高压共轨燃油喷射系统构造及工作原理
高压共轨燃油喷射系统构造及工作原理
柴油机共轨电控柴油喷射系统部件构造 4\
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w主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油
输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元从预设的 map 图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。
3.1.1 高压油泵 @ L*[~
高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生于燃油喷射过程无关，且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证，因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。
Bosch 公司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达 135Mpa 的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮，使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的1/9 ，负荷也比较均匀，降低了运行噪声。该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在喷油量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。
日电装公司采用了一个三作用凸轮的直列泵来产生高压。该高压油泵对油量的控制采用了控制低压燃油有效进油量的方法。
工作过程： _7[)W(g/R&e.H-G u
（1）柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔；质量SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6gW D0d|%^w/P(_
六西格玛品质论坛o 9W（2）柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压燃油经控制阀流回低压腔；
（3）在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油路被切断，柱塞腔中的燃油被压缩，燃油经出油阀进入高压油轨。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的；六西格玛品质论坛d7T!Ys&N
（4）凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。
该方法使高压油泵不产生额外的功率消耗，但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系，控制系统比较复杂。
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3.1.2 共轨管
共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用， ECD-U2 系统的供轨管如图2-10所示。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高压油轨中的压力波动控制在 5Mpa 之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。 ECD-U2 系统的高压泵的最大循环供油量为 600mm3 ，共轨管容积为 94000mm3 。
质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA
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高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器（限流器）和压力限制器。压力传感器向 ECU 提供高压油轨的压力信号；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。
从上述分析可见，精确设计高压共轨管的容积和形状适合确定的柴油机是并不容易的。 7D
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六西格玛品质论坛/i8?+?9k3.1.3 电控喷油器
电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件喷油器根据 ECU 传送的电子控制信号，将共轨内的高压燃油以最佳的喷油定时、喷油量、喷油率和喷雾状态喷入发动机燃烧室中。喷油
器的外观和结构示意如图 2-5 所示，其主要零件是喷油嘴、控制喷油率的量孔、油压活塞和三
通电磁阀。系统的喷油过程控制是通过三通阀 TWV 对喷油器控制腔中油压的控制来实现的。
三通阀结构及工作原理如图 2-6 所示，主要由内阀、外阀和阀体组成。阀的开启和关闭响应很
快（0.4ms 以下）。三个部件相互间配合度很高，同时分别形成座面A、B。外阀为电磁阀，作
垂直运动，随着外阀运动，座面 A、B 交替关闭，三个油孔 1、2、3双双交替接通。喷油定时
由 TWV的通电时刻决定，喷油量由喷油压力和 TWV 的通电持续时间共同确定。当三通阀未通
电时，外阀在弹簧力作用下压向下方，其阀座关闭，切断回油通道；内阀受到共轨压力作用而向
上移动，内阀阀座开启，共轨管内高压油经内阀阀座进入控制腔施加在针阀尾部，关闭喷嘴。当
三通阀通电被激励时，外阀在电磁力作用下克服弹簧力向上运动直到内阀阀座关闭，外阀阀座开
