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高压共轨技术

2017-09-30 6页 doc 19KB 8阅读

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高压共轨技术高压共轨技术 一、概述 高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度,ECU控制喷油器的喷油量,喷油量大小取决于燃油轨(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短,因此也就减少了传统柴油机的缺陷。 二、工作原理 ...
高压共轨技术
高压共轨技术 一、概述 高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度,ECU控制喷油器的喷油量,喷油量大小取决于燃油轨(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短,因此也就减少了传统柴油机的缺陷。 二、工作原理 低压油泵将柴油从油箱中吸出,经过过滤提供给高压油泵,在低压泵内有一电磁阀控制燃油到达高压泵室,燃油进入管形蓄压器—燃油轨道。在共轨上有压力传感器时时监测燃油压力,并将这一信号传递给ECU,通过对流量的调节控制共轨内的燃油压力达到希望值。喷射压力根据发动机运转条件的不同从200,1800巴,再通过电脑控制分别喷射到气缸中,共轨不但保持了燃油压力,还消除了压力波动。高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来,并消除燃油中的压力波动,然后再输送给每个喷油器,通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。 三、结构组成 高压共轨系统由五个部分组成,即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。 供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口,由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内,再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。 四、特点 其主要特点可以概括如下: 共轨腔内的高压直接用于喷射,可以省去喷油器内的增压机构;而且共轨腔内是持续高压,高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。 通过高压油泵上的压力调节电磁阀,可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节,尤其优化了发动机的低速性能。 通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时,喷射油量以及喷射速率,还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。 五、共轨系统与柴油喷射系统的区别 共轨系统与之前以凸轮轴驱动的柴油喷射系统不同,共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器,燃油轨中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生,压力大小与发动机的转速无关,可在一定范围内自由设定。共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制,根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短,及喷油嘴液体流动特性。 燃油喷射压力是柴油发动机的重要指标,因为它联系着发动机的动力、油耗、排放等。共轨柴油喷射系统已将燃油喷射压力提高到1800。 五、发展 柴油共轨系统已开发了3代,它有着强大的技术潜力 第一代共轨高压泵总是保持在最高压力,导致能量的浪费和很高的燃油温度。第二代可根据发动机需求而改变输出压力,并具有预喷射和后喷射功能。预喷射降低了发动机噪音:在主喷射之前百万分之一秒内少量的燃油被喷进了气缸压燃,预加热燃烧室。预热后的气缸使主喷射后的压燃更加容易,缸内的压力和温度不再是突然地增加,有利于降低燃烧噪音。在膨胀过程中进行后喷射,产生二次燃烧,将缸内温度增加200,250?,降低了排气中的 碳氢化合物。 由于其强大的技术潜力,今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代——压电式(piezo)共轨系统,压电执行器代替了电磁阀,于是得到了更加精确的喷射控制。没有了回油管,在结构上更简单。压力从200,2000巴弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3,减小了烟度和NOX的排放。 “电控”是指喷油系统由电脑控制, ECU(俗称电脑)对每个喷油嘴的喷油量、喷油时刻进行精确控制,能使柴油机的燃油经济性和动力性达到最佳的平衡,而传统的柴油机则是由机械控制,控制精度无法得以保障。 “高压”是指喷油系统压力比传统柴油机要高出3倍,最高能达到200MPa(而传统柴油机喷油压力在60—70 MPa),压力大雾化好燃烧充分,从而提高了动力性,最终达到省油的目的。 “共轨”是通过公共供油管同时供给各个喷油嘴,喷油量经过ECU精确的计算,同时向各个喷油嘴提供同样质量、同样压力的燃油,使发动机运转更加平顺,从而优化柴油机综合性能。而传统柴油发动机由各缸各自喷油,喷油量和压力不一致,运转不均匀,造成燃烧不平稳,噪音大,油耗高。 现在,国内制造的具备国际先进的电控高压共轨技术的柴油发动机采用了欧美柴油机的最新核心技术,明显优于传统增压柴油机。它比传统增压柴油机燃烧效率提高8,、二氧化碳排放低10,、噪音下降15%,彻底改变了柴油机在人们心目中“噪音大、冒黑烟”的形象。 六、高压共轨系统的故障 现价段高压共轨电控柴油机的故障主要集中在喷油器卡滞、低压油路堵塞、线束短路断路及传感器功能失效等方面 一、电控喷油器及油路故障 电控喷油器是共轨系统中最关键和最复杂的部件,由与传统喷油器相似的孔式喷油嘴,液压伺服系统以及高速电磁阀等组成,为达到高速响应及精确定量喷油等目的电控喷油器内部加工精度较高,对水分和杂质非常敏感、柴油中的水分或杂质等可对其造成致命的损伤。 接触过的喷油器故障中,90%以上的喷油器故障是因燃油不达标造成的喷油器卡滞,喷油器内部靠柴油润滑,如果柴油含水分较多,将使喷油器得不到足够润滑而造成磨损,同时水分也将使喷油器内部精密阀体锈蚀。 为保护电控喷油器及其它系统精密部件,高压共轨系统采用油水分离器加柴油滤清器双级过滤系统 双级滤清器过滤性要求 过滤杂质最大直径 过滤效果 油水分离能力 3,5um 94.5% 5,10um 98.7% 93% 10,15um 98.6% ,15um 100% 由表可以看出,共轨系统燃油过滤系统对杂质的过滤能力较强,共轨系统对10um级的杂质过滤可达99.6%,高效率的过滤能力一方面保护了系统精密部件,但另一方面由于面前国内大部分地区柴油的质量问,导致了柴油滤清器极易堵塞,造成系统供油不畅,引起发动机轨压过低报警,启动困难或无法启动,加速熄火等故障。 二、传感器故障 高压共轨柴油机使用了多个传感器,以便实时采集发动机的运行工况,达到精确控制的目的,传感器的好坏直接影响着发动机的工况,但就目前接触的维修实例传感器自身发生故障 的概率很小,目前使用的无论是磁电式、热敏电阻式、霍尔式、压敏电阻式以及光电式传感器,其技术和工艺都已经很成熟,因此,传感器自身出现故障概率的情况很少。 1,、曲轴位置传感器故障 较易出现故障的主要是曲轴位置传感器,大部分的共轨柴油机将曲轴位置传感器安装在飞轮壳上,曲轴与飞轮齿圈的空气间隙在0.5-1.5毫米之间,间隙较小,而车辆在行驶过程中离合器的使用频率较高,离合器摩擦产生大量的粉尘或碎屑以及热量,粉尘或碎屑有可能将传感器头部击碎,而热量则有可能将传感器融化。 曲轴位置传感器的另一个故障是传感器与齿圈间隙的改变,曲轴位置传感器的间隙小于或大于规定的范围都会造成信号失准或者采集不到信号,曲轴位置传感器的头部带有磁性,飞轮壳内的齿圈,离合器系统在运行时会产生少量的铁屑,这些铁屑极易被吸附在传感器头部,相当于改变了传感器与齿圈的间隙,引起传感器信号失准或信号丢失,造成发动机故障。如启动困难、冒黑烟以及耗油升高。 2、轨压传感器故障 轨压传感器的故障也较为常见,轨压传感器安装在共轨管上,起监控轨压的作用,是共轨系统实现闭环控制的重要传感器,传感器皮膜上的传感器元件将高压管道内的压力变化成为电压信号输送到ECU分析处理。 更换下来的轨压传感器大部分都是接插件进水锈蚀所致,这与轨压传感器的安装位置有关,轨压传感器水平安装在共轨管上,清洗发动机或者涉水水,水残留在传感器壳体上慢慢渗入内部引起传感器损坏。 3油门位置传感器故障 电控柴油机采用电子油门,即油门位置传感器,油门位置传感器常见的故障有信号失效,信号波动油门开度无法达到100%或者无法回到全关状态即油门卡滞,当ECU判断油门信号失效时,会自动进入 行回家状态,怠速升至1100r/min油门控制被切断,油门信号波动是指传感器磨损,接插件松动,线路虚接以及电磁干扰造成的油门信号无法固定总是变动的现象。油门卡滞一般是由于传感器自身损坏或者线路故障造成的无法全开或全闭的现象, 4,、线路故障 传感器与车身及ECU之间通过大量线束连接,作为电控发动机的重要组成部分之一也是目前电控发动机故障率最高的部分。 车身线路布置较长,车辆在行驶中的震动颠簸,温度变化引起的线束的震动、摩擦、热胀冷缩等,都有可能造成线束断裂、接触不良,发动机线束就好比认得神经,神经一旦损伤了,发动机就会工作不正常或者不工作。 七、维护保养 1、高压共轨系统为保证高压喷射,精确流量控制,其各组成部分的精度都非常高,偶件间隙控制相当严格,部分直线度在0.8微米一下,偶件间隙在1.5-3.7微米之间,所以对柴油清洁度提出了很高的要求。传统的柴油滤清器只能过滤10微米以上的颗粒,3微米的颗粒过滤效率很差。高压共轨系统要求滤清器提供95%的水分离效率和98.6%的3-5微米的颗粒过滤效率。目前满足该性能要求的柴油滤清器均被国外公司垄断,主机厂配套几乎都是国外公司的进口产品或外资企业在国内的投资工厂生产,目前也有民族品牌进入主机配套,如苏州工业园区的达菲特。这些企业的产品质量可靠,主要的有:外资企业:曼.胡(MH)、帕克(Parker)、费列加(Fleetguard)、博世(BOSCH)等;国产品牌有如达菲特(DIFITE)等。 2、目前高压共轨系统部件成本昂贵,如果按使用说明定期更换滤清器会造成喷油器,高压泵损坏,维修成本相当昂贵。以目前一台重卡的喷油气体为例,大概需要1500元以上的费用。
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