專利名稱：一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前柴油機(jī)燃油系統(tǒng)一般為位置式電控噴油系統(tǒng)和時(shí)間式電控噴油系統(tǒng)。位置式電控噴油系統(tǒng)主要采用的是直列泵和分配泵。它是在傳統(tǒng)機(jī)械噴油泵基礎(chǔ)上，用電子執(zhí)行器代替機(jī)械油量和噴油定時(shí)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，采用電液執(zhí)行器、電磁鐵、步進(jìn)電機(jī)來直接控制噴油泵的齒條或滑套位置，以調(diào)節(jié)噴油量或噴油定時(shí)，雖然控制精度和響應(yīng)速度比老式的機(jī)械系統(tǒng)有大幅度提高，且只要使用電控泵和控制器來作為噴油的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)得到簡化， 但控制自由度小，控制精度較差，噴油率和噴射壓力也難于控制，并且不能改變傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)固有的噴射特性，也很難大幅度的提高噴射壓力，因此它是電控噴油技術(shù)的初級(jí)產(chǎn)品。時(shí)間式電控噴油系統(tǒng)采用的是電控單體泵和電控泵噴嘴系統(tǒng)。它是直接利用高速電磁閥控制噴油，電磁閥的關(guān)閉時(shí)刻決定了噴油定時(shí)開始，關(guān)閉持續(xù)時(shí)間決定了噴油量大小，故能靈活準(zhǔn)確地控制噴油定時(shí)和噴油量，但電磁閥的響應(yīng)時(shí)間對(duì)噴油過程影響較大。 由于電磁閥的開關(guān)時(shí)間隨轉(zhuǎn)速的變化要做一定地調(diào)整，而在減速和加速期間速度變化非?？?，且轉(zhuǎn)速值是實(shí)時(shí)的，故電磁閥的開閉難以實(shí)現(xiàn)精確的控制，噴油量誤差較大，同時(shí)軌壓與轉(zhuǎn)速有關(guān)，低速和轉(zhuǎn)速變化率較大時(shí)軌壓難以滿足要求。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有柴油機(jī)燃油系統(tǒng)噴油控制自由度小、精度較低的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種共軌壓力高、柴油燃燒徹底、采用閉環(huán)控制從而能實(shí)時(shí)調(diào)整噴油參數(shù)的柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，包括低壓供油單元、高壓供油單元、電控單元和傳感器單元，所述的低壓供油單元通過管道與高壓供油單元連接，所述的電控單元分別電連接至低壓供油單元、高壓供油單元和傳感器單元。所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，所述的低壓供油單元包括油箱、輸油泵和燃油濾清器，所述的油箱、輸油泵和燃油濾清器通過管道依次連接。所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，所述的油箱內(nèi)設(shè)置有粗濾器。所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，所述的輸油泵為齒輪泵。所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，所述的高壓供油單元包括高壓油泵、高壓油軌和噴油器，所述的高壓油泵、高壓油軌和噴油器通過管道依次連接。所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，所述的連接高壓油泵、高壓油軌和噴油器的管道為高壓油管，所述的高壓油管的外徑為6mm，內(nèi)徑為2-2. 4mm。所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，所述的電控單元包括微處理器、數(shù)字信號(hào)接口、功率驅(qū)動(dòng)電路和模擬信號(hào)接口，所述的微處理器分別與數(shù)字信號(hào)接口、功率驅(qū)動(dòng)電路和模擬信號(hào)接口通信連接，所述的功率驅(qū)動(dòng)電路分別電連接至高壓油泵和噴油器。