Bosch共轨式柴油喷射系统的构造与作用

刘亮

摘要：柴油机高压共轨燃油喷射系统是柴油机燃油喷射系统发展史上的一座里程碑，把柴油机推向更广泛的应用。高压共轨燃油喷射系统具有柴油机理想的燃油喷射系统功能：实现高压喷射，压力可以达到1600-2000bar；喷油压力不受转速的影响；实现对喷油量、喷油定时和喷油规律的全工况灵活柔性控制。

关键词：高压共轨；低压油路；高压油路

国外典型的高压共轨电控系统主要有：日本电装公司ECD-U2高压共轨燃油喷射系统，德国Bosch公司高压共轨燃油喷射系统，美国德尔福公司Multec DCR 1400高压共轨燃油喷射系统。他们的产品代表了当今高压共轨系统的技术水平和发展趋势。下面将以Bosch高压共轨燃油喷射系统作为一个实例，介绍其构造和作用。

一、Bosch共轨式燃油系统的组成

如图1，是由低压油路零件、高压油路零件及ECU等所构成。

二、低压油路各零件的构造与作用

（1）燃油泵（Presupply Pump）有滚柱式和齿轮式

（2）滚柱式燃油泵 滚柱式燃油泵为电动式，仅用于小客车或轻型商用车，可装在油箱内或油箱外低压油管上；并有如汽油喷射发动机般的安全电路，当发动机停止运转，而起动开关在ON位置时，电动燃油泵停止运转。在其内部，还设有限压阀。当出油端压力过高时，将压力限制阀推开，使过多的柴油回到进油端。

（3）齿轮式燃油泵 齿轮式燃油泵为机械式，用在小客车、商用车辆及越野车辆。可与高压泵组合在一起，或由发动机直接驱动。齿轮式燃油泵的送油量与发动机转速成正比，因此在压力端设有溢流阀。为了排除低压管路内的空气，还在齿轮燃油泵上或低压管路上设有手动泵。

（4）柴油滤清器 柴油中的杂质可能导致泵零件、出油阀及喷嘴等的磨损。另外柴油中含有水，可能变成乳状物或因温度变化而凝结，若水进入系统，则可能导致零件锈蚀。与其他喷射系统相同，共轨式喷射系统也需要附有水分存储室的柴油滤清器，并定期打开放水螺钉放水。现在越来越多的小客车用柴油发动机设有自动警告装置，当必须泄放柴油滤清器内的水分时，警告灯会点亮。

三、高压油路各零件的构造与作用

（1）组成高压油路的各零件，包括高压油泵（High—Pressure Pump）、油压控制阀（Pressure—Control Valve）、高压储油器（High—Pressure Accumulator，即共轨Rail）、共轨油压传感器（Rail—Pressure Sensor）、压力限制器（Pressure Limiter Valve）、流量限制器（Flow Limiter）及喷油器（Injectors）。

（2）高压泵

高压泵负责将低压柴油转变成可达135MPa的高压柴油，送入共轨内；在所有发动机作用状态下，均能提供足够的高压柴油，并能提供额外柴油以供迅速起动用，以及能够快速建立起共轨内的压力。

高压泵的构造，由三组辐射状排列的柱塞组所组成。驱动轴一转，有三次排气行程，油压连续且稳定；驱动轴转矩为16N·m，只有分配式喷射泵的1/9，相当省力。高压泵由发动机以联接器（Coupling）、齿轮、链条或皮带传动，转速为发动机的1/2，由柴油润滑泵内零件。

高压油泵的作用：

a、燃油泵送来约50KPa～150KPa的低压柴油，从柴油入口，经安全阀进入低压油道，再经进气阀送入正在下行柱塞的上方，此时为吸气行程。

b、当柱塞过了下止点上行时，进气阀关闭，油压升高，推开出油阀，将柴油送往共轨，直到柱塞抵达上止点，此时为排气行程。

（3）油压控制阀

油压控制是用来保持共轨内的正确油压的，油压控制阀的构造如图3所示。施加在电枢的力有两个，一为弹簧力，一为电磁力。为了润滑及冷却，整个电枢是永久浸泡在柴油中。

油压控制阀的作用：

a、不通电时：只要油压超过弹簧力，油压控制阀即打开，且依送油量大小，会保持一定之开度。弹簧力的设定，使油压可达20MPa.

b、通电时：当共轨内必须提高时，油压控制阀通电，弹簧力加上电磁力，是送油压力提高。要改变送油量或送油压力，可由脉冲宽度调节方式改变电流量，以产生不同的电磁力来变化操作，通常1KHz的脉冲频率就足以阻止枢轴移动。

（4）共轨

共轨即高压蓄压器，为一个高强度铝合金管，用来存储高压油，抑制压力脉动，保持压力恒定，以确保当喷油器打开的瞬间，喷射压力能维持一定值。

共轨的构造，为一长形储油管，经流量限制器，将高压柴油送往各缸喷油器。共轨上装有油压传感器、压力限制阀（限压阀）及流量限制器。

（5）共轨油压传感器

共轨油压传感器必须迅速、精确监测共轨内瞬间的压力变化，将电压信号送给ECU，以调节适当的油压。

（6）喷油器

喷油器可分为几个功能组件：喷油嘴、液压伺服系统和电磁阀等。喷油器的构造，燃油从高压接头经进油道送往喷油嘴，经进油节流孔送入控制室。控制室通过由电磁阀打开的回油节流孔与回油孔连接；回油节流孔在关闭状态时，作用在控制活塞上的液压力大于作用在喷油器针阀承压面上的力，因此喷油嘴针阀被压在座面上，从而没有燃油进入燃烧室；电磁阀动作时，打开回油节流孔，控制室内的压力下降，当作用在控制活塞上的液压力低于作用在喷油嘴针阀承压面上的作用力时，喷油嘴针阀立即开启，燃油通过喷油孔喷入燃烧室。由于电磁阀不能直接产生迅速关闭针阀所需的力，因此，经过一个液力放大系统实现针阀的这种间接控制。在这个过程中，除喷入燃烧室的燃油量之外，还有附加的所谓控制油量经控制室的节流孔进入回油通道。

参考文献：

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