2. 需要活塞增压，增压过程响应慢；30ms
3. 可以实现预喷射，但是预喷射不能灵活调节； 4. 电磁阀采用高电压驱动，实现电磁阀的快速闭
合控制。 5. 整个控制系统的复杂程度较高。
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§2.3.3 BOSCH高压共轨系统
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高压共轨系统在BMW轿车柴油上
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BOSCH的高压共轨系统
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位置控制式分配泵
油温传感器 喷油量调整 屏蔽轴
位置传感器 分配转子
分配转子
凸轮轴 定时控制活塞
出油阀 油量控制套筒 定时电磁阀
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另一种位置电控VE泵
线圈
位置传感器
衔铁
断油电磁阀
定时控制阀
油量控制套筒
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控制特点
•油量控制特点：
调速器被取消；对油量控制套筒实施位 置饲服控制；喷射量的间接控制
此需要的峰值转矩比较小，2升的轿车发动机的高压泵在 标定转速和1350bar压力的条件下，需要3.8Kw的驱动功率。
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6 关于共轨系统的基本问题（续）
问题11：高压泵能否实现的省功率运行？ 首先是很有必要，因为从PCV泄压的燃油已经被加 压，油温会升高而且能量损失加大。利用高压泵的 单个柱塞关断阀，可以进一步降低高压泵的能量损 失。
平最高
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附：五十铃共轨系统
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附：五十铃共轨系统
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附：五十铃共轨系统
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§2.3.5 压电晶体喷油器—共轨2
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压电晶体相对线圈执行器的优点（1）
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压电晶体相对线圈执行器的优点（2）
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由压力控制模式向体积控制模式过渡
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体积控制模式和压力控制模式的功率损失
（2）喷射压力的大小只和凸轮型线以及发动 机转速等结构参数有关，不能根据发动机的工况 灵活调节；
（3）无法实现灵活的预喷射和多次喷射。
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§2.3 第三代高压共轨系统
1 共轨压力的反馈控制 2 喷油量控制 3 喷油定时控制 4 预喷射控制
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§2.3.1 共轨控制系统的类型
1 中压共轨—HEUI系统 2 高压共轨—线圈电磁阀喷油器 3 高压共轨—压电晶体喷油器 4 共轨系统的控制特点
PCV阀
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PCV阀
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喷油器
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喷油器
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共轨系统的组成
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§2.3.4 共轨系统的总结
1. 共轨压力反馈控制—PCV/高压传感器； 2. 喷油量、喷射定时、喷射压力和喷油
速率的综合控制； 3. 燃烧噪声、排放、动力性和经济性的
综合优化控制； 4. 系统最复杂、制造成本最高、技术水
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6 关于共轨系统的基本问题（续）
问题8：共轨安全阀（限压阀）的压力是多大？ 大约是1500Bar左右。安全阀打开一次后，共轨压 力降到很低的水平（200Bar左右），从而实现安全 停机。
问题9：高压油管的要求：可以持续承受较高的静态压力 和动态压力波动。油缸内径2.4mm时外径为6mm。
问题10：高压泵的驱动功率？ 由于高压泵有三套柱塞系统，每120供油一次，因
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空气和燃油集成模块
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柴油机的理想喷油速率
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共轨系统的预喷、主喷和后喷
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喷油量和共轨压力、喷油脉宽的对应关系
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三种典型的喷射系统的喷射压力比较
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6 关于共轨系统的基本问题
问题1：共轨多大的功率范围？ 轿车、轻卡、重卡、机车、船舶均可 30Kw～200Kw/缸的功率范围
柴油机共轨控制系统
一、为什么需要共轨控制系统； 二、柴油机三种电控系统的对比；
（1）第一代位置控制式 （2）第二代时间控制式 （3）第三代高压共轨控制系统 三、柴油机的空气控制系统； 四、共轨控制系统的结构细节； 五、关于共轨系统的一些基本问题；
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柴油机面临的问题
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§1 柴油机面临的问题
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§2.3.2 液力活塞增压喷射系统－HEUI
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HEUI的含义
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HEUI系统组成
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HEUI的预喷射功能
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HEUI的主喷射
