.柴油機(jī)電控噴油技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]黃靖雄，賴瑞海等.電控柴油機(jī)結(jié)構(gòu)與原理[M].北京：人民交通出版社，2008.

[3]李鐵軍.柴油機(jī)電控技術(shù)使用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[4]中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)組.2008世界汽車技術(shù)發(fā)展跟蹤研究[J].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.