第8章柴油机电控燃油系统课件.ppt

第第8 8章章 柴油机电控燃油系统柴油机电控燃油系统柴油机电控燃油系统的类型与组成柴油机电控燃油系统的类型与组成8.1电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控分配泵系统电控分配泵系统8.3电控单缸泵系统电控单缸泵系统8.4电控共轨喷射系统电控共轨喷射系统8.5柴油机电控燃油系统的类型与组成柴油机电控燃油系统的类型与组成8.1柴油机电控燃油系统的类型与组成柴油机电控燃油系统的类型与组成8.1柴油机电控燃油系统的类型与组成柴油机电控燃油系统的类型与组成8.1柴油机电控燃油系统的类型与组成柴油机电控燃油系统的类型与组成8.1柴油机电控燃油系统的类型与组成柴油机电控燃油系统的类型与组成8.1电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.2电控直列泵系统电控直列泵系统8.28.1 8.1 柴油机电控燃油系统的类型与组成柴油机电控燃油系统的类型与组成8.1.2柴油机电控燃油系统的类型柴油机电控燃油系统的类型柴油机电控燃料系统在多年的发展过程柴油机电控燃料系统在多年的发展过程中产生了多种结构类型，按照产生高压燃油中产生了多种结构类型，按照产生高压燃油的机构不同，可以分为电控喷油泵系统（包的机构不同，可以分为电控喷油泵系统（包括电控直列泵系统和电控分配泵系统）和电括电控直列泵系统和电控分配泵系统）和电控单缸泵系统（包括电控泵喷嘴系统和电控控单缸泵系统（包括电控泵喷嘴系统和电控单体泵系统），以及目前广泛应用的电控高单体泵系统），以及目前广泛应用的电控高压共轨喷射系统。压共轨喷射系统。根据控制方式的不同，柴油机电控根据控制方式的不同，柴油机电控燃油系统又可分为位置控制方式、时间燃油系统又可分为位置控制方式、时间控制方式和时间控制方式和时间压力控制方式等。压力控制方式等。8.1.3柴油机电控燃油系统的组成柴油机电控燃油系统的组成柴油机电控燃油系统不论其类型如柴油机电控燃油系统不论其类型如何，均由传感器、电控单元（何，均由传感器、电控单元（ECU）与）与执行器三部分组成。执行器三部分组成。1传感器传感器常见的传感器主要有以下几种。常见的传感器主要有以下几种。（1）燃油温度传感器）燃油温度传感器（2）冷却液温度传感器）冷却液温度传感器（3）机油温度传感器）机油温度传感器（4）空气温度传感器）空气温度传感器（5）空气流量计）空气流量计（6）加速踏板位置传感器）加速踏板位置传感器（7）针阀升程传感器）针阀升程传感器（8）冷却液位传感器）冷却液位传感器（9）曲轴位置传感器）曲轴位置传感器（10）凸轮轴位置传感器）凸轮轴位置传感器（11）共轨压力传感器）共轨压力传感器（12）燃油压力传感器）燃油压力传感器（13）机油压力传感器）机油压力传感器（14）进气歧管压力传感器）进气歧管压力传感器（15）大气压力传感器）大气压力传感器（16）氧传感器）氧传感器8.2 8.2 电控直列泵系统电控直列泵系统8.2.1电控直列泵系统的组成电控直列泵系统的组成电控直列泵系统属于电控柴油机的早电控直列泵系统属于电控柴油机的早期产品，主要用在载货汽车柴油机上，比期产品，主要用在载货汽车柴油机上，比较典型的是电控滑套式直列泵，其组成如较典型的是电控滑套式直列泵，其组成如图图8.1所示。所示。图图8.1电控直列泵系统的组成电控直列泵系统的组成1油箱油箱2输油泵输油泵3燃油滤清器燃油滤清器4直列式喷油泵直列式喷油泵5电子停油装置电子停油装置6燃油温度传感器燃油温度传感器7油量调节齿油量调节齿杆位置传感器杆位置传感器8线性电磁执行机构线性电磁执行机构9转速传感器转速传感器10喷油器喷油器11冷却液温度传感器冷却液温度传感器12加速踏板位置加速踏板位置传感器传感器13离合器、制动和排气制动开关离合器、制动和排气制动开关14操纵板操纵板15警告灯和故障诊断座警告灯和故障诊断座16车速表车速表17ECU18进气温度传感器进气温度传感器19增压压力传感器增压压力传感器20涡轮增压器涡轮增压器21电门开关电门开关22蓄电池蓄电池这种系统是对传统的机械式喷油泵这种系统是对传统的机械式喷油泵进行的改进，在喷油泵中增设了控制油进行的改进，在喷油泵中增设了控制油量拉杆的电控调速机构，以及控制柱塞量拉杆的电控调速机构，以及控制柱塞滑套的电控供油正时调节机构。滑套的电控供油正时调节机构。