[0012]所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，所述的傳感器單元包括曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、 凸輪位置傳感器、油水分離傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣流量傳感器、燃油溫度傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和軌壓傳感器，所述的曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪位置傳感器、油水分離傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器和進(jìn)氣流量傳感器分別電連接至數(shù)字信號(hào)接口，所述的燃油溫度傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和軌壓傳感器分別電連接至模擬信號(hào)接口[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，共軌壓力高達(dá)160MPa，使得噴油霧化極好，燃燒徹底，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性好。采用高速電磁閥控制燃油噴射，實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、主噴和后噴， 柴油燃燒更徹底。閉環(huán)控制能自由調(diào)節(jié)噴油壓力，利用共軌壓力傳感器測(cè)量共軌內(nèi)的燃油壓力，從而調(diào)整高壓燃油泵的供油量來控制共軌壓力。閉環(huán)控制能自由調(diào)節(jié)噴油量，以發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和油門開度信息等為基礎(chǔ)，由電控單元ECU計(jì)算出最佳噴油量，通過控制噴油器電磁閥的通、斷電來直接控制噴油時(shí)間。閉環(huán)控制能自由調(diào)節(jié)噴油次數(shù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)用途的需要，設(shè)置并控制噴油次數(shù)，預(yù)噴、主噴和后噴等。閉環(huán)控制能自由調(diào)節(jié)噴油提前角，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等參數(shù)，計(jì)算出最佳噴油噴油提前角，從而準(zhǔn)確控制噴油開起時(shí)間，保證了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性。[0014]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖2為本實(shí)用新型軌壓傳感器的軌壓與輸出電壓曲線圖；[0017]圖3為本實(shí)用新型所測(cè)試的14種油嘴的參數(shù)表；[0018]圖4為本實(shí)用新型噴油器的特性表。
具體實(shí)施方式
[0019]參見圖1，本實(shí)用新型包括低壓供油單元、高壓供油單元、電控單元和傳感器單元， 低壓供油單元通過管道與高壓供油單元連接，電控單元分別電連接至低壓供油單元和高壓供油單元。低壓供油單元包括油箱、輸油泵和燃油濾清器，油箱內(nèi)設(shè)置有粗濾器，油箱、輸油泵和燃油濾清器通過管道依次連接。高壓供油單元包括高壓油泵、高壓油軌和噴油器，高壓油泵、高壓油軌和噴油器通過管道依次連接。電控單元包括微處理器、數(shù)字信號(hào)接口、功率驅(qū)動(dòng)電路和模擬信號(hào)接口，所述的微處理器分別與數(shù)字信號(hào)接口、功率驅(qū)動(dòng)電路和模擬信號(hào)接口通信連接，所述的功率驅(qū)動(dòng)電路分別電連接至高壓油泵和噴油器。傳感器單元包括曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪位置傳感器、油水分離傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣流量傳感器、燃油溫度傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和軌壓傳感器，所述的曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪位置傳感器、油水分離傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器和進(jìn)氣流量傳感器分別電連接至數(shù)字信號(hào)接口，所述的燃油溫度傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和軌壓傳感器分別電連接至模擬信號(hào)接口。[0020]輸油泵本燃油系統(tǒng)使用的為齒輪泵，它從油箱中吸出燃油，通過帶有油水分離器的燃油濾清器后，再通過燃油進(jìn)口和安全閥輸送給高壓油泵。進(jìn)入高壓泵的供油壓力不能超過安全閥的開啟壓力0. 5KPa---1. 5KPa。[0021]燃油濾清器過濾燃油里所含渣子雜質(zhì)和顆粒，使燃油在到達(dá)高壓泵之前予以清潔，避免高壓油泵的敏感元件出現(xiàn)早期磨損。如果過濾不充分會(huì)加速高壓油泵和噴油器的老化。