第28天高压共轨燃油系统概述

学习目标

1.掌握高压共轨燃油系统结构原理

2.掌握高压共轨燃油系统维修注意事项

基础知识

1.高压共轨燃油系统主要特点

高压共轨燃油系统利用较大容积的共轨管将油泵输出的高压燃油储存起来，并消除燃油的压力波动，然后将高压燃油输送到各缸喷油器。喷油器受ECU控制，ECU通过喷油器上的电磁阀来控制喷油时刻和喷油量。其主要特点如下：

①共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来。共轨管内的高压直接用于喷射，且共轨腔内是持续高压。此高压可根据发动机工况进行设置且不断变化。ECU通过高压油泵上的压力调节电磁阀（即EFC阀），根据发动机负荷状况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，以优化发动机的性能。

②通过对喷油器电磁阀的控制，可以实现多次喷射，优化发动机燃烧。预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这使缸内压力升高率和峰值压力均下降，发动机工作比较柔和，同时缸内温度降低使NO_X排放减少。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期喷入气缸的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间，从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机最佳的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。

③喷油器喷油量取决于通电时间和共轨压力。

④高压共轨燃油系统相比传统机械燃油喷射系统更易维修。

目前，世界上主要有三家公司在研发和生产柴油机高压共轨系统，即日本电装、德国博世和美国德尔福。

2.共轨燃油系统工作原理

（1）系统流程 燃油系统由油泵、共轨管、喷油器、粗滤器、精滤器和燃油箱等组成。下面以BOSCHEDC7共轨系统为例，介绍燃油系统流程（图8-1）。

图8-1 BOSCHEDC7共轨燃油系统流程图

高压油泵之前的低压油路，负责为燃油建立初级压力，为高压油泵供油。低压油路供油路线：燃油箱→粗滤器→电控单元→供油泵→精滤器→高压油泵。燃油经过电控单元并为其散热。

高压油泵上的两根高压油管负责将高压燃油输送到共轨管，共轨管通过高压油管与各缸喷油器相连。这部分油路经过二次加压，油压较高，故称为高压油路。

燃油由燃油箱内被吸出，经两级加压、两级过滤后进入共轨管内储存，共轨管内的燃油压力最高可达160MPa。喷油器受ECU控制打开，高压燃油直接喷入燃烧室内，燃烧做功。

在整个油路中，还有一类油路负责将多余燃油导入燃油箱，故称为回油油路。来自溢油阀、限压阀和喷油器的回油汇合到一起，构成系统的回油油路。与高压油泵上的溢流阀相连的回油管路，为低压油路的多余燃油提供回路通道。当低压油路压力超过一定值时，溢流阀会打开，低压油路的油压便会得到控制。当高压出现异常，压力过高时，装于共轨管上的限压阀打开，将多余高压燃油导入回油管路。各缸喷油器上都装有回油管，这些回油管在发动机正常工作时也会有少量回流。

（2）轨压控制原理 BOSCHEDC7共轨系统构成如图8-2所示。ECU通过共轨管上的轨压传感器检测高压燃油压力，然后与设定值进行比较。当实测轨压低于设定值时，ECU控制油量计量单元，使其开度增大，高压油泵进油量随即增加，轨压也随之上升；当实测轨压高于设定值时，ECU控制油量计量单元，使其开度减小，高压油泵进油量随即减小，轨压也随之下降；当实测轨压等于设定值时，ECU保持油量计量单元开度不变。

图8-2 BOSCHEDC7共轨系统

ECU根据不断变化的发动机工况，计算每一瞬间的设定轨压值，然后通过EFC阀对轨压进行闭环控制。轨压控制原理如图8-3所示。

（3）燃油喷射控制原理 计算喷射量主要依据加速踏板信号，同时要参考发动机转速、负荷（进气量）等信息。喷油量还要依据进气温度、进气压力、冷却液温度等信号进行修正。依据算得的喷油量和当前实际轨压，ECU最终可计算出喷油器每循环通电时间。

喷油时刻计算主要依据发动机转速和负荷（加速踏板信号、进气量）信息，也要依据进气温度、冷却液温度等信号进行修正。(www.xing528.com)

3.共轨燃油系统主要元件

（1）高压油泵 共轨柴油机燃油泵将高压油泵和供油泵集成为一个整体，图8-4所示为用于中型和重型柴油机的BOSCH燃油泵。CP3.3高压油泵由齿轮驱动旋转，泵内有三个呈辐射状安装、互隔120°的柱塞。驱动轴每转1转，高压油泵有3次供油。CP3.3高压油泵由燃油直接润滑。

CP2.2泵内有两个直列柱塞，驱动轴每转1转，每个直列柱塞有3次供油，因此，CP2.2高压油泵同CP3.3高压油泵相比，供油量更大，适用于重型柴油机。CP2.2由发动机润滑系润滑。

（2）共轨管 共轨管有较大容积，其作用是存储高压燃油，抑制因油泵供油和喷油而产生的油压波动。限压阀装在共轨管的一端，轨压失控、过高时，限压阀打开，进行泄压。共轨管上还装有压力传感器。共轨管与限压阀如图8-5所示。

图8-3 油轨压力的闭环控制

图8-4 不同类型的BOSCH油泵

a）用于中型柴油机的CP3.3高压泵 b）用于重型柴油机的CP2.2油泵

图8-5 共轨管与限压阀

（3）油量计量单元（EFC阀） 油量计量单元安装于高压油泵入口，其开度受控于ECU。EFC阀多设计为常开阀，断电时打开，通电时关闭，其控制信号为PWM信号。PWM信号占空比改变，即可改变其通电电流。EFC阀开度和通电电流强度成反比。BOSCHEDC7共轨系统EFC阀结构如图8-6所示。

（4）喷油器 喷油器上集成有电磁阀。电磁阀通电时，喷油器打开、喷油；电磁阀断电时，喷油器关闭。BOSCHEDC7喷油器结构如图8-7所示。

图8-6 BOSCHEDC7共轨系统EFC阀

图8-7 BOSCHEDC7喷油器结构

4.高压共轨系统的维修注意事项

系统对燃油有非常高的要求，燃油若不能保证清洁度或达不到国标要求，则非常容易导致油水分离器堵塞，严重的情况下可能会出现输油泵工作能力下降和油泵柱塞卡死的故障。因此，使用符合国标要求的燃油，对保障共轨系统正常工作至关重要。

系统一般使用5μm燃油精滤器，在保养过程中不可用低等级滤清器替代。由于共轨系统有较高的喷油压力（如BOSCHEDC17系统最高喷油压力可达160MPa），喷油器喷孔更小、针阀偶件更精密，维修时必须保证绝对清洁。进行燃油系统拆装作业时，应徒手操作，不可戴手套。拆卸油管前先要对油管接头进行清洁。开放的油孔应使用专用封堵封闭，防止污染物进入。

柴油机运转时，决不可松开高压油管，否则可能射穿肉体，造成人身伤害。

你学会了吗？

1.ECU是如何实现轨压控制的？回油管回油由哪几部分组成？

2.维修高压共轨燃油系统应注意些什么？