各种传感器将柴油机的运行参数和各种传感器将柴油机的运行参数和驾驶员的操作意图传给驾驶员的操作意图传给ECU，ECU根据根据上述信息进行计算后，控制喷油泵中相上述信息进行计算后，控制喷油泵中相关执行机构的工作，使发动机获得最佳关执行机构的工作，使发动机获得最佳的供油正时和供油量。的供油正时和供油量。8.2.2电控直列泵系统主要部件的电控直列泵系统主要部件的构造与工作原理构造与工作原理1电控供油正时调节机构电控供油正时调节机构电控直列泵的滑套式电控供油正时调电控直列泵的滑套式电控供油正时调节机构由柱塞、滑套、油量调节齿杆、滑节机构由柱塞、滑套、油量调节齿杆、滑套调节轴、供油正时调节器等组成（见图套调节轴、供油正时调节器等组成（见图8.2）。）。滑套由供油正时调节器控制作上下移滑套由供油正时调节器控制作上下移动，从而达到改变柱塞预行程和供油始点动，从而达到改变柱塞预行程和供油始点的目的。的目的。滑套上移，预行程增加，供油推迟；滑套上移，预行程增加，供油推迟；反之，预行程减小，供油提前。反之，预行程减小，供油提前。图图8.2滑套式电控供油正时调节机构滑套式电控供油正时调节机构1柱塞套柱塞套2滑套滑套3油量调节齿杆油量调节齿杆4柱塞柱塞5喷油泵凸轮轴喷油泵凸轮轴6供油正时调节器供油正时调节器7滑套调节轴滑套调节轴8电子调速器电子调速器9齿杆位移传感器齿杆位移传感器10回油孔回油孔图图8.3滑套控制供油正时示意图滑套控制供油正时示意图1出油阀出油阀2柱塞顶部空间柱塞顶部空间3柱塞套柱塞套4滑套滑套5控制斜槽控制斜槽6柱塞上的进油孔柱塞上的进油孔7柱塞柱塞8柱塞弹簧柱塞弹簧9挺柱滚轮挺柱滚轮10凸轮凸轮11回油孔回油孔2电控调速机构电控调速机构在电控直列泵中，油量调节齿杆是在电控直列泵中，油量调节齿杆是由由ECU通过电控调速机构来控制。通过电控调速机构来控制。图图8.4是一个电磁式电控调速器，是一个电磁式电控调速器，ECU根据加速踏板位置传感器的信号，根据加速踏板位置传感器的信号，控制油量调节齿杆的位置。控制油量调节齿杆的位置。ECU除了通过电控调速器实现供油除了通过电控调速器实现供油量的控制外，还要实现调速器的功能，量的控制外，还要实现调速器的功能，在发动机转速因外界影响而变化时，及在发动机转速因外界影响而变化时，及时调整供油量，以保证发动机的稳定运时调整供油量，以保证发动机的稳定运转。转。图图8.4电控调速机构电控调速机构1油量调节齿杆油量调节齿杆2回位弹簧回位弹簧3油量调节齿杆油量调节齿杆4电磁线圈电磁线圈5转速传感器转速传感器6转速传感器脉冲轮转速传感器脉冲轮7喷油泵凸轮轴喷油泵凸轮轴8.3 8.3 电控分配泵系统电控分配泵系统8.3.1位置控制式电控分配泵系统位置控制式电控分配泵系统图图8.5所示为位置控制式电控分配泵的结所示为位置控制式电控分配泵的结构图。构图。它主要包括调节轴角位移传感器、油量它主要包括调节轴角位移传感器、油量调节电磁阀、电子停油装置、分配泵柱塞、调节电磁阀、电子停油装置、分配泵柱塞、供油正时控制电磁阀和油量调节套等。供油正时控制电磁阀和油量调节套等。图图8.5位置控制式电控分配泵的结构位置控制式电控分配泵的结构1调节轴角位移传感器调节轴角位移传感器2油量调节电磁油量调节电磁阀阀3电子停油装置电子停油装置4分配泵柱塞分配泵柱塞5供油正时控制电磁阀供油正时控制电磁阀6油量调节套油量调节套图图8.6所示为位置控制式分配泵的工所示为位置控制式分配泵的工作原理。作原理。油量调节电磁阀控制调节轴旋转，油量调节电磁阀控制调节轴旋转，拉动油量调节套使其沿分配泵柱塞左右拉动油量调节套使其沿分配泵柱塞左右移动（见图移动（见图8.5），以改变分配泵的供油），以改变分配泵的供油量；供油正时控制电磁阀接在分配泵液量；供油正时控制电磁阀接在分配泵液压提前器的旁通油路中，在压提前器的旁通油路中，在ECU控制下控制下改变开度，控制作用在提前器柱塞上的改变开度，控制作用在提前器柱塞上的压力，以改变供油正时。压力，以改变供油正时。图图8.6位置控制式分配泵的工作原理位置控制式分配泵的工作原理1分配泵分配泵2供油正时调节电磁阀供油正时调节电磁阀3油油量调节电磁阀量调节电磁阀4电子停油装置电子停油装置5ECU8.3.2时间控制式电控分配泵系统时间控制式电控分配泵系统1时间控制式轴向柱塞分配泵系统时间控制式轴向柱塞分配泵系统图图8.7所示为日本电装（所示为日本电装（Nippon-Denso）公司开发的公司开发的ECD-V3型时间控制式轴向柱塞分型时间控制式轴向柱塞分配泵系统。