启，控制腔和回油通道接通，控制腔中的高压燃油经单向节流孔缓慢流出，与液压活塞联锁的喷
嘴针阀缓慢抬起，产生喷油率逐步增大的 ? 形喷射。喷嘴针阀达到全升程时喷油率最大。供油
结束时切断三通阀电流，外阀再度下行，关闭回油道；内阀开启，共轨油压迅速加到液压活塞上
方（此时单向节流孔不起阻尼作用），由于液压活塞面积比针阀面积大得多，因此喷油结束时很
大的液压作用会使针阀急速落座，实现喷射过程的快速切断。可见，? 形喷油率是利用设在三通
阀和液压活塞之间的单向节流孔阻尼控制腔中的压力下降过程来实现的。单向节流孔仅在释放控
制腔压力时才具有节流作用，而加压过程不起阻尼作用
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高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通道，它应有足够的燃油流量减小燃油流动时的压降，并使高压管路系统中的压力波动较小，能承受高压燃油的冲击作用，且起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量相等，使柴油机每一个喷油器有相同的喷油压力，从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能短，使从共轨到喷油嘴的压力损失最小。 c.P:W;tm
3.1.4 传感器 A.~
在共轨喷射系统中，除了测定发动机实际运行状态的传感器（如空气流量传感器、增压压力传感器、水温传感器、燃油温度传感器、油门开度传感器等）外，还须安装压力传感器来准确测量共轨管内的压力。一般要求共轨压力传感器的测量范围是20-180 MPa,测量精度要求达到士2%-3%，而且还应在各种运行工况下都能有很高的可靠性。
3.1.5 软件和电控回路
软件技术包括软件开发过程，软件开发方法，结构化设计方法等。在软件的开发方面，最初是先检测出发动机的转速和油门开度，然后输入到计算机内，形成所谓的数据MAP，再从数据MAP中计算目标喷油量，向伺服回路发出指令进行控制。
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高压共轨燃油喷射系统构造及工作原理
柴油机共轨电控柴油喷射系统部件构造
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主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元从预设的 map 图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。
3.1.1 高压油泵 @ L*[~
高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生于燃油喷射过程无关，且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证，因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。
Bosch 公司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达 135Mpa 的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮，使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的1/9 ，负荷也比较均匀，降低了运行噪声。该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在喷油量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。
日电装公司采用了一个三作用凸轮的直列泵来产生高压。该高压油泵对油量的控制采用了控制低
压燃油有效进油量的方法。
工作过程： _7[)W(g/R&e.H-G u
（1）柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔；质量SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6gW D0d|%^w/P(_
六西格玛品质论坛o 9W（2）柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压燃油经控制阀流回低压腔；
（3）在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油路被切断，柱塞腔中的燃油被压缩，燃油经出油阀进入高压油轨。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的；六西格玛品质论坛d7T!Ys&N
（4）凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。
该方法使高压油泵不产生额外的功率消耗，但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系，控制系统比较复杂。
N0~H4}:a4\R;E
3.1.2 共轨管
共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用， ECD-U2 系统的供轨管如图2-10所示。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高压油轨中的压力波动控制在 5Mpa 之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。 ECD-U2 系统的高压泵的最大循环供油量为 600mm3 ，共轨管容积为 94000mm3 。
质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA
E%Rj#Q*s*B)b"C
高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器（限流器）和压力限制器。压力传感器向 ECU 提供高压油轨的压力信号；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。
从上述分析可见，精确设计高压共轨管的容积和形状适合确定的柴油机是并不容易的。 7D
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六西格玛品质论坛/i8?+?9k3.1.3 电控喷油器
电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件喷油器根据 ECU 传送的电子控制信号，将共轨内的高压燃油以最佳的喷油定时、喷油量、喷油率和喷雾状态喷入发动机燃烧室中。喷油
器的外观和结构示意如图 2-5 所示，其主要零件是喷油嘴、控制喷油率的量孔、油压活塞和三
通电磁阀。系统的喷油过程控制是通过三通阀 TWV 对喷油器控制腔中油压的控制来实现的。
三通阀结构及工作原理如图 2-6 所示，主要由内阀、外阀和阀体组成。阀的开启和关闭响应很
快（0.4ms 以下）。三个部件相互间配合度很高，同时分别形成座面A、B。外阀为电磁阀，作
垂直运动，随着外阀运动，座面 A、B 交替关闭，三个油孔 1、2、3双双交替接通。喷油定时
由 TWV的通电时刻决定，喷油量由喷油压力和 TWV 的通电持续时间共同确定。当三通阀未通
电时，外阀在弹簧力作用下压向下方，其阀座关闭，切断回油通道；内阀受到共轨压力作用而向
上移动，内阀阀座开启，共轨管内高压油经内阀阀座进入控制腔施加在针阀尾部，关闭喷嘴。当
三通阀通电被激励时，外阀在电磁力作用下克服弹簧力向上运动直到内阀阀座关闭，外阀阀座开
启，控制腔和回油通道接通，控制腔中的高压燃油经单向节流孔缓慢流出，与液压活塞联锁的喷
嘴针阀缓慢抬起，产生喷油率逐步增大的 ? 形喷射。喷嘴针阀达到全升程时喷油率最大。供油
结束时切断三通阀电流，外阀再度下行，关闭回油道；内阀开启，共轨油压迅速加到液压活塞上
方（此时单向节流孔不起阻尼作用），由于液压活塞面积比针阀面积大得多，因此喷油结束时很
大的液压作用会使针阀急速落座，实现喷射过程的快速切断。可见，? 形喷油率是利用设在三通
阀和液压活塞之间的单向节流孔阻尼控制腔中的压力下降过程来实现的。单向节流孔仅在释放控
制腔压力时才具有节流作用，而加压过程不起阻尼作用
高压油管mY!be!\Z3PC [:K
高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通道，它应有足够的燃油流量减小燃油流动时的压降，并使高压管路系统中的压力波动较小，能承受高压燃油的冲击作用，且起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量相等，使柴油机每一个喷油器有相同的喷油压力，从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能短，使从共轨到喷油嘴的压力损失最小。 c.P:W;tm
3.1.4 传感器 A.~
在共轨喷射系统中，除了测定发动机实际运行状态的传感器（如空气流量传感器、增压压力传感器、水温传感器、燃油温度传感器、油门开度传感器等）外，还须安装压力传感器来准确测量共轨管内的压力。一般要求共轨压力传感器的测量范围是20-180 MPa,测量精度要求达到士2%-3%，而且还应在各种运行工况下都能有很高的可靠性。
3.1.5 软件和电控回路
软件技术包括软件开发过程，软件开发方法，结构化设计方法等。在软件的开发方面，最初是先检测出发动机的转速和油门开度，然后输入到计算机内，形成所谓的数据MAP，再从数据MAP中计算目标喷油量，向伺服回路发出指令进行控制。
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高压共轨燃油系统主要部件介绍
一、前言 共轨式喷油系统于二十世纪 90 年代中后期才正式进入实用化阶段。这类电控系统可分为：蓄压式电控燃油喷射系统、液力增压式电控燃油喷射系统和高压共轨式电控燃油喷射系统。高压共轨系统可实现在传统喷油系统中无法实现的功能，其优点有： a. 共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。 b. 可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力（ 120MPa~200MPa ），可同时控制 NOx 和微粒（ PM ）在较小的数值内，以满足排放要求。 c. 柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机
NOx ，又能保证优良的动力性和经济性。 d. 由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，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动和降低排放。 由于高压共轨系统具有以上的优点，现在国内外柴油机的研究机构均投入了很大的精力对其进行研究。比较成熟的系统有：德国 ROBERT BOSCH 公司的 CR 系统、日本电装公司的 ECD-U2 系统、意大利的 FIAT 集团的 unijet 系统、英国的 DELPHI DIESEL SYSTEMS 公司的 LDCR 系统等。
二、高压共轨燃油喷射系统主要部件介绍 图 1 为高压共轨电控燃油喷射系统的基本组成图。它主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元从预设的 map 图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。
1 、