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HEUI的机油压力控制
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HEUI的燃油供油泵
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HEUI的控制系统
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HEUI的控制特点
1. 机油压力和增压活塞配合完成喷射压力控制， 以较低的共轨压力来实现高压喷射；
• 与汽油机比较：
– HC和CO排放相对较少 – CO2少 – NOx排放和汽油机基本相当，但是汽油
机可以加三效催化装置 – 微粒排放较高 – 噪声较大
解决NOx和PM的排放
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柴油机面临的问题
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柴想喷射特性
– 预喷射、初始喷射速率低，主喷速率 高，后喷停止速度快
• 缸内高压喷射
– 轿车：2000bar，卡车：2600bar以上
• 增压中冷，废气再循环(EGR)
– 提高升功率、经济性和降低排放
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柴油机发展趋势
• 排气后处理
微粒捕捉器，氧化催化器，NOx催化器
• 解决方案：电子控制：
– 电子控制燃油喷射 – 电子控制可变截面涡轮 – 电子控制废气再循环 – 电动进排气门 – 电子控制单元 实现理想的喷油速率是解决柴油机排放的基础，
实现机械混合运行，安全可靠； 缺点：间接控制，响应慢，对发动机性能改善有限
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§2.2 第二代时间控制式
1 分配泵系统 2 直列泵系统 3 电控单体泵/ 泵喷嘴系统 4 第二代电控系统的总体特点
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§2.2.1 基于分配泵的电控系统
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分配泵的电控系统框图
燃油箱
加速踏板传 感器
传感器
问题14：共轨压力波动峰值有多大？ 一般在共轨的平均压力的百分之几的水平以内，例 如怠速时的共轨平均压力一般在350巴左右，其压力
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6 关于共轨系统的基本问题（续）
波动在几巴到十几巴的水平。在大负荷供况下，波 动幅值在100巴以内。 问题15：共轨到各缸之间要有限流器，为什么？ 主要是为了保证发动机的安全，使得从共轨到喷嘴 之间的流量受到限制，从而保护发动机过载，这是 当某缸电磁阀失效以后，从机械上保证发动机不受 损坏的装置。 问题16：喷油器的响应时间：一般要实现1mm3～4mm3的喷油 量，电磁阀响应在0.2ms~0.3ms之间，才能实现。例 如五十铃的电磁阀由125V电压驱动，响应约为0.22ms。
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第二代电控系统总结
(2)与第一代的差别：
采用电磁阀实现对喷射过程的直接数字 控制，不但可以控制喷油量，而且可以控制喷 射定时，实现高频和更加灵活的控制功能；而 且可以实现分缸独立控制。
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第二代电控系统总结
(3)第二代电控系统的缺点：
（1）仍然依赖于传统的脉动高压系统，使得 高压喷射的区间受到凸轮型线的限制，无法实现 大范围的喷射定时控制；
喷油器
滤清器
电磁阀
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喷油控制功能
密封端口
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ECU模块
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凸轮轴位置传感器
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控制时序
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§2.2.2 基于直列泵的电控系统
电控单元
喷嘴
高压
电
油路
磁
阀
低压
油路
简化直列油泵
输油 泵
位置/转速传感器
PPVI：在直列泵上实施的时间控制式电控系统
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PPVI液力系统结构框图
配合空气系统和电子控制，是柴油机发展的 根本途径。
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§2 柴油机三种电控燃油喷射系统的对比 1 位置控制式 2 时间控制式 3 高压共轨系统
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§2.1 第一代位置控制式
1 分配泵位置控制 2 直列泵位置控制 3 第一代电控系统的总体特点
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§2.1.1 分配泵位置控制系统 机械式分配泵
取消机械调速器 对齿条/拉杆的位置
实施电控
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装有柔性动力系统的混合调速器
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装有柔性动力系统的康明斯发动机
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§2.1.3 第一代电控系统特点总结
间接控制喷油量——位置饲服 间接控制喷油定时——液力系统饲服控制 喷射压力大小控制——取决于原有机械系统的性能 喷油速率控制——取决于原有机械系统的性能 优点：技术难度小，改动工作量小，成本低，可以
后喷会影响经济性（3%～5%），同时也会影响机油消耗。
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6 关于共轨系统的基本问题（续）
问题6：共轨系统中，哪些关键参数是新的？ 和传统的时间控制式燃油喷射系统相比，增加了共轨压
力传感器，实现了共轨压力的闭环控制，从而大大增加了喷射 控制的灵活性，增加了喷射压力控制、预喷油量控制、预喷定 时控制，后喷油量控制、后喷定时控制。由于这些新的功能的 增加，共轨发动机的标定技术就显得非常重要，因为变量增加 之后，虽然给性能的优化提供了更加的广阔的空间，同时也意 味着增加了试验匹配的工作量。 “最佳状态一直是追求的目标，但是没有最好，只有可以接受” 的标订规则。
问题4：预喷油量和角度？ 1～4mm3，3～5%的总油量，角度可以达 到 TDC前90。
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6 关于共轨系统的基本问题（续）
问题5：后喷的作用和角度？ 用来形成较浓的空燃比——实现降NOx的功能。可以在 TDC后200～220进行喷射，所喷的油量不会在缸内正 常燃烧，一部分通过EGR重新进入气缸，其它的油量经 排气管到达NOx催化器，达到降NOx的目的。通过EGR循 环的燃油相当于大提前角预喷射作用。