配泵系统。供油量的改变采用时间控制方式。供油量的改变采用时间控制方式。当油量调节电磁阀关闭时，柱塞顶当油量调节电磁阀关闭时，柱塞顶部空间与低压腔隔绝，因而在柱塞上行部空间与低压腔隔绝，因而在柱塞上行时产生高压，喷油泵即通过出油阀向喷时产生高压，喷油泵即通过出油阀向喷油器供油；当油器供油；当ECU控制该油量调节电磁控制该油量调节电磁阀开启时，高压油腔卸压，供油过程即阀开启时，高压油腔卸压，供油过程即终止。终止。由此可见，供油量取决于油泵开始由此可见，供油量取决于油泵开始供油到油量调节电磁阀开启之间的持续供油到油量调节电磁阀开启之间的持续时间，时间，ECU通过控制这个时间的长短达通过控制这个时间的长短达到控制供油量的目的。到控制供油量的目的。图图8.7ECD-V3型电控分配泵系统型电控分配泵系统1供油量控制电磁阀供油量控制电磁阀2柱塞柱塞3柱塞顶部空间柱塞顶部空间4出油阀出油阀5供油正时控制电磁阀供油正时控制电磁阀6曲轴位置传感器曲轴位置传感器7阀芯阀芯8低压油路低压油路9旁通油路旁通油路2时间控制式径向柱塞分配泵系统时间控制式径向柱塞分配泵系统图图8.8所示为时间控制式径向柱塞分配所示为时间控制式径向柱塞分配泵的结构图。泵的结构图。其主要特点是采用径向柱塞取代轴向其主要特点是采用径向柱塞取代轴向柱塞，同样采用时间控制方式。柱塞，同样采用时间控制方式。由于各柱塞在圆周上均匀分布，凸轮由于各柱塞在圆周上均匀分布，凸轮环受力均匀且作用力相互平衡，因此可以环受力均匀且作用力相互平衡，因此可以产生较高的供油压力（达产生较高的供油压力（达170MPa）。）。图图8.8时间控制式径向柱塞分配泵系统时间控制式径向柱塞分配泵系统1ECU2ECU3滑片式输油泵滑片式输油泵4转转角信号传感器角信号传感器5径向柱塞高压部分径向柱塞高压部分6供油量控制电磁阀供油量控制电磁阀7供油调节装置供油调节装置8供油正时电磁阀供油正时电磁阀9喷油器喷油器8.4 8.4 电控单缸泵系统电控单缸泵系统电控单缸泵系统有电控泵喷嘴系统和电控单缸泵系统有电控泵喷嘴系统和电控单体泵系统两种。电控单体泵系统两种。这类系统每个气缸都有这类系统每个气缸都有1个单独的喷油个单独的喷油泵，并将喷油泵布置在气缸盖上，可采用泵，并将喷油泵布置在气缸盖上，可采用较短的高压油管，甚至取消了高压油管，较短的高压油管，甚至取消了高压油管，具有机械结构刚性较好的特点，燃油喷射具有机械结构刚性较好的特点，燃油喷射压力高，最高可达压力高，最高可达200MPa以上，可以满足以上，可以满足日益严格的排放法规要求。日益严格的排放法规要求。8.4.1电控泵喷嘴系统电控泵喷嘴系统1电控泵喷嘴系统的组成电控泵喷嘴系统的组成电控泵喷嘴系统核心部件是泵喷嘴。电控泵喷嘴系统核心部件是泵喷嘴。通常安装在气缸盖上，每缸一个泵喷通常安装在气缸盖上，每缸一个泵喷嘴，由顶置式凸轮机构直接驱动。嘴，由顶置式凸轮机构直接驱动。2电控泵喷嘴的工作原理电控泵喷嘴的工作原理（1）高压腔进油阶段）高压腔进油阶段泵活塞在活塞弹簧压力作用下向上移泵活塞在活塞弹簧压力作用下向上移动，高压腔内容积增大。动，高压腔内容积增大。喷嘴电磁阀不动作，电磁阀针阀处于喷嘴电磁阀不动作，电磁阀针阀处于初始的开启状态，供油管到高压腔的通道初始的开启状态，供油管到高压腔的通道打开，使柴油进入高压腔（见图打开，使柴油进入高压腔（见图8.10）。）。图图8.9 8.9 电电控控泵喷泵喷嘴嘴1 1滚滚柱式柱式摇摇臂臂 2 2球球销销 3 3泵泵活塞活塞 4 4活塞活塞弹弹簧簧 5 5电电磁磁阀阀 针阀针阀 6 6喷喷嘴嘴电电磁磁阀阀 7 7回油管回油管 8 8收收缩缩活塞活塞 9 9供油管供油管 1010喷喷嘴嘴弹弹簧簧 1111针阀缓针阀缓冲元件冲元件 1212缸盖缸盖 1313针阀针阀 1414隔隔热热密封密封垫垫 1515O O形形环环 1616高高压压腔腔 1717喷喷射凸射凸轮轮图图8.10电控泵喷嘴高压腔进油阶段电控泵喷嘴高压腔进油阶段1滚柱式摇臂滚柱式摇臂2泵活塞泵活塞3活塞弹簧活塞弹簧4电磁阀针阀电磁阀针阀5高速电高速电磁阀磁阀6供油管供油管7高压腔高压腔（2）预喷射阶段）预喷射阶段预喷射的目的就是在主喷射开始前，预喷射的目的就是在主喷射开始前，让少量的燃油在低压下喷入燃烧室。让少量的燃油在低压下喷入燃烧室。使燃烧室内的温度和压力上升，可以使燃烧室内的温度和压力上升，可以减少点火延迟的时间，降低燃烧噪声，减减少点火延迟的时间，降低燃烧噪声，减小氮氧化合物的排放。