高壓供油系統(tǒng)包括帶壓力控制的高壓油泵、高壓油管、帶軌壓傳感器的高壓油軌、 回油管和噴油器。高壓油泵主要用來提升燃油壓力使其實(shí)時(shí)達(dá)到目標(biāo)值，本系統(tǒng)的最高目標(biāo)值為 160MPa，提升了壓力的燃油通過高壓油管進(jìn)入高壓油軌供噴油使用。進(jìn)入高壓油泵的燃油壓力不能過高，否則易使高壓油泵控制失效。如果進(jìn)入的燃油壓力過高，進(jìn)入的燃油就會(huì)通過高壓泵的進(jìn)口閥進(jìn)入分泵腔，當(dāng)泵油柱塞經(jīng)過下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)口閥關(guān)閉，燃油被壓縮，當(dāng)壓力超過開啟出口閥時(shí)，高壓燃油就進(jìn)入軌道里，從而使高壓油泵的電磁閥不需要加電高壓油軌里就產(chǎn)生了高壓，導(dǎo)致控制失效，因此控制進(jìn)油壓力對(duì)高壓油泵十分重要。高壓油軌(蓄油器)作用是噴油器從油軌中獲取一定體積的高壓燃油后軌道內(nèi)燃油壓力還保持恒定，這是由于燃油本身的固有彈性產(chǎn)生的蓄壓器效應(yīng)的結(jié)果，同時(shí)也是ECU 實(shí)時(shí)通過軌壓傳感器獲取實(shí)時(shí)壓力實(shí)時(shí)調(diào)整實(shí)際軌壓所致。高壓油軌的壓力根據(jù)工況的變化會(huì)發(fā)生變化，本系統(tǒng)中壓力保持在35MPa—160MPa之間變化。噴油器是高壓燃油通向燃燒室最后的一道閥。當(dāng)噴油器的電磁閥被觸發(fā)時(shí)，燃油流出，噴油器的噴油嘴開啟，它將燃油直接噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。為了打開噴油嘴而多出的燃油通過集油管流回油箱。高壓油管是輸送高壓燃油的，它必須能夠持續(xù)承受最大系統(tǒng)壓力以及噴射間隙高頻壓力波動(dòng)的沖擊。高壓油管的材質(zhì)必須為優(yōu)質(zhì)鋼管，外徑為6mm，內(nèi)徑為2mm—2. 4mm,油軌與噴油器之間的噴油管長度必須相等，且盡可能短。電控單元ECU是柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)零部件中的核心部分。它的硬件部分包括微處理器CPU，本硬件的CPU為MPC5554，它內(nèi)部包含F(xiàn)LASH和RAM，不需外接存儲(chǔ)器，帶有 ADC轉(zhuǎn)換和輸入輸出接口 GPI0，具有專用處理速度、凸輪信號(hào)、PWM波、進(jìn)氣流量和進(jìn)氣溫度信號(hào)、正時(shí)處理等的eTPU模塊。高壓共軌燃油系統(tǒng)關(guān)鍵零部件是指電控單元ECU、噴油器、高壓油泵和高壓油軌， 它們的集成方法和性能參數(shù)對(duì)高壓共軌燃油系統(tǒng)及其經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性起關(guān)鍵作用。電控單元E⑶是整個(gè)電控柴油機(jī)的核心控制單元，它包括硬件和軟件。它的軟件核心分三部分，底層傳感器驅(qū)動(dòng)、底層執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用層控制軟件。底層傳感器驅(qū)動(dòng)軟件模塊組成和主要功能各種溫度傳感器驅(qū)動(dòng)軟件模塊、各種壓力傳感器驅(qū)動(dòng)軟件模塊和各種位置傳感器驅(qū)動(dòng)軟件模塊是根據(jù)當(dāng)前溫度、壓力和位置的情況，其相應(yīng)的傳感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)軟件模塊實(shí)時(shí)將其電信號(hào)的大小測(cè)量和計(jì)算出來并存儲(chǔ)在內(nèi)存專用開辟的數(shù)據(jù)域中供應(yīng)用層控制軟件模塊調(diào)用；轉(zhuǎn)速傳感器驅(qū)動(dòng)軟件模塊和凸輪軸傳感器驅(qū)動(dòng)軟件模塊實(shí)時(shí)將轉(zhuǎn)速的大小和凸輪的位置對(duì)應(yīng)的電信號(hào)測(cè)量和計(jì)算出來并存儲(chǔ)在內(nèi)存專用開辟的數(shù)據(jù)域中供正時(shí)、判缸、噴油以及應(yīng)用層其它控制軟件模塊調(diào)用。底層執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)主要是接受ECU處理好的PWM波，開關(guān)信號(hào)等用來控制計(jì)量單元、 繼電器和噴油器等，使ECU的意愿得以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。[0032]應(yīng)用層軟件是整個(gè)軟件的核心，它將零部件的控制方法和特性表轉(zhuǎn)化為控制軟件和調(diào)節(jié)曲線，圖表等。