高压油泵 高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生于燃油喷射过程无关，且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证，因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。 bosch 公司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达 135Mpa 的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮，使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的 1/9 ，负荷也比较均匀，降低了运行噪声。该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在喷油量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。 日电装公司采用了一个三作用凸轮的直列泵来产生高压，如图 2 所示。该高压油泵对油量的控制采用了控制低压燃油有效进油量的方法，其
基本原理如图 3 所示。
a 柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔； b 柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压燃油经控制阀流回低压腔； c 在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油
路被切断，柱塞腔中的燃油被压缩，燃油经出油阀进入高压油轨。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的； d 凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。 该方法使高压油泵不产生额外的功率消耗，但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系，控制系统比较复杂。
高压共轨燃油系统主要部件介绍
一、前言
共轨式喷油系统于二十世纪 90 年代中后期才正式进入实用化阶段。这类电控系统可分为：蓄压式电控燃油喷射系统、液力增压式电控燃油喷射系统和高压共轨式电控燃油喷射系统。高压共轨系统可实现在传统喷油系统中无法实现的功能，其优点有：
a. 共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。
b. 可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力（ 120MPa~200MPa ），可同时控制 NOx 和微粒（ PM ）在较小的数值内，以满足排放要求。
c. 柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机 NOx ，又能保证优良的动力性和经济性。
d. 由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，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动和降低排放。
由于高压共轨系统具有以上的优点，现在国内外柴油机的研究机构均投入了很大的精力对其进行研究。比较成熟的系统有：德国 ROBERT BOSCH 公司的 CR 系统、日本电装公司的 ECD-U2 系统、意大利的 FIAT 集团的 unijet 系统、英国的 DELPHI DIESEL SYSTEMS 公司的 LDCR 系统等。
二、高压共轨燃油喷射系统主要部件介绍
图 1 为高压共轨电控燃油喷射系统的基本组成图。它主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元从预设的 map 图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。
1 、高压油泵
高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生于燃油喷射过程无关，且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证，因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。
bosch 公司采用由柴油机驱动的三缸径向柱塞泵来产生高达 135Mpa 的压力。该高压油泵在每个压油单元中采用了多个压油凸轮，使其峰值扭矩降低为传统高压油泵的 1/9 ，负荷也比较均匀，降低了运行噪声。该系统中高压共轨腔中的压力的控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的，为了减小功率损耗，在喷油量较小的情况下，将关闭三缸径向柱塞泵中的一个压油单元使供油量减少。
日电装公司采用了一个三作用凸轮的直列泵来产生高压，如图 2 所示。该高压油泵对油量的控制采用了控制低压燃油有效进油量的方法，其基本原理如图 3 所示。
a 柱塞下行，控制阀开启，低压燃油经控制阀流入柱塞腔；
b 柱塞上行，但控制阀中尚未通电，处于开启状态，低压燃油经控制阀流回低压腔；
c 在达到供油量定时时，控制阀通电，使之关闭，回流油路被切断，柱塞腔中的燃油被压缩，燃油经出油阀进入高压油轨。利用控制阀关闭时间的不同，控制进入高压油轨的油量的多少，从而达到控制高压油轨压力的目的；
d 凸轮经过最大升程后，柱塞进入下降行程，柱塞腔内的压力降低，出油阀关闭，停止供油，这时控制阀停止供电，处于开启状态，低压燃油进入柱塞腔进入下一个循环。
该方法使高压油泵不产生额外的功率消耗，但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系，控制系统比较复杂。
