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电控柴油机燃料供给系统简介

【摘要】:1.共轨技术电控柴油机的分类柴油机电控燃油系统的主要类型有电控直列泵、电控分配泵、电控单体泵和电控共轨燃油系统。表7.3电控柴油机的功能3.共轨技术柴油机的组成以博世共轨柴油机为例,共轨技术柴油机燃料供给系统由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。高压油路包括高压燃油泵、高压燃油管路、燃油轨和喷油器。

由于柴油机电控燃油喷射系统具有改善低温启动性、降低氮氧化合物和烟度的排放、提高发动机运转稳定性、提高发动机的动力性和经济性、控制涡轮增压等优点,为适应当今日益严格的排放法规的要求,电控柴油机的装车率会更加普遍。

1.共轨技术电控柴油机的分类

柴油机电控燃油系统的主要类型有电控直列泵、电控分配泵、电控单体泵和电控共轨燃油系统。

柴油共轨系统已开发了3代,见表7.2所示。

表7.2 共轨技术柴油机的分类

2.电控柴油机的功能

电控柴油机的功能见表7.3所示。

表7.3 电控柴油机的功能

3.共轨技术柴油机的组成

以博世共轨柴油机为例,共轨技术柴油机燃料供给系统由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。

(1)空气供给系统

如图7.15所示,在进气总管上有节气门调节器,进气歧管上安装有涡旋翻板,可进行无级调节,这样就使得进气状况按照当前的发动机转速和负荷与排放、油耗和扭矩/功率相适应。涡旋翻板调节器上有电位计,它向发动机控制单元报告涡旋翻板的位置。

带有涡旋翻板调节器的进气歧管,为了使扭矩输出和燃烧状况达到最佳状态,在负荷较低时关闭涡旋通道可以增强涡旋运动,如图7.16所示,空气只能通过切向进气道进入气缸,在低负荷/转速时形成高的涡旋运动,在燃烧室内产生好的燃烧效果同时也产生较少的废气。

图7.15 空气供给系统

在负荷较高时打开涡旋通道有助于气缸更好地充气。通过涡旋翻板持续的角度变化使气缸内的气流涡旋和燃烧过程能够精确匹配,减小尾气排放。如图7.17所示。

在发动机启动时,涡旋翻板节流阀被打开,且在怠速时才关闭。

如果更换了涡旋翻板调节器,那么必须进行涡旋翻板调节器与涡旋翻板的适配;如果是两辆车之间的互换,那么涡旋翻板也必须更换。

图7.16 涡旋翻板关闭

图7.17 涡旋翻板打开

(2)燃油供给系统

如图7.18所示,共轨喷油系统由低压油路和高压油路组成。低压油路包括低压管路、前滤清器、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油回油管、温控启动电磁阀和温控启动预热塞。高压油路包括高压燃油泵、高压燃油管路、燃油轨和喷油器

1)共轨喷油器(喷油阀)

共轨喷油器结构如图7.19所示。当喷油器电磁阀未通电时,小弹簧将电驱的球阀压向释放控制孔上,在控制腔内形成共轨高压;同样,喷嘴腔内也形成共轨高压,共轨压力对控制柱塞端面的压力和喷嘴弹簧的压力与高压燃油作用在针阀锥面上的开启力相平衡,使针阀保持关闭状态。

图7.18 燃油供给系统组成

1—油箱;2-一油水分离器;3一燃油滤清器;4一油温传感器;5-一高压燃油泵;6一燃油计量阀; 7一右侧油轨;8一压力传感器;9一压力调节阀;10一左侧油轨;11一喷油器

图7.19 共轨喷油器结构

如图7.20(a)所示,当电磁阀被触发时,电驱将泄油口打开,燃油从阀控制室中流到上方的空腔中(从空腔通过回油管道返回油箱),使控制室压力降低;控制室压力降低,减少了作用在控制柱塞上的力,这时喷嘴针阀被打开,喷油器开始喷油。

