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柴油发动机高压共轨技术研究

胡祝昌;苏铁熊;李鹏;赵开敏

【摘要】介绍了柴机高压共轨技术的发展现状,主要探讨柴油机高压共轨喷射系统

的结构和原理,并对国外典型的高压共轨喷射系统进行研究和分析,最后总结国内各

种高压共轨系统的必威体育精装版进展,提出亟待解决的问题和研究目标.

【期刊名称】《机械管理开发》

【年(卷),期】2011(000)004

【总页数】3页(P23-24,26)

【关键词】柴油机;高压共轨;燃油喷射;研究目标

【作者】胡祝昌;苏铁熊;李鹏;赵开敏

【作者单位】中北大学机电工程学院,山西太原030051;中北大学机电工程学院,山

西太原030051;中北大学机电工程学院,山西太原030051;中北大学机电工程学院,

山西太原030051

【正文语种】中文

【中图分类】TK421.4

0引言

为了满足日益严格的排放法规要求，作为柴油机发展过程中第三次飞跃的柴油机高

压共轨燃油喷射技术已经使现代柴油机进入高新技术产品领域。高压共轨技术不仅

可提升直喷柴油机动力性能和燃油经济性，同时改善了排放性能。它与其他电控喷

油系统相比具有明显的优越性，已成为柴油机电控技术发展的重要方向[1]。

1高压共轨喷射系统组成与工作原理

高压共轨(CommonRail)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，通过公共供油管内的油压实

现精确控制，使高压油管压力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。高压共轨喷射系统主要由低压供油系统、高压供

油系统、燃油喷射系统和电控管理系统等组成，如图1所示。

图1高压共轨系统组成示意图

1.1电控单元（ECU）及传感器

电控单元是系统的核心部分，它一般有输入、输出、控制、通信模块组成，ECU

根据传感器信号获得油门踏板位置和发动机状态信息，如油门踏板位置、曲轴转速

和转角、共轨油压、增压压力、进气温度、冷却液温度、燃油温度、进气量等信息，

通过计算和处理发出控制信号，对压力调节阀(PCV)、喷油器和其它执行器如排气

再循环阀、涡轮增压调节器等进行控制。基本的控制功能是把一定量的柴油在适当

的时刻以设定的压力喷入燃烧室，以保证柴油机动力大、油耗低、排放少及噪声小

[2]。

1.2共轨管

共轨管起着将高压油泵提供的高压燃油分配到各喷油器的作用。共轨管内柴油压力

可维持在130～160MPa范围内。共轨管上设有压力传感器，将共轨油压信号输

送到电控单元(ECU)，由电控单元对PCV阀实施反馈控制，使共轨油压稳定于目

标值。液流缓冲器(限流器)保证在喷油器出现燃油漏泄故障时切断向喷油器的供油，

并可减小共轨和高压油管中的压力波动；压力限制器保证高压油轨在出现压力异常

时，迅速将高压油轨中的压力进行放泄[3]。

2国外典型高压共轨喷射系统

国外很多内燃机方面的公司都在研究开发电控高压共轨喷射系统。德国Bosch公

司、意大利菲亚特集团、英国LUCAS、日本电装公司、美国德尔福公司等世界著

名油泵油嘴制造商相继开发了高压共轨系统，下面就部分公司的电控高压共轨喷射

系统进行介绍和分析。

2.1德国Bosch公司的高压共轨系统

目前为止，Bosch公司总共规划和设计了3代高压共轨系统。图2为Bosch公司

的高压共轨喷射系统。第3代高压共轨喷射系统的开发重心转移到系统的技术复

杂度和精密度上。高压油泵前端的齿轮泵将燃油从油箱抽出，通过滤清器送入具有

泵油量调节功能的高压油泵升压，分配单元将进入的燃油分成两路:一路供给泵油

元件，另一路用以冷却。高压油泵将燃油压缩至最高压力160MPa，并将其输入

共轨。共轨上安装的压力传感器、压力调节器和电控装置形成闭环的压力控制回路，

高压燃油经油轨到喷油器。

图2Bosch公司的高压共轨喷射系统

该系统最大的特点在于采用了一个具有快速开关的压电直列喷油器，见图3。压电

执行器内置于喷油器轴体上，相比于传统喷油器减少了约75%的运动件及75%的

质量，开关速度也得到很大提高。高强度模块式激光焊接油轨为一铸造管，是连接

高压油泵和喷油器的桥梁，也是一个蓄压器，见图4。Bosch公司第4代高压共

轨喷射系统将会采用必威体育精装版研制的同轴可变喷嘴及压力扩大器技术，最高喷射压力将

会超过200MPa。

图3压电共轨喷