2 、共轨管
共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用， ECD-U2 系统的供轨管如图 4 所示。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震荡，使高压油轨中的压力波动控制在 5Mpa 之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的'变化。 ECD-U2 系统的高压泵的最大循环供油量为 600mm3 ，共轨管容积为 94000mm3 。
高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器（限流器）和压力限制器。压力传感器向 ECU 提供高压油轨的压力信号；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。
从上述分析可见，精确设计高压共轨管的容积和形状适合确定的柴油机是并不容易的。
3 、电控喷油器
佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室。
电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件，它的作用根据 ECU 发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以最
BOSCH 和 ECD-U2 的电控喷油器的结构基本相似，都是由于传统喷油器相似的喷油嘴、控制活塞、控制量孔、控制电磁阀组成，图 5 为 BOSCH 的电控喷油器结构图。在电磁阀不通电时，电磁阀关闭控制活塞顶部的量孔 A ，高压油轨的燃油压力通过量孔 Z 作用在控制活塞上，将喷嘴关闭；当电磁阀通电时，量孔 A 被打开，控制室的压力迅速降低，控制活塞升起，喷油器开始喷油；当电磁阀关闭时，控制室的压力上升，控制活塞下行关闭喷油器完成喷油过程。
控制了喷油率的形状，需对其进行合理的优化设计，实现预定的喷油形状。控制室的容积的大小决定了针阀开启时的灵敏度，控制室的容积太大，针阀在喷油结束时不能实现快速的断油，使后期的燃油雾化不良；控制室容积太小，不能给针阀提供足够的有效行程，使喷射过程的流动阻力加大，因此对控制室的容积也应根据机型的最大喷油量合理选择。
控制量孔 A 、 Z 的大小对喷油嘴的开启和关闭速度及喷油过程起着决定性的影响。双量孔阀体的三个关键性结构是进油量孔、回油量孔和控制室，它们的结构尺寸对喷油器的喷油性能影响巨大。回油量孔与进油量孔的流量率之差及控制室的容积决定了喷油嘴针阀的开启速度，而喷油嘴针阀的关闭速度由进油量孔的流量率和控制室的容积决定。进油量孔的设计应使喷油嘴针阀有足够的关闭速度，以减少喷油嘴喷射后期雾化不良的部分。
此外喷油嘴的最小喷油压力取决于回油量孔和进油量孔的流量率及控制活塞的端面面积。这样在确定了进油量孔、回油量孔和控制室的结构尺寸后，就确定了喷油嘴针阀完全开启的稳定、最短喷油过程，同时就确定了喷油嘴的稳定最小喷油量。控制室容积的减少可以使针阀的响应速度更快，使燃油温度对喷油嘴喷油量的影响更小。
但控制室的容积不可能无限制减少，它应能保证喷油嘴针阀的升程以使针阀完全开启。两个控制量孔决定了控制室中的动态压力，从而决定了针阀的运动规律，通过仔细调节这两个量孔的流量系数，可以产生理想的喷油规律。
由于高压共轨喷射系统的喷射压力非常高，因此其喷油嘴的喷孔截面积很小，如 BOSCH 公司的喷油嘴的喷孔直径为 0.169mm × 6 ，在如此小的喷孔直径和如此高的喷射压力下，燃油流动处于极端不稳定状态，油束的喷雾锥角变大，燃油雾化更好，但贯穿距离变小，因此应改变原柴油机进气的涡流强度、燃烧室结构形状以确保最佳的燃烧过程。
对于喷油器电磁阀，由于共轨系统要求它有足够的开启速度，考虑到预喷射是改善柴油机性能的重要喷射方式，控制电磁阀的响应时间更应缩短。关于电磁阀的研究已由较多的文献报道，本文不再对此进行分析。
4 、高压油管
高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通道，它应有足够的燃油流量减小燃油流动时的压降，并使高压管路系统中的压力波动较小，能承受高压燃油的冲击作用，且起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量相等，使柴油机每一个喷油器有相同的喷油压力，从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。
各高压油管应尽可能短，使从共轨到喷油嘴的压力损失最小。 BOSCH 公司的高压油管的外经为 6mm ，内径为 2.4mm ，日本电装公司的高压油管的外经为 8mm ，内径为 3mm 。
三、结束语
由于高压共轨式燃油喷射系统具有可以对喷油定时、喷油持续期、喷油压力、喷油规律进行柔性调节的特点，该系统的采用可以使柴油机的经济性、动力性和排放性能都会有进一步的提高。这就需要我们加大对高压共轨系统的研究力度，使我国的柴油机水平跨上一个新的台阶。
关于柴油发动机共轨直喷技术的一些解释
"CRDI是英文Common Rail Direct Injection的缩写，意为高压共轨柴油直喷技术，CRDI（电控直喷共轨发动机）技术和之前已经在汽车市场颇为人知的SDI（自然吸气直接喷射柴油发动机）技术、TDI（直喷式涡轮增压柴油发动机）技术同为德国博世公司研发的柴油发动机技术"。
实际上根据博世公司自己的声明，尽管柴油共轨直喷技术是他们的成果，但共轨技术最早并非博世所研发。1986年，意大利著名的汽车零部件制造商马瑞利集团（当时是菲亚特集团的独资公司，后独立出来）开始了柴油共轨系统的原型设计，后将技术专利出售给博世公司。博世公司称，他们最成功之处在于将共轨技术工业化和批量化生产。博世公司首家于1997年开始批量生产轿车用共轨燃油喷射系统，当时博世和奔驰联合推出共轨技术柴油奔驰C级别车，而在当时阿尔法罗密欧156也是最早使用高压共轨的轿车之一。