小氮氧化合物的排放。喷油凸轮通过摇臂驱动泵活塞向下移动。喷油凸轮通过摇臂驱动泵活塞向下移动。高速电磁阀关闭，高压腔内压力上升。高速电磁阀关闭，高压腔内压力上升。当压力达到当压力达到18MPa时，预喷射开始，如图时，预喷射开始，如图8.11所示。所示。高压腔达到一定油压时，收缩活塞向下运高压腔达到一定油压时，收缩活塞向下运动，高压腔的容积突然增大，燃油压力瞬间下动，高压腔的容积突然增大，燃油压力瞬间下降，喷嘴针阀关闭喷油孔，预喷射结束。降，喷嘴针阀关闭喷油孔，预喷射结束。图图8.11电控泵喷嘴预喷射阶段电控泵喷嘴预喷射阶段1泵活塞泵活塞2电磁阀座电磁阀座3电磁阀针阀电磁阀针阀4供油管供油管5喷油针阀喷油针阀6高压腔高压腔7喷油凸轮喷油凸轮图图8.12收缩活塞的作用过程收缩活塞的作用过程1高压腔高压腔2收缩活塞收缩活塞（3）主喷射阶段）主喷射阶段预喷射结束后，随着泵活塞继续压预喷射结束后，随着泵活塞继续压油，高压腔内的压力重新上升。油，高压腔内的压力重新上升。当油压上升到约当油压上升到约30MPa时，燃油压时，燃油压力高于喷嘴弹簧的作用力，喷嘴针阀再力高于喷嘴弹簧的作用力，喷嘴针阀再次上升，主喷射开始（见图次上升，主喷射开始（见图8.13）。）。当喷油量达到目标值后，当喷油量达到目标值后，ECU切断喷切断喷油电磁阀的电路，打开电磁阀针阀，高压油电磁阀的电路，打开电磁阀针阀，高压腔内压力急剧下降，关闭喷油针阀，主喷腔内压力急剧下降，关闭喷油针阀，主喷射结束。射结束。图图8.13电控泵喷嘴主喷射阶段电控泵喷嘴主喷射阶段1泵活塞泵活塞2高速电磁阀高速电磁阀3喷嘴弹簧喷嘴弹簧4喷嘴针阀喷嘴针阀5高压腔高压腔8.4.2电控单体泵系统电控单体泵系统1电控单体泵系统的组成电控单体泵系统的组成电控单体泵机械液力系统的结构如电控单体泵机械液力系统的结构如图图8.14所示。所示。图图8.14电控单体泵系统示意图电控单体泵系统示意图1喷油器喷油器2高压油管接头高压油管接头3高压油管高压油管4螺纹接头螺纹接头5行程限止器行程限止器6针阀针阀7盖板盖板8泵体泵体9柱塞顶部高压腔柱塞顶部高压腔10柱塞柱塞11柴油机体柴油机体12滚轮挺柱销滚轮挺柱销13凸轮凸轮14弹簧座弹簧座15电磁阀弹簧电磁阀弹簧16高速电磁阀高速电磁阀17衔铁板衔铁板18中间板中间板19密封圈密封圈20进油口进油口21回油口回油口22柱塞导向套柱塞导向套23挺柱弹簧挺柱弹簧24挺柱体挺柱体25弹簧座弹簧座26滚轮挺柱滚轮挺柱27滚轮滚轮2电控单体泵系统的工作原理电控单体泵系统的工作原理电控单体泵系统的供油量与供油正电控单体泵系统的供油量与供油正时均由高速电磁阀根据时均由高速电磁阀根据ECU的指令来控的指令来控制，高速电磁阀通过针阀来控制柱塞顶制，高速电磁阀通过针阀来控制柱塞顶部空间中的燃油压力。部空间中的燃油压力。电磁阀断电时，将旁通油路打开电磁阀断电时，将旁通油路打开（同时将高压油路关闭），柱塞顶部空（同时将高压油路关闭），柱塞顶部空间与油泵体内的回油道相通，这时即使间与油泵体内的回油道相通，这时即使柱塞处于上升阶段，也不能建立高压。柱塞处于上升阶段，也不能建立高压。反之，若电磁阀通电，其针阀将旁通反之，若电磁阀通电，其针阀将旁通油路关闭，使柱塞高压腔与出油口相通，油路关闭，使柱塞高压腔与出油口相通，则柱塞顶部空间的油压迅速升高，并通过则柱塞顶部空间的油压迅速升高，并通过高压油路流向喷油器，使之喷油。高压油路流向喷油器，使之喷油。此后电磁阀再断电，高压油路卸压，此后电磁阀再断电，高压油路卸压，喷油终止。喷油终止。由此可知，在电控单体泵系统中，由此可知，在电控单体泵系统中，供油量和供油正时取决于高速电磁阀关供油量和供油正时取决于高速电磁阀关闭和开启旁通油路的时刻（供油始点）闭和开启旁通油路的时刻（供油始点）以及开启持续时间的长短（供油量）。以及开启持续时间的长短（供油量）。8.5 8.5 电控共轨喷射系统电控共轨喷射系统电控高压共轨喷射的工作方式与传电控高压共轨喷射的工作方式与传统柴油机的机械燃油系统和电控燃油系统柴油机的机械燃油系统和电控燃油系统都有着本质的不同，其主要特点是喷统都有着本质的不同，其主要特点是喷油压力不受柴油机转速和负荷的影响，油压力不受柴油机转速和负荷的影响，可以独立控制，从而实现喷油量和喷油可以独立控制，从而实现喷油量和喷油正时的时间正时的时间压力控制，而且控制精度压力控制，而且控制精度高。其优点可归纳如下。高。