你了解柴油高压共轨系统吗?

2020-03-19 18:34:09 meteor 5

作为幕后英雄的博世(BOSCH),一百多年来,为全球汽车产业贡献了无数的技术与发明,逐渐成长为全球第一大汽车技术供应商。今天小编就带大家认识一下来自博世的产品——柴油高压共轨系统,去看看它到底是如何工作的。

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1892年,德国工程师鲁道夫·狄赛尔(Rudolf Diesel)发明了世界上第一台柴油发动机,并以他的名字Diesel命名了柴油机。我们都知道,柴油的许多特性不同于汽油,比如粘度(包括动力粘度、运动粘度和条件粘度),直观来看柴油比汽油要粘一些的;比如气缸内点燃方式,汽油采用火花塞点燃,而柴油则采用压燃。柴油的这些特性也就注定了必须采用高压的方式才能使它迸发出应有的能量,所以早期的柴油机使用高压气瓶为供油系统提供一定的压力。

1927年,博世公司把多年对机械式燃油泵的研究转化为生产制造,渐渐地,巨大的气瓶成为了历史。

采用机械式燃油泵的传统柴油喷射系统由凸轮轴驱动工作,喷油的压力随着发动机转速与喷油量的增加而增加,这种柴油系统存在诸如雾化效果不稳定、冷启动困难等等问题,同时也已经无法满足日益严苛的排放标准和降低油耗的愿望。

一项受制于精密电子控制几十年的柴油供给技术,借着上世纪八九十年代突飞猛进的电子技术的东风,终于完全应用于车用柴油机,这项技术就是电控柴油高压共轨系统。它喷油压力更高,雾化效果更好,油耗更低,排放更清洁。这一切,离不开博世公司的不断试错与努力。

什么是高压共轨系统

高压共轨系统是指在高压油泵、压力传感器和电控单元(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,与之前以凸轮轴驱动的柴油喷射系统完全不同。它是由高压油泵将高压燃油输送到油轨,通过油轨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。图片关键词

高压共轨系统组成

柴油高压共轨喷射系统由液力系统电子控制系统构成。其中液力系统又分低压液力系统和高压液力系统。低压液力系统包括油箱、输油泵、燃油滤清器和低压油管;高压液力系统包括高压泵、高压油轨、喷油器和高压油管;电子控制系统(Electronic Diesel Control,简称EDC)包括传感器、电控单元(Electronic Control Unit,简称ECU)、执行器(包括带电磁阀的喷油器、压力控制阀、预热塞控制单元、增压压力调节器、废气循环调节器、节流阀等)和线束。

其中,喷油器、高压泵、高压油轨、电控单元为柴油共轨系统四大核心的部件。

喷油器是将燃油雾化并分布在发动机燃烧室的部件。共轨喷油器的喷油时刻和持续时间均经电控单元精确计算后给出信号,再由电磁阀控制。图片关键词

高压泵的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态,以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。图片关键词

高压油轨的作用是存贮燃油,同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动,确保系统压力稳定。高压油轨为各缸共同所有,其为共轨系统的标志。图片关键词

电控单元就像发动机的大脑,它收集发动机的运行工况参数,结合已存储的特性图谱进行计算处理,并把信号传递给执行器,实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。图片关键词

高压共轨系统工作原理

电控单元根据采集的各种实时参数(车速、节气门开度、曲轴转速、凸轮轴转速、油轨压力等等)精确计算当前所需喷油量(喷油量大小取决于油轨压力和电磁阀开启时间的长短),进而控制作为执行器的电磁阀的开启与关闭,柴油被喷射入气缸,实现当前工况下的最佳燃烧。图片关键词

高压共轨系统可以实现更强的动力,更低的油耗以及更清洁的排放。

说一说高压油轨

高压油轨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。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。

高压油轨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。

下面就将展示几款来自博世的高压油轨。

HFR热锻轨,基于博世全球化平台研发,技术成熟,可靠耐用,为中国市场特别优化。本土化生产,适用于乘用车和轻型商用车。系统压力高达1600/1800bar(1bar大约相当于一个标准大气压)。

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HFRN热锻轨,适用于中重型商用车。带跛行回家功能,即使系统出现故障在不影响安全性的情况下仍可行驶,以满足商用车的特殊需求,系统压力同样高达1600/1800bar。

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LWR激光焊接轨,同样基于博世全球化平台研发,技术先进,可靠性强。适用于乘用车和轻型商用车,系统可承受1600bar的压力。

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LWRN激光焊接轨,适用于中重型商用车,带有跛行回家功能,系统同样可承受1600bar的压力。图片关键词

当然,在一些带有燃油直喷的汽油发动机中也会采用共轨技术,像大众TSI、福特EcoBoost系列汽油发动机就采用了共轨系统。

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总结:柴油机实行高压共轨柴油电子控制的目的,是为了改善柴油机的燃油经济性和排放污染,同时,从动力性、油耗以及驾驶性等方面来考虑,电控柴油高压共轨系统也越来越被市场所接受。当然在国内,柴油车的使用受到了诸多限制,原因也是方方面面,小编在这里就不再赘述,只是期待有一天技术和法规会将这一切改变。感谢您关注跟我试驾


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