如图7.20(b)所示,电磁阀一旦断电不被触发,小弹簧力会使电磁阀电驱下压,球阀将泄油孔关闭;泄油孔关闭后,燃油从进油孔进入控制室建立起油压(这个压力为油轨压力),这个高压作用在控制柱塞端面上,油轨压力加上弹簧力大于针阀锥面上的压力,使喷嘴针同时关闭。

图7.20 共轨喷油器工作图

2)齿轮输油泵与高压燃油泵

如图7.21所示为齿轮输油泵,由齿形皮带通过高压泵的贯穿偏心轴来驱动,将油箱中的燃油(用油箱内的泵)输送到高压泵中。

图7.21 齿轮泵

如图7.22所示为高压燃油泵。高压油泵是高压回路和低压回路的分界面,在所有工况下,它主要负责在车辆的整个使用寿命中供给足够的高压燃油,同时还必须保证为使发动机迅速启动所需要的额外的供油量和压力要求。

高压油泵不断地产生共轨所需的系统压力,燃油并不是在每个单一的喷射过程都必须被压缩(相对于传统的系统燃油)。

图7.22 高压燃油泵

高压油泵安装在与传统柴油机分配泵相同的位置上。它是通过带轮发兰、带轮、齿带由发动机驱动,其最高转速不超过3000r/min。高压泵借以低压油路过来的燃油润滑。高压油泵上安装有用来进行压力控制的电磁阀。燃油被3个成辐射状安装互隔120°的泵油柱塞压缩,高压泵每转一圈,有3次供油,峰值驱动扭矩较低,油泵驱动系统保持较稳定的负荷。16N·m的扭矩大概是驱动一个同等分配泵所需扭矩的1/9,共轨系统相比传统的喷射系统在泵的驱动方面具有较少的负荷。所需的动力是随着共轨压力和泵的速度(供油量)成比例上升的。

凸轮轴使3个泵的柱塞按照凸轮的外形上下运动。

当供油油压超过安全阀的开启压力(0.5~1.5bar,lbar=105Pa),高压泵的柱塞正向下运动时(吸油行程),输油泵使燃油经高压泵经油阀进入柱塞腔。在高压泵柱塞越过下止点后,进油阀关闭。这样,柱塞腔内的燃油被密封,它将以高于供油压力的油压被压缩,油压的升高一旦达到共轨的油压,出油阀被打开,被压缩的燃油就进入高压循环。柱塞继续供给燃油,直至到达上止点(供油行程),压力减小,导致出油阀关闭,仍然在柱塞腔内的燃油压力也下降,柱塞又向下运动。当柱塞腔内的压力降至低于输油泵的供油压力时,进油阀又开启,吸油过程又开始。

3)燃油压力调节器

燃油压力调节器安装在高压油泵后面,根据 EDC电子控制模块的控制信号调节燃油共轨中的燃油压力。

当电磁阀未通电时,弹簧作用在活塞上,保持控制阀关闭。当燃油压力升高至250bar以上时,压缩弹簧打开控制阀,高压燃油流入回油管路。

当控制模块处理接收到的发动机各种参数后,确定所需的高压喷射压力,然后向燃油压力调节器发出PWM(脉宽调制)信号控制电磁阀,关闭控制阀,直到达到期望的压力值。

控制模块借助于安装在燃油轨上的燃油压力传感器监测被调节的燃油压力,并根据需要改变信号的强度以达到要求的结果。

4)燃油轨

燃油轨安装在气缸盖的侧面。燃油轨内腔的体积较小,主要是为保证在启动及怠速时快速提升压力,以满足此时的燃油压力需求。同时也为了减小由于喷油器的开、闭和高压燃油泵的工作所引起的压力变化。

3.电子控制系统

电子控制系统各种传感器见表7.4所示。

表7.4 BOSCH共轨系统传感器