其优点可归纳如下。宽广的应用领域。小型乘用车、重型宽广的应用领域。小型乘用车、重型载重车、内燃机车和船用柴油机，都可载重车、内燃机车和船用柴油机，都可以采用电控高压共轨喷射系统。以采用电控高压共轨喷射系统。极高的喷油压力，最高可达极高的喷油压力，最高可达200MPa。喷油始点和喷油终点可以根据工况而喷油始点和喷油终点可以根据工况而改变。改变。容易实现预喷射和多次喷射，既可降容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机排放污染，又能保证优良的动低柴油机排放污染，又能保证优良的动力性和经济性。力性和经济性。共轨系统中的喷油压力柔性可调，可共轨系统中的喷油压力柔性可调，可根据不同工况实现最佳喷射压力，从而根据不同工况实现最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。优化柴油机综合性能。由电控喷油器控制喷油，其控制精度由电控喷油器控制喷油，其控制精度较高，循环喷油量变动小，各缸供油不较高，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动。动。8.5.1电控共轨喷射系统的组成与原理电控共轨喷射系统的组成与原理1电控共轨喷射系统的组成电控共轨喷射系统的组成电控共轨喷射系统包括电控系统和电控共轨喷射系统包括电控系统和燃油供给系统两大部分，其组成部件如燃油供给系统两大部分，其组成部件如图图8.15所示。所示。图图8.15电控共轨喷射系统的组成电控共轨喷射系统的组成1高压油泵高压油泵2燃油切断阀燃油切断阀3调压阀调压阀4柴油滤清器柴油滤清器5油箱（内有输油泵和粗滤器）油箱（内有输油泵和粗滤器）6ECU7蓄电池蓄电池8高压共轨高压共轨9共轨压力传感器共轨压力传感器10燃油温度传感器燃油温度传感器11喷油器喷油器12冷却液温度传感器冷却液温度传感器13曲轴位置传感器曲轴位置传感器14加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器15凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器16空气流量计空气流量计17增压压力传感器增压压力传感器18进气温度传感器进气温度传感器19涡轮增压器涡轮增压器（1）电控系统）电控系统电控系统由各种传感器、电控系统由各种传感器、ECU和执行和执行器组成。器组成。其主要的功能是根据传感器的信号，其主要的功能是根据传感器的信号，由由ECU计算出最佳喷油时间和最合适的喷计算出最佳喷油时间和最合适的喷油量，并且计算出在什么时刻、在多长的油量，并且计算出在什么时刻、在多长的时间范围内喷油，并据此向喷油器发出开时间范围内喷油，并据此向喷油器发出开启或关闭电磁阀的指令，从而精确控制柴启或关闭电磁阀的指令，从而精确控制柴油机的喷射过程（见图油机的喷射过程（见图8.16）。）。图图8.16电控共轨喷射系统的控制框图电控共轨喷射系统的控制框图（2）燃油供给系统）燃油供给系统燃油供给系统的组成如图燃油供给系统的组成如图8.17所示，所示，其主要部件是高压油泵、高压共轨和喷其主要部件是高压油泵、高压共轨和喷油器。油器。低压燃油由输油泵从油箱中抽出后低压燃油由输油泵从油箱中抽出后经柴油滤清器输送到高压油泵，高压油经柴油滤清器输送到高压油泵，高压油泵将燃油加压至高压，然后送入高压共泵将燃油加压至高压，然后送入高压共轨内。轨内。高压共轨内的燃油经高压油管接至高压共轨内的燃油经高压油管接至各缸喷油器，并在适当的时刻通过喷油各缸喷油器，并在适当的时刻通过喷油器喷入柴油机气缸。器喷入柴油机气缸。图图8.17电控共轨喷射系统中的燃油供给系统电控共轨喷射系统中的燃油供给系统1燃油滤清器燃油滤清器2高压油泵高压油泵3共轨压力传感器共轨压力传感器4高压共轨高压共轨5限压阀限压阀6喷油器喷油器7ECU8油箱油箱9调压阀调压阀10输油泵输油泵2电控共轨喷射系统的工作原理电控共轨喷射系统的工作原理燃油被输油泵从油箱中抽出后，经燃油被输油泵从油箱中抽出后，经滤清器过滤后送入高压油泵，被加压至滤清器过滤后送入高压油泵，被加压至高压后输送到高压共轨。高压后输送到高压共轨。高压共轨中的高压柴油经流量限制高压共轨中的高压柴油经流量限制阀、高压油管进入喷油器，在喷油器针阀、高压油管进入喷油器，在喷油器针阀开启时直接喷入燃烧室。高压油泵、阀开启时直接喷入燃烧室。