其作用是接受底層傳感器處理好的數(shù)據(jù)，按軟件程序進(jìn)行運(yùn)算，然后發(fā)出相應(yīng)控制指令控制其執(zhí)行器件。[0033]ECU通過采集凸輪軸、曲軸相位傳感器和油門傳感器等參數(shù)來判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)工況，然后通過采集的修正量參數(shù)包括冷卻水溫，燃油溫度、進(jìn)氣溫度及進(jìn)氣壓力等來查找對(duì)應(yīng)的MAP來修正共軌壓力的目標(biāo)設(shè)定值和噴油量。通過采集共軌壓力傳感器的壓力值后做出比較，使用PID控制算法，控制高壓油泵的電磁閥。[0034]本系統(tǒng)使用的噴油器為德國博世公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，型號(hào)為B44511977702，主要由噴油嘴、液壓伺服系統(tǒng)和電磁閥組成。當(dāng)來自高壓共軌的燃油進(jìn)入噴油器后分成兩路，一路經(jīng)過通道前往噴油嘴，另一路經(jīng)過供油孔進(jìn)入控制腔，控制腔通過一個(gè)由電磁閥開啟的泄油孔與回油管相連通。當(dāng)泄油孔封閉時(shí)，施加在閥控制柱塞上的液壓力超過施加在噴油嘴針閥壓力臺(tái)肩上的液壓力，針閥被壓到針閥座上，使高壓通道保持對(duì)燃燒室的密封；當(dāng)噴油器的電磁閥被觸發(fā)時(shí)，泄油孔開啟，這導(dǎo)致控制腔內(nèi)壓力的降低，柱塞上的液壓力同時(shí)降低，當(dāng)這個(gè)液壓力降低到低于作用在噴油嘴針閥臺(tái)肩上的壓力時(shí)，平噴油嘴針閥就將開啟， 燃油通過噴油孔噴入燃燒室。[0035]噴油器的工作過程可以分成噴油器關(guān)閉(在高壓作用下)、噴油器開啟、噴油器完全開啟和噴油器關(guān)閉(噴油終點(diǎn))四個(gè)階段。在靜止?fàn)顟B(tài)，電磁閥沒有通電，所以噴油器是關(guān)閉的；當(dāng)電磁閥施加高電壓時(shí)，噴油嘴腔內(nèi)的壓力高于閥控制腔內(nèi)的壓力使噴油嘴針閥開啟，噴油開始；噴油針閥的開啟速度與通過泄油孔和通過供油孔的燃油流量差值有關(guān)， 在電磁閥的連續(xù)作用下，控制柱塞到達(dá)它的上限位置，噴油器完全打開；一旦電磁閥停止通電，泄油孔和回油孔都將關(guān)閉，控制柱塞端面的壓力加上彈簧力超過了噴油嘴腔內(nèi)的壓力， 噴油嘴針閥抵達(dá)底部的閥座而封閉，噴油就停止。[0036]電磁閥由E⑶使它通電而激活，當(dāng)電磁閥斷電時(shí)，噴射停止。如果壓力恒定，噴油量就與電磁閥通電時(shí)間成正比，這與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和泵的轉(zhuǎn)速都完全不相關(guān)。選用的噴油器的電磁閥是利用高的電壓和電流來實(shí)現(xiàn)高速切換的，ECU設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了提供相應(yīng)的電壓和電流。[0037]高壓油泵是低壓部分和高壓部分之間的接口。在所有的工況下高壓泵都負(fù)責(zé)在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)使用過程中提供適當(dāng)?shù)母邏喝加汀＿@包括啟動(dòng)過程中快速建立軌壓和急加速和急減速過程中軌壓的巨大變化過程中及時(shí)提供的燃油。[0038]本系統(tǒng)選擇的高壓油泵是一種利用徑向拄塞泵作為高壓泵來產(chǎn)生壓力。壓力的產(chǎn)生于噴射過程無關(guān)。泵的轉(zhuǎn)速通過一種固定不變的轉(zhuǎn)動(dòng)比直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速互相關(guān)聯(lián)， 與傳統(tǒng)的噴射系統(tǒng)相比，供油壓力是恒定的，驅(qū)動(dòng)裝置也不再承受太高的壓力載荷峰值。[0039]高壓油泵的驅(qū)動(dòng)柱塞由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其偏心凸輪有三個(gè)凸輪，分別驅(qū)動(dòng)三組柱塞， 驅(qū)動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈，三柱塞分別上下運(yùn)動(dòng)一次。當(dāng)柱塞下行時(shí)，燃油從吸油管經(jīng)單向閥、進(jìn)油閥被吸入；當(dāng)柱塞克服彈簧上行時(shí)，油壓將進(jìn)油閥關(guān)閉，由于柱塞與套的高精度及高速壓油，因此，能產(chǎn)生很高的壓力，頂開出油閥，從高壓油管壓出；柱塞的復(fù)位是靠受壓彈簧壓動(dòng)與之鑲嵌的彈簧座而實(shí)現(xiàn)的。