柴油機(jī)實(shí)行高壓柴油電子控制的目的,是為了改善柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放污染,同時(shí),其在動(dòng)力性、油耗以及駕駛性等方面相比傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)也具有明顯的優(yōu)勢(shì):
1) 與同功率的汽油車(chē)相比,柴油車(chē)燃油消耗約節(jié)省25%~30%;
2) 動(dòng)力性強(qiáng),主要表現(xiàn)在扭矩大,低速狀態(tài)下加速快,拖拽性能佳等優(yōu)勢(shì);
3) 可實(shí)現(xiàn)噴油的精確控制,具有多次噴射能力;
4) 較好的煙度控制能力與排放潛力;
5) 電控單元的精確控制,使得柴油細(xì)化,燃燒完善,有效抑制顆粒物與NOx生成;
6) CO2排放量比汽油車(chē)降低30%左右,HC的排放量也明顯降低。
在電控單體泵、電控泵噴嘴、共軌系統(tǒng)這些柴油電子控制方案當(dāng)中,以高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)最被廣大主機(jī)廠所推崇,究其原因無(wú)外乎從機(jī)械控制式向電子控制式轉(zhuǎn)變的方便度。共軌系統(tǒng)最大限度地降低了各老機(jī)型對(duì)升級(jí)進(jìn)行機(jī)械更改的要求。
目前在中國(guó)市場(chǎng)上的共軌系統(tǒng)提供商主要是國(guó)際巨頭,包括市場(chǎng)份額接近70%的德國(guó)博世BOSCH、日本的電裝DENSO、美國(guó)的德?tīng)柛ELPHI、僅自供的卡特皮勒CATERPILLAR等。本土企業(yè)當(dāng)中雖也有聚力進(jìn)行共軌系統(tǒng)研發(fā)與生產(chǎn)的,包括新風(fēng)、北油、龍泵、無(wú)錫油泵油嘴研究所等,但目前的技術(shù)成熟度與生產(chǎn)成熟度均未成氣候,路漫漫其修遠(yuǎn)兮,仍須上下大力求索!
一、共軌系統(tǒng)主要組成
整個(gè)高壓共軌系統(tǒng)可被分為電控系統(tǒng)與液力系統(tǒng)兩大部分。液力系統(tǒng)包括燃油箱、燃油濾清器、高壓油泵、高壓油軌與噴油器;電控系統(tǒng)則包括電控單元、傳感器與執(zhí)行器這三類(lèi)。
二、共軌系統(tǒng)工作原理
1、通過(guò)油門(mén)踏板,傳感器得到駕駛員的要求,將信號(hào)傳送給電子控制單元,電子控制單元根據(jù)車(chē)輛工況(環(huán)境、進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等),對(duì)軌壓、進(jìn)氣量以及噴油進(jìn)行精確運(yùn)算,從而控制執(zhí)行器輸出,實(shí)現(xiàn)駕駛員的要求。
2、燃油從油箱被吸出后,經(jīng)油水分離器與濾清器后被送入高壓油泵,高壓油泵將柴油輸送到高壓油軌中,高壓油軌上有一壓力傳感器用來(lái)監(jiān)控軌壓。在整套高壓共軌電控系統(tǒng)中,各類(lèi)傳感器及時(shí)檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),由電子控制單元根據(jù)預(yù)置的程序進(jìn)行運(yùn)算后,確定適合于該工況下的最佳噴油量、噴油時(shí)刻、噴油速率等。也就是說(shuō),高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元組成一組閉環(huán)控制系統(tǒng),高壓油泵把高壓油輸入到高壓油軌,通過(guò)壓力傳感器對(duì)實(shí)際軌壓的監(jiān)控與反饋,實(shí)現(xiàn)噴油壓力的精確控制。在此過(guò)程中噴油壓力的產(chǎn)生和燃油噴射完全消除了彼此間的相互影響,且噴油壓力的產(chǎn)生不依賴(lài)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與噴油量。
低壓供油油路的構(gòu)成(箭頭
所示):油箱è燃油粗濾器(油水分離器) è齒輪泵è燃油精濾器è高壓油泵入口。