高压油泵、喷油器的回油经回油管流回油箱（见图喷油器的回油经回油管流回油箱（见图8.15）。）。此外，此外，ECU还通过压力传感器对高还通过压力传感器对高压共轨内的油压进行监测，并通过控制压共轨内的油压进行监测，并通过控制调压阀，使共轨内的油压保持为预定的调压阀，使共轨内的油压保持为预定的压力，实现对共轨压力的控制。压力，实现对共轨压力的控制。8.5.2电控共轨喷射系统的主要部电控共轨喷射系统的主要部件及其结构件及其结构1输油泵输油泵输油泵的作用是向高压油泵提供充足输油泵的作用是向高压油泵提供充足的燃油。的燃油。输油泵有输油泵有2种类型，即电动输油泵和机种类型，即电动输油泵和机械驱动的齿轮泵，目前常用的是电动输油械驱动的齿轮泵，目前常用的是电动输油泵。泵。2高压油泵高压油泵高压油泵的作用是向共轨持续提供高压油泵的作用是向共轨持续提供符合系统压力要求的高压燃油，并在起符合系统压力要求的高压燃油，并在起动过程中以及共轨压力迅速升高时保证动过程中以及共轨压力迅速升高时保证高压燃油的供给。高压燃油的供给。图图8.18所示为转子式高压油泵。燃油所示为转子式高压油泵。燃油是由高压油泵内是由高压油泵内3个相互呈个相互呈120径向布置径向布置的柱塞压缩而产生的。的柱塞压缩而产生的。图图8.18转子式高压油泵转子式高压油泵1驱动轴驱动轴2偏心凸轮偏心凸轮3带油泵柱塞的带油泵柱塞的泵油元件（泵油元件（3组）组）4高压腔高压腔5进油阀进油阀6停油电磁阀停油电磁阀7出油阀出油阀8密封件密封件9高压油管接头高压油管接头10调压阀调压阀11球阀球阀12回油口回油口13进油口进油口14带节流孔的带节流孔的安全阀安全阀15通向泵油元件的低压油道通向泵油元件的低压油道3调压阀调压阀调压阀的作用是根据发动机的负荷调压阀的作用是根据发动机的负荷状况调整和保持共轨中燃油的压力，它状况调整和保持共轨中燃油的压力，它可以安装在高压油泵上，也可以安装在可以安装在高压油泵上，也可以安装在共轨上，其结构如图共轨上，其结构如图8.20所示。所示。图图8.19转子式高压油泵的工作原理转子式高压油泵的工作原理1驱动轴驱动轴2偏心凸轮偏心凸轮3带油泵柱塞的泵油带油泵柱塞的泵油元件（元件（3组）组）4进油阀进油阀5出油阀出油阀6进油口进油口图图8.20调压阀调压阀1球阀球阀2衔铁销衔铁销3电磁铁电磁铁4弹簧弹簧5电气接头电气接头4高压共轨高压共轨高压共轨安装在发动机气缸盖周围，高压共轨安装在发动机气缸盖周围，通过高压油管与高压油泵及各缸的喷油嘴通过高压油管与高压油泵及各缸的喷油嘴连接（见图连接（见图8.21），其作用是存储高压燃），其作用是存储高压燃油，并使高压油泵的供油和喷油嘴的喷油油，并使高压油泵的供油和喷油嘴的喷油所产生的压力波动得到缓冲，以保持油压所产生的压力波动得到缓冲，以保持油压稳定，并将高压燃油分配给各缸的电控喷稳定，并将高压燃油分配给各缸的电控喷油器。油器。图图8.21高压共轨高压共轨1共轨共轨2高压油泵端的进油口高压油泵端的进油口3共轨共轨压力传感器压力传感器4调压阀调压阀5油箱端的出油口油箱端的出油口6流量限制器流量限制器7喷喷油器端的油管油器端的油管5共轨压力传感器共轨压力传感器共轨压力传感器的作用是及时、准共轨压力传感器的作用是及时、准确地测出高压共轨中燃油的压力，并转确地测出高压共轨中燃油的压力，并转换成电压信号，实时提供给换成电压信号，实时提供给ECU。共轨压力传感器由传感元件膜片和共轨压力传感器由传感元件膜片和放大电路组成（见图放大电路组成（见图8.22）。）。图图8.22共轨压力传感器共轨压力传感器1线束接头线束接头2放大电路放大电路3传感元件膜片传感元件膜片4高压高压接头接头5固定螺纹固定螺纹6限压阀限压阀限压阀通常安装在高压共轨上，相限压阀通常安装在高压共轨上，相当于安全阀。当于安全阀。其作用是限制共轨中的压力，在压其作用是限制共轨中的压力，在压力超过最高允许值以后开启泄压，防止力超过最高允许值以后开启泄压，防止系统内部零部件的损坏。系统内部零部件的损坏。