现今柴油车普遍使用的泵喷嘴技术相对于之前的技术（如柱塞泵），已经具有明显改进，而其最大的好处是大大增加了喷油压力，其加强版涡轮增压泵喷嘴技术的喷射压力多能达到2000bar以上。由于喷射压力直接影响柴油燃烧做功效率，因此可以说泵喷嘴的燃烧效率已经很高了。
但泵喷嘴技术由于高压油管中柴油的压力随车速波动，增加了烟度和碳氢化合物的排放量，并导致油耗增加，发动机的振动、噪声大。而共轨式喷油系统主要的贡献就是将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，通过对共轨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基本无关。这一柴油发动机技术的创新最大限度地降低了柴油发动机车型的振动和噪声，同时将油耗进一步降低，使排放更加清洁。但共轨技术的喷油压力低于泵喷嘴系统，一般能达到1600bar左右。由于喷油压力调节宽泛，采用共轨技术的柴油车会更好地适应各种工作情况，起步也不会困难。
除去上述不同，二者制造费用也有很大不同。尽管一套共轨技术喷射系统的
费用要高于一套泵喷嘴系统，但如果是针对成品的整机，改为共轨技术发动机会明显比改为泵喷嘴发动机容易而费用低，因为前者涉及到较少的模具改动。据工厂实际的工程技术人员分析，也表示共轨系统很容易取代传统的喷油系统，只需将高压泵替代先前的喷油泵，而喷油器在气缸头上的安装方法也与传统的喷油器总成相同。
至今为止柴油共轨系统已开发了3代。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声：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。博世公司的第二代共轨系统产品已经在沃尔沃的S60、V70D5及宝马的230d轿车上试用。
而目前大多数柴油系统重要的供应商正积极研制共轨系统第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200～2000bar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。
共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话，那共轨就可以称作反叛了，因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径
欧洲可以说是柴油车的天堂，在德国柴油轿车占了39%。柴油轿车已有了近70年的历史，而最近10年可以说柴油发动机有了突飞猛进的发展。在1997年，博世与奔驰公司联合开发了共轨柴油喷射系统 (Common Rail System)。今天在欧洲，众多品牌的轿车都配有共轨柴油发动机，如标致公司就有HDI共轨柴油发动机，菲亚特公司的JTD发动机，而德尔福则开发了Multec DCR柴油共轨系统。
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巴
最近2年，匹配直喷柴油发动机的轿车在欧洲得到了显著发展，有着高效和出色的燃油经济性，并降低了发动机噪音。直喷柴油发动机使用的是泵喷嘴系统，
国内生产的1.9TDI宝来就应用这一系统，最高喷射压力可达到1800巴。泵喷嘴直喷系统好虽好，但燃油压力不能保持恒定，随着排放控制的更加苛刻，就需要更高及恒定的柴油喷射压力和更完善的电子控制，于是众多制造商们就把优点更多的柴油共轨系统作为柴油发动机的发展方向。这一系统有很高的燃油压力，并能提供弹性燃油分配控制，通过ECU灵活地控制燃油分配、燃油喷射时间、喷射压力和喷射速率。通过对以上特性的控制，共轨已经使柴油机的响应性和驾驶舒适性达到了汽油发动机水平，同时它具有着显著的燃油经济性和低排放特性。
在发动机所有转速范围内保证高燃油压力，高的喷射压力可以在低转速工况下获得良好的燃烧特性
由凸轮轴驱动控制的轴向柱塞式分配泵的发动机，燃油系统压力与发动机转速呈线性关系，在发动机低转速时形成燃油压力不足，而共轨系统能够在发动机的所有转速范围内获得非常高的燃油压力。灵活的电子控制系统对正时和喷射压力的控制在发动机各种工况下都能够获得低排放和高效率。由于压力的形成与喷射过程分离，使发动机设计人员在研究燃烧和喷油过程时获得了更大的自由。可根据发动机工况的要求调节喷射压力和喷射正时，使发动机在低速工况下也能实现完全燃烧，所以既使是在很低的转速也能获得大扭矩。预喷射技术的应用在降低排放和噪音方面取得了更大的进步。
供油系统得到精确控制
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。
燃油喷射是很复杂的机械、液压、电子系统联合做业，要适应发动机各种工况下的工作环境，在燃烧之前燃油必须经过过滤和增压，在准确的时间以一定的喷射速率喷射到每一个气缸内。发动机电脑控制废气再循环、增压、排气后处理系统，以得到最佳的发动机特性和废气排放。
最小排量的共轨发动机和最新一代共轨发动机
喷油器的紧凑结构使得共轨系统即使对小排量4气门发动机也是一个实用方案。在1999年年底诞生了装配着3缸共轨柴油发动机的Smart，它的排量只有799mL，最大功率30kW，在1800～2800rpm时输出最大扭矩100Nm。
在今年奔驰公司推出的E320上安装了第二代共轨发动机，最大功率150kW，1000rpm时输出扭矩250Nm，在1400rpm时即可得到峰值扭矩的85%，在1800～2600rpm的广阔区域内实现500Nm的峰值扭矩。0～100km/h的加速时间只有7.7秒，最高车速243km/h。综合油耗是6.9L/100km，80L的油箱使续航能力达到了
1000km。而配有汽油机的E320的综合油耗是9.9L/100km。
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。
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