低壓回油油路的構(gòu)成:由高壓油泵、高壓油軌、噴油器的回油組成,如箭頭
所示。
高壓油路的構(gòu)成(箭頭
所示):高壓油泵è高壓油軌è噴油器。
ECU計(jì)算所需要的傳感器的輸入(箭頭
所示):增壓壓力+環(huán)境壓力+曲軸位置+凸輪軸位置+進(jìn)氣溫度+冷卻液溫度+油門(mén)位置+空調(diào)開(kāi)度等
ECU計(jì)算所需要的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸入(箭頭
所示):鑰匙開(kāi)關(guān)+離合器開(kāi)關(guān)+剎車(chē)開(kāi)關(guān)+車(chē)速+診斷等需求開(kāi)關(guān)。
ECU對(duì)噴油量的控制輸出(箭頭
所示):通過(guò)提供的電流強(qiáng)度和加電時(shí)間來(lái)控制高壓油泵油量計(jì)量單元和噴油器的開(kāi)閉。
ECU對(duì)輔助系統(tǒng)的控制輸出(箭頭
所示):空調(diào)+電源+風(fēng)扇+儀表。
低壓供油油路為高壓油路提供足夠量的燃油,ECU根據(jù)傳感器的輸入通過(guò)油量計(jì)量單元對(duì)高壓油路的壓力進(jìn)行控制,ECU通過(guò)給噴油器的加電時(shí)間對(duì)噴油量進(jìn)行控制。多余的燃油經(jīng)低壓回油油路回到油箱。
三、高壓共軌液力系統(tǒng)構(gòu)成
高壓共軌燃油系統(tǒng)中的液力部分,主要由燃油箱、濾清器、高壓油泵、高壓油軌以及共軌噴油器這幾大部分組成。各部件的主要功能簡(jiǎn)要概括如下:
1、 燃油箱:燃油儲(chǔ)存;
2、 濾清器:對(duì)進(jìn)入油路的柴油進(jìn)行過(guò)濾;
3、 高壓油泵:將低壓燃油壓縮為高壓燃油輸送到高壓油軌;
4、 高壓油軌:積蓄高壓泵輸送的高壓燃油,提供給各缸噴油器,實(shí)現(xiàn)各缸供壓的平衡;
5、 噴油器:執(zhí)行器,實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)精確的燃油噴射。
四、高壓共軌電控系統(tǒng)構(gòu)成
共軌系統(tǒng)中電控系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行器、電控單元以及線束四部分組成。各部件的主要功能簡(jiǎn)要概括如下:
1、 傳感器:物理參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),并將各種信號(hào)提供給電控單元;
2、 電子控制單元:通過(guò)內(nèi)部軟件對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析處理,并根據(jù)控制策略調(diào)控各執(zhí)行器,同時(shí)對(duì)各信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控和判斷;
3、 執(zhí)行器:接收電控單元發(fā)出的指令并執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作;
4、 通訊接口:與外部系統(tǒng)進(jìn)行通訊;
5、 供電電源:提供控制電路電能。
五、博世共軌系統(tǒng)
1、在目前中國(guó)市場(chǎng)上,博世在共軌系統(tǒng)方面可謂一家獨(dú)大。博世共軌系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用范圍的不同分為商用車(chē)共軌系統(tǒng)CRSN和乘用車(chē)共軌系統(tǒng)CRS兩大類(lèi)。其中CRSN是指應(yīng)用于中重型卡車(chē)上的系統(tǒng),主要四大部件包括CPN2.2(CP3.3)、CRIN、帶跛行功能泄壓閥的油軌以及電控單元ECU(EDC7、EDC17)。CRS是指應(yīng)用于乘用轎車(chē)等上的系統(tǒng),主要四大部件包括CP1H(CB18)、CRI、通常不帶跛行功能的油軌以及電控單元ECU(EDC16、EDC17)。
2、主要零部件圖片如下圖所示:
六、德?tīng)柛9曹壪到y(tǒng)
七、電裝共軌系統(tǒng)