[0040]①柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔。[0041]②柱塞上行，控制閥中尚未通電，控制閥仍處于開啟狀態(tài)，吸進(jìn)了燃油但并未升壓，經(jīng)控制閥流回低壓油腔。③ECU計(jì)算出滿足必要的供油量的定時(shí)，適時(shí)地向控制閥通電，并使之開啟，切斷回油通路，柱塞腔內(nèi)燃油壓力升高，因此，高壓油經(jīng)出油閥(單向閥)壓入軌道內(nèi)；控制閥開啟后的柱塞行程與供油量對(duì)應(yīng)，如果使控制閥的開啟時(shí)間改變，則供油量隨之改變，從而可以控制共軌壓力。④凸輪越過最大升程后，則柱塞進(jìn)入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低，這時(shí)出油閥關(guān)閉，壓油停止，控制閥處于停止通電狀態(tài)，控制閥開啟，低壓燃油將被吸入柱塞腔內(nèi)，即回復(fù)到①狀態(tài)。本實(shí)用新型的傳感器單元中，曲軸轉(zhuǎn)速傳感器和凸輪位置傳感器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體上用來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度和位置的；進(jìn)氣溫度傳感器和進(jìn)氣流量傳感器是一體的裝在進(jìn)氣歧管上，用來獲取進(jìn)氣的溫度和進(jìn)氣流量的；進(jìn)氣壓力傳感器也裝在進(jìn)氣歧管上，用來獲取進(jìn)氣壓力的；水溫傳感器裝在節(jié)溫器上，用來獲取發(fā)動(dòng)機(jī)水溫的；燃油溫度傳感器通常裝在油箱里，用來獲取燃油溫度的；油水分離傳感器通常裝在燃油濾清器和高壓油泵之間。高壓油軌上帶有軌壓傳感器，軌壓傳感器用來檢測(cè)實(shí)時(shí)軌壓，將軌壓的高低轉(zhuǎn)變成電壓的大小提供給ECU，ECU根據(jù)測(cè)得的實(shí)時(shí)軌壓高低和目標(biāo)軌壓比較得到控制高壓油泵的控制信號(hào)。低壓單元中的燃油溫度傳感器和油水分離傳感器實(shí)時(shí)將燃油溫度和燃油中含水量是否超標(biāo)的信息傳給ECU，ECU根據(jù)獲取信息及時(shí)作出調(diào)整。這些傳感器實(shí)時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)參數(shù)傳回E⑶。參見圖2，高壓共軌儲(chǔ)存著高壓燃油，由于高壓油泵供油和燃油噴射引起的壓力波動(dòng)會(huì)受到共軌容積的阻尼，使得高壓油軌中的壓力保持不變，又由于高壓油軌中的燃油是供所有氣缸共用的，故得名“共軌”。由于它內(nèi)部的壓力實(shí)際上是恒定的，這一點(diǎn)保證了噴油器從開啟到關(guān)閉的過程中，噴油壓力都保持恒定。為了向ECU輸出實(shí)時(shí)的軌壓信號(hào)，軌道上裝有能精確測(cè)量軌壓的傳感器。該軌壓傳感器主要由焊接在高壓接頭上的傳感元件、帶有運(yùn)算電路的信號(hào)處理電路板和帶有電氣接頭的傳感器外殼。軌壓傳感器的輸出電壓是 0. 5-—4. 5V。軌壓的波動(dòng)程度直接影響柴油機(jī)的性能。所謂軌壓的波動(dòng)就是實(shí)際軌壓在目標(biāo)軌壓線上下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，本系統(tǒng)中不論柴油機(jī)處于何種工況其波動(dòng)范圍都小于3MPa。波動(dòng)的大小為波幅，波幅與下列因素有關(guān)波幅與高壓共軌管體積和直徑成反比，與長度成正比； 與軌壓成正比；與高壓油管內(nèi)徑成反比，與長度的關(guān)系為長度越長，波動(dòng)時(shí)大時(shí)小按一定周期變化，而且每次噴油過后的共軌余波波幅增大，這時(shí)由于波是一個(gè)傳播過程，傳播路程長度變化，決定了包括由于噴油引起的各種波的疊加相位不同，從而使波的幅值產(chǎn)生周期性的變化；與噴油器的孔徑和噴油量成正比；與噴油器的噴油脈寬成正比，但當(dāng)脈寬超過一定值后，波動(dòng)幅值呈平緩態(tài)勢(shì)；與高壓油泵控制脈寬成正比；與高壓油泵的供油次數(shù)成反比。柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的特征對(duì)柴油機(jī)性能和排放的影響噴油壓力、燃油霧化、噴油提前角和噴射時(shí)間組成燃油噴油特性，燃油的噴射特征對(duì)柴油機(jī)性能和排放起關(guān)鍵作用。噴油器的噴嘴影響其特性表，而噴油器的特性表是其性能對(duì)外表現(xiàn)和標(biāo)定的唯一工具和參數(shù)。所謂噴油器的特性表就是在一定的燃油壓力下打開噴油器一定的時(shí)間，噴油器所噴出的油量。