图图8.23限压阀的结构限压阀的结构1高压接头高压接头2锥形阀门锥形阀门3通道通道4活塞活塞5压力弹簧压力弹簧6限位件限位件7阀体阀体8回油孔回油孔7流量限制器流量限制器流量限制器安装在高压共轨的每个出油流量限制器安装在高压共轨的每个出油口上，与喷油器的高压油管连接，其作用口上，与喷油器的高压油管连接，其作用是减小流向喷油器的高压燃油的压力波动，是减小流向喷油器的高压燃油的压力波动，同时在喷油器高压油管中出现过大的流量同时在喷油器高压油管中出现过大的流量或持续的泄漏（如喷油器针阀过度磨损、或持续的泄漏（如喷油器针阀过度磨损、卡死、高压油管破裂等），导致共轨中流卡死、高压油管破裂等），导致共轨中流出的燃油量超过最大设计流量时，自动将出的燃油量超过最大设计流量时，自动将流向该喷油器的燃油管路关闭，起隔离保流向该喷油器的燃油管路关闭，起隔离保护作用。护作用。图图8.24流量限制阀流量限制阀1共轨端接头共轨端接头2限位件限位件3活塞活塞4压力弹簧压力弹簧5外壳外壳6喷油器端接头喷油器端接头7阀座面阀座面8节流孔节流孔8喷油器喷油器柴油机高压共轨系统中所用的喷油器柴油机高压共轨系统中所用的喷油器有电磁式和压电式两种。有电磁式和压电式两种。（1）电磁式喷油器）电磁式喷油器电磁式喷油器是用高速电磁阀控制喷电磁式喷油器是用高速电磁阀控制喷油器喷油的开始时刻和喷油持续时间。油器喷油的开始时刻和喷油持续时间。它由孔式喷油嘴、液压伺服系统、电它由孔式喷油嘴、液压伺服系统、电磁阀组件构成。磁阀组件构成。发动机工作时，燃油经高压油管进入发动机工作时，燃油经高压油管进入喷油器，并经进油节流孔进入控制室。喷油器，并经进油节流孔进入控制室。图图8.25电磁式喷油器电磁式喷油器1控制室控制室2泄油孔泄油孔3进油节流孔进油节流孔4大弹簧大弹簧5阀芯阀芯6电磁阀电磁阀7小弹簧小弹簧8回油回油9柱塞柱塞10针阀承针阀承压面压面11喷孔喷孔12针阀针阀电磁阀通电时阀芯上移，打开泄油孔，电磁阀通电时阀芯上移，打开泄油孔，使控制室经由泄油孔与回油管相通。使控制室经由泄油孔与回油管相通。由于进油节流孔的节流作用，控制室内由于进油节流孔的节流作用，控制室内的压力因泄油而下降，因此作用在柱塞上方的压力因泄油而下降，因此作用在柱塞上方的压力小于作用在喷油嘴针阀锥面上的力，的压力小于作用在喷油嘴针阀锥面上的力，喷油嘴针阀立即打开，燃油经过喷孔喷入燃喷油嘴针阀立即打开，燃油经过喷孔喷入燃烧室。烧室。（2）压电式喷油器）压电式喷油器第第2代高压共轨系统开始采用压电式代高压共轨系统开始采用压电式喷油器，以压电晶体作为控制喷油器工作喷油器，以压电晶体作为控制喷油器工作的执行元件，极大地提高了响应速度，能的执行元件，极大地提高了响应速度，能够在极短的时间内完成更多次的切换，控够在极短的时间内完成更多次的切换，控制精度高，能控制的最小供油量足够小，制精度高，能控制的最小供油量足够小，使得多次喷射成为可能。使得多次喷射成为可能。柴油机的多次喷射是指把原来的一次柴油机的多次喷射是指把原来的一次喷射分为先导喷射、预喷射、主喷射、后喷射分为先导喷射、预喷射、主喷射、后喷射和次后喷射等过程。喷射和次后喷射等过程。先导喷射是为了在燃烧室内预先形先导喷射是为了在燃烧室内预先形成混合气，以达到防止柴油机工作粗暴成混合气，以达到防止柴油机工作粗暴和减少噪声的目的。和减少噪声的目的。预喷射是在主喷射之前先向燃烧室预喷射是在主喷射之前先向燃烧室内喷入少量燃油（约内喷入少量燃油（约12mg），燃烧后），燃烧后可使主喷时的缸内温度升高，从而缩短可使主喷时的缸内温度升高，从而缩短主喷射的点火延迟期，降低缸内压力上主喷射的点火延迟期，降低缸内压力上升速度，使燃烧更为高效和柔和，是降升速度，使燃烧更为高效和柔和，是降低燃烧噪声、低燃烧噪声、HC和和CO排放非常有效的排放非常有效的途径。途径。此外，预喷射还有助于改善柴油机此外，预喷射还有助于改善柴油机的冷起动性能，降低冷态工况下白烟的的冷起动性能，降低冷态工况下白烟的排放，改善发动机低速扭矩等。排放，改善发动机低速扭矩等。主喷射主要用于产生扭矩，其喷油量主喷射主要用于产生扭矩，其喷油量大小取决于发动机的工况要求。大小取决于发动机的工况要求。后喷射非常靠近主喷射，喷射的燃油后喷射非常靠近主喷射，喷射的燃油可在气缸内燃烧并产生扭矩，但其主要作可在气缸内燃烧并产生扭矩，但其主要作用是燃掉燃烧室中残余的炭烟微粒，炭烟用是燃掉燃烧室中残余的炭烟微粒，炭烟排放可因此进一步减少排放可因此进一步减少20%70%。次后喷射一般在上止点后次后喷射一般在上止点后200曲轴转角范曲轴转角范围内喷射，喷出的燃油不燃烧（即不产生扭矩）围内喷射，喷出的燃油不燃烧（即不产生扭矩），但会被排气余热蒸发，主要用于为柴油机氧，但会被排气余热蒸发，主要用于为柴油机氧化催化器提供化催化器提供HC，被氧化后发生放热反应以，被氧化后发生放热反应以增加排温，亦可用于后处理系统中的再生反应，增加排温，亦可用于后处理系统中的再生反应，如微粒捕集器（如微粒捕集器（DPF）和）和NOx储存催化器储存催化器（NSC），可以提高废气处理装置的温度，提），可以提高废气处理装置的温度，提高废气处理的效率。