柴油机蓄式共轨喷油.ppt

柴油机蓄压式共轨喷油系统ECD-CR 山东交通学院 吴际璋 轨者，道也。多个喷油器并联在一个蓄油管道上喷油，为“共轨喷油”。英文称：Common Rail（共用轨道），简称： CR。 它用于柴油机电子控制系统ECD，称为“柴油机蓄压式共轨喷油系统”（Diesel Accumulator Fuel-Injection System Common Rail）。简称：ECD-CR系统。 一、共轨控制喷油系统的性能参数表：ECD控制系统的结构型式有多种，如：直列式泵、分配式泵等，都是在传统的基础上修补改进。而共轨喷油系统ECD-CR完全摆脱了传统结构，较彻底的溶入先进的电控系列，成为柴油机发展的新模式。 二、柴油机可燃混合气形成的特点： 1、空间小、时间短—在压缩终了时喷油，可燃混合气在狭小的燃烧室内形成，其过程是： 喷油-汽化-混合-燃烧-边喷-边燃。喷油的持续时间为汽油机的1/20~1/10，只占曲轴转角的15０~30０。 而汽油机混合气形成 是从进气持续到压缩 终了，占曲轴转角的 360０左右。 2、混合气不均匀、空燃比变化范围极大—由于以上原因的影响，混合气成分在燃烧室内分布很不均匀，在油雾喷射区的油粒多偏浓，其他区油粒少偏稀。柴油机的标准空燃比为14.5:1，为了完全燃烧，减少碳烟的产生，空气要过量10%~40%，空燃比可达16~20（NOx高峰）。各工况下一般不进行“进气节流控制”，只改变喷油量的多少（质调节），空燃比将在极大的范围内变化，造成大负荷工况冒黑烟，怠速工况过稀而熄火，需加装结构复杂的调速器。 ?3、边喷、边燃、成分不断变化—不仅有空间方面的变化，也有时间方面的变化。在空间方面，浓区缺氧产生碳烟；稀区产生Nox。在时间方面，燃烧的前期氧多、油少，不易着火，延长了“备燃期”，造成压力升率（△P/△φ）加大，振嗓感加大（Diesel敲击）。燃烧的后期氧少、废气多，燃烧条件恶化，排气冒黑烟。 柴油机动力性、经济性、净化性和振噪感的好坏，决定于：喷油压力、喷油时刻、喷油质量、喷油规律、空气量的多少、涡流的好坏等多方面因素。其中的“喷油时刻和喷油规律”与“燃烧过程”精确的匹配问题，柴油机净化以NOx 和碳烟为主。只有ECD-CR系统才能解决，“共轨控制”系统就应而生。 三、ECD-CR系统机理特点：1、提高喷油压力是排气净化的最佳手段—直接喷射的柴油机，燃烧室紧凑，热损失少，省油率可达10%-15%。只有提高喷油压力（达140Mpa），才能使燃油分布均匀，加速油气混合的速度，改善燃烧条件，微粒碳烟的生成量才能减少。2、用电脑精确控制喷油规律，是提高动力性、经济性、净化性和减小振噪感的最佳手段—所谓“喷油规律”，它包括了：喷油时刻的早晚、喷油量的多少及喷油率的好坏。 喷油率是一个喷油周期，始点到终点间油量的变化情况。最好是按“先少、后多”分段喷油的规律变化。即：先预喷-再主喷-又补喷（补喷是为了净化，减少Nox生成量），分三个过程进行。这样，才能和柴油机的燃烧规律一致（即：备燃期、速燃期、缓燃期、后燃期），相辅相成的配合，获得最佳燃烧状态。 3、压力的产生与喷油过程分离，可以准确的控制循环供油量（△g）___传统的柱塞泵压力的产生和喷油分不开，相互影响，其供油始点与喷油始点相差8０ ，是“管胀油缩”造成的，仃喷后又“管缩油胀”，造成滴油。为此需有“出油阀”，减压防漏。 传统喷油泵的速度特性是：循环供油量（△g）随转速的加大而加大，这是因柱塞副的漏泄和回油孔的节流作用的加大，出现的恶果。因而，需加装出油阀和调速器，复杂了结构内容，加大了故障率。 而共轨系统的喷油压力是用专门的高压泵供油，并恒压存储于蓄压器中，时刻准备喷油，各缸的喷油器用电脑控制其电磁阀准确开闭喷油，能做到△g和ηv的合理匹配。喷油压力恒定与发动机转速无关，因而去消了成本高、结构复杂、故障率较高的出油阀和调速器。 4、共轨控制的喷油特性： （1）预喷射—在上止点前一定角度喷出少量燃油，进行“预燃”，可缩短“备燃期”，压力升高率△P/△φ可减小，振噪感减小，工作柔和。  （2）主喷射—是在上止点后喷油，功率的增大和扭矩的提高，是来自主喷射，在恒压情况下贯穿整个喷油过程。 （3）补喷射—在柴油机燃烧过程的缓燃期的后期，燃烧温度己达高峰，如适量喷油，可改善燃烧条件和净化性，减少了Nox的生成量。 5、共轨控制实际喷油量的获得： 电脑ECU根据各种传感器的反馈信号，用开环控制和闭环控制相结合的方式，对喷油量进行精确的随机计算控制。 实际喷油量的获得： 6、共轨喷油系统传感器信号和执行元件的内容：有十四个传感器信号，通过电脑ECU处理后，指令十一个执行控制系统，进行随机控制（无Ox、碳罐、knk）