[0052]參見圖3、圖4，為了達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性，在油嘴的選取上本系統(tǒng)共進(jìn)行了 14次試驗(yàn)，圖3是14種油嘴的參數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)選取了型號(hào)為B 433206144。 而相應(yīng)的噴油器型號(hào)為B 445119777，其特性表如圖4。[0053]與傳統(tǒng)的噴射特征相比，高壓共軌燃油系統(tǒng)的噴射壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速互相獨(dú)立， 每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工況單獨(dú)確立，為實(shí)現(xiàn)理想的空氣燃油混合氣的生成提供更大的自由度。柴油機(jī)燃燒的燃油具有較低的揮發(fā)性，空氣和燃油混合氣的生成過程不僅發(fā)生在噴射時(shí)刻和燃燒起點(diǎn)之間的一段時(shí)間內(nèi)，而且也發(fā)生在實(shí)際的燃燒過程中，結(jié)果是混合氣的均質(zhì)度較差，使燃油耗、碳煙、CO和HC排放增加?？諝夂腿加突旌蠚獾纳扇Q于下列參數(shù)噴射壓力、噴射時(shí)間、燃油束分布情況(與噴油嘴的孔數(shù)、夾角和孔徑等有關(guān))、噴油提前角、進(jìn)氣量、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣方式。這些量都對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和油耗有影響。高的燃油溫度和高的氧濃度導(dǎo)致產(chǎn)生更多的NOx，空氣不足和空氣燃油混合氣生產(chǎn)不良則會(huì)引起碳煙排放增加。 因此在噴油過程的起點(diǎn)，噴油量應(yīng)當(dāng)盡可能地少，也就是說噴油提前角和燃燒起點(diǎn)之間的滯然期盡可能地短。[0054]噴油提前角推遲就會(huì)減少NOx排放，因?yàn)槿紵郎囟冉档土耍菄娚渫七t太多HC 排放和油耗會(huì)增加。在高負(fù)荷工況下，碳煙排放也會(huì)增加。實(shí)驗(yàn)證明如果噴油提前角比要求的數(shù)值提前1°，NOx排放就增加5% ；如果噴油提前角比要求的數(shù)值提前2°，那么氣缸峰值壓力就會(huì)增大lObar，如果噴油提前角比要求的數(shù)值推遲2°，那么排溫就會(huì)增加20°。 如此之高的靈敏度對(duì)調(diào)整噴油提前角提出了相當(dāng)高的要求，本系統(tǒng)軟件采用實(shí)時(shí)計(jì)算噴射提前腳來滿足高壓共軌燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。[0055]精細(xì)的燃油霧化能促進(jìn)空氣和燃油的有效混合，有助于減小HC和碳煙排放。高的噴射壓力和經(jīng)過優(yōu)化的噴孔幾何形狀會(huì)導(dǎo)致良好的霧化。為了防止肉眼可見的碳煙排放， 噴射的燃油量必須根據(jù)吸入空氣量加以限制。這要求至少有10%---40%的空氣過量。一旦噴嘴針閥已經(jīng)關(guān)閉，在噴射孔內(nèi)的燃油會(huì)蒸發(fā)，這會(huì)增加HC排放，這種有害容積必須保持在最低水平上。本系統(tǒng)噴油器的選擇滿足了上述要求。[0056]共軌燃油噴射系統(tǒng)由于噴射壓力的產(chǎn)生于噴射過程無關(guān)，而且噴油器的啟閉是由獨(dú)立的PWM波控制的電控液壓原理控制的，相應(yīng)的速度極快，所以非常便于實(shí)現(xiàn)多次噴射， 即預(yù)噴、主噴和后噴。也只有采用多次噴射才可能達(dá)到排放要求。[0057]預(yù)噴就是向氣缸內(nèi)噴入少量的燃油達(dá)到使燃燒室預(yù)先準(zhǔn)備，即預(yù)熱的目的，結(jié)果是可以改善燃燒效率，降低噪音。由于預(yù)反應(yīng)和局部燃燒的結(jié)果，缸內(nèi)壓縮壓力略有提高， 這又進(jìn)一步導(dǎo)致主噴的滯燃期縮短、燃燒壓力升高和燃燒壓力峰值降低，使缸內(nèi)混合氣體較為柔和的燃燒，這種效應(yīng)減少了燃燒噪音和降低了油耗，在很多情況下還降低了廢氣排放。在沒有預(yù)噴的情況下，隨著壓縮過程的進(jìn)行，只是在接近上止點(diǎn)的時(shí)候才出現(xiàn)微弱而平緩的壓力升高，過了上止點(diǎn)之后壓力急劇上升到最大壓力點(diǎn)。急劇的壓力升高加上較高的壓力峰值使得柴油機(jī)的燃燒噪音增大。而帶預(yù)噴時(shí)上止點(diǎn)附近的壓力達(dá)到一個(gè)較高的數(shù)值，燃燒壓力的增加也不大急劇。預(yù)噴縮短了滯燃期，所以它間接地幫助了發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的產(chǎn)生。油耗和油耗率隨著噴油提前角的變動(dòng)以及預(yù)噴與主噴之間時(shí)間間隔的變動(dòng)而增加或減少。