高废气处理的效率。压电式喷油器按照其控制针阀的方压电式喷油器按照其控制针阀的方式不同，可分为伺服驱动方式和直接驱式不同，可分为伺服驱动方式和直接驱动方式两种。动方式两种。压电式伺服驱动喷油器：（见图压电式伺服驱动喷油器：（见图8.26）。）。高压燃油从高压共轨进入喷油器后，分成两高压燃油从高压共轨进入喷油器后，分成两路，一路由通道进入喷油嘴的油道，作用在路，一路由通道进入喷油嘴的油道，作用在针阀锥面上，另一路通过节流孔进入活塞顶针阀锥面上，另一路通过节流孔进入活塞顶部的油腔。部的油腔。图图8.26压电式伺服驱动喷油器压电式伺服驱动喷油器1共轨共轨2小活塞小活塞3油腔油腔24压电晶体压电晶体5大活塞大活塞6单向阀单向阀27油道油道28油道油道19油腔油腔110进油节流孔进油节流孔11柱塞柱塞12复位弹簧复位弹簧13油道油道14单向阀单向阀1当压电晶体不通电时，单向阀当压电晶体不通电时，单向阀1关闭，油关闭，油道道1中的燃油推动柱塞，关闭喷油嘴，喷油器中的燃油推动柱塞，关闭喷油嘴，喷油器不喷油。不喷油。当压电晶体通电后，压电晶体膨胀，推当压电晶体通电后，压电晶体膨胀，推动大活塞压缩油道动大活塞压缩油道2中的燃油，再推动小活塞中的燃油，再推动小活塞（以此增大活塞行程），将单向阀（以此增大活塞行程），将单向阀1中的钢球中的钢球推开锥面，使高压油腔中的燃油经过油道推开锥面，使高压油腔中的燃油经过油道1、单向阀单向阀1和油道和油道2回流到油箱。回流到油箱。由于柱塞上部被卸压，针阀在油槽由于柱塞上部被卸压，针阀在油槽中燃油压力的作用下，克服回位弹簧的中燃油压力的作用下，克服回位弹簧的作用力，向上运动，使喷油嘴开启，开作用力，向上运动，使喷油嘴开启，开始喷油。始喷油。如果压电晶体断电，单向阀如果压电晶体断电，单向阀1落座，落座，柱塞向下运动，喷油嘴关闭。柱塞向下运动，喷油嘴关闭。单向阀单向阀2的作用是补充油道的作用是补充油道2中泄漏中泄漏的燃油，以保证喷油嘴工作可靠。的燃油，以保证喷油嘴工作可靠。压电式直接驱动喷油器：这种喷油器则压电式直接驱动喷油器：这种喷油器则是直接利用压电元件的膨胀和收缩来控制是直接利用压电元件的膨胀和收缩来控制针阀的行程以实现喷油的，这使得喷油器针阀的行程以实现喷油的，这使得喷油器针阀的动作速度更快，能用不到针阀的动作速度更快，能用不到100 s的的时间打开和关闭喷油器的针阀，且喷雾动时间打开和关闭喷油器的针阀，且喷雾动量和精确性更高。（见图量和精确性更高。（见图8.27）。）。图图8.27压电式直接驱动喷油器压电式直接驱动喷油器1石英测量垫片石英测量垫片2压电执行器压电执行器3外壳外壳4密封垫密封垫5紧固螺套紧固螺套6针阀体针阀体7压杆压杆8压帽压帽9高压油管高压油管10差动螺纹差动螺纹ECU给压电元件施加正向电压时，压给压电元件施加正向电压时，压电元件膨胀而使喷油器针阀关闭，喷油器电元件膨胀而使喷油器针阀关闭，喷油器不喷油；给压电元件施加反向电压时，压不喷油；给压电元件施加反向电压时，压电元件收缩而使喷油器针阀开启，喷油器电元件收缩而使喷油器针阀开启，喷油器开始喷油。开始喷油。思思 考考 题题1柴油机电控燃油系统有哪些类型？柴油机电控燃油系统有哪些类型？2柴油机电控燃油系统主要有哪些传感器？柴油机电控燃油系统主要有哪些传感器？其作用分别是什么？其作用分别是什么？3电控直列泵系统由哪些主要部件组成？说电控直列泵系统由哪些主要部件组成？说明其工作原理。明其工作原理。4时间控制式电控分配泵系统由哪些主要时间控制式电控分配泵系统由哪些主要部件组成？说明其工作原理。部件组成？说明其工作原理。5电控泵喷嘴系统由哪些主要部件组成？电控泵喷嘴系统由哪些主要部件组成？说明其工作原理。说明其工作原理。6电控单体泵系统由哪些主要部件组成？电控单体泵系统由哪些主要部件组成？说明其工作原理。说明其工作原理。7电控共轨系统由哪些部件组成？说明其电控共轨系统由哪些部件组成？说明其工作原理。工作原理。8说明电控共轨系统的电磁式喷油器的结说明电控共轨系统的电磁式喷油器的结构和工作原理。构和工作原理。9说明电控共轨系统的压电式伺服驱动喷说明电控共轨系统的压电式伺服驱动喷油器的结构和工作原理。油器的结构和工作原理。