[0058]主噴是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量來源之地，這意味著發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的建立主要依靠主噴， 利用共軌燃油噴射系統(tǒng)，噴射壓力實(shí)際上在整個(gè)過程中都保持恒定。主噴的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。后噴是為了滿足更加嚴(yán)格的柴油機(jī)排放要求，在預(yù)噴和主噴之后還需要后噴，借助于某些類型的NOx催化轉(zhuǎn)化器，可以利用后噴使NOx還原，同時(shí)可以使DPF中捕獲的顆粒燃燒，使排放進(jìn)一步降低。
權(quán)利要求1.一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，包括低壓供油單元、高壓供油單元、電控單元和傳感器單元，所述的低壓供油單元通過管道與高壓供油單元連接，所述的電控單元分別電連接至低壓供油單元、高壓供油單元和傳感器單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，所述的低壓供油單元包括油箱、輸油泵和燃油濾清器，所述的油箱、輸油泵和燃油濾清器通過管道依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，所述的油箱內(nèi)設(shè)置有粗濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸油泵為齒輪泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，所述的高壓供油單元包括高壓油泵、高壓油軌和噴油器，所述的高壓油泵、高壓油軌和噴油器通過管道依次連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接高壓油泵、高壓油軌和噴油器的管道為高壓油管，所述的高壓油管的外徑為6mm，內(nèi)徑為 2-2. 4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元包括微處理器、數(shù)字信號(hào)接口、功率驅(qū)動(dòng)電路和模擬信號(hào)接口，所述的微處理器分別與數(shù)字信號(hào)接口、功率驅(qū)動(dòng)電路和模擬信號(hào)接口通信連接，所述的功率驅(qū)動(dòng)電路分別電連接至高壓油泵和噴油器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感器單元包括曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪位置傳感器、油水分離傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣流量傳感器、燃油溫度傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和軌壓傳感器，所述的曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪位置傳感器、油水分離傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器和進(jìn)氣流量傳感器分別電連接至數(shù)字信號(hào)接口，所述的燃油溫度傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和軌壓傳感器分別電連接至模擬信號(hào)接口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，包括低壓供油單元、高壓供油單元、電控單元和傳感器單元，低壓供油單元通過管道與高壓供油單元連接，電控單元分別電連接至低壓供油單元、高壓供油單元和傳感器單元。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，共軌壓力高達(dá)160MPa，使得噴油霧化極好，燃燒徹底，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性好。采用高速電磁閥控制燃油噴射，實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、主噴和后噴，柴油燃燒更徹底。閉環(huán)控制能自由調(diào)節(jié)噴油壓力、噴油量、噴油次數(shù)、噴油提前角，保證了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性。
文檔編號(hào)F02D41/38GK202250509SQ20112032436
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者賀繼齡, 陳勇 申請(qǐng)人:湖南奔騰動(dòng)力科技有限公司