汽车高压共轨柴油机原理与部件分析

谢立果

（广州番禺职业技术学校汽车部，广州 511400）

1 系统结构与原理

普通的高压共轨系统的管路布置如图1 所示，下面详细介绍一下共轨系统的关键部件。

1.1 柱塞高压油泵［1］

如图2 所示，它的内部集成有齿轮输油泵；驱动增速比为4∶3，高压油泵供油速率为1.08 mL/r，最大允许轨内压力达到160 MPa，该泵的额定转速可达3 800 r/min，逆时针旋转（从驱动端看）。

泵上的计量阀控制进入柱塞的燃油量，进而控制共轨管内压力，电磁阀电阻R=2～3 Ω，电流I 约为2 A。输油泵由高压泵的轴驱动，如图3 所示，齿轮泵供油速率为240 L/h（进油压力0.05 MPa 时）齿轮泵允许进油温度为-25～75℃。由上面的参数可见，该高压泵有着较好性能参数。

1.2 喷油器

图1 高压共轨柴油机系统结构

由图4 表达喷油器的截面构造及动作过程，电磁式阀具有很高的灵敏度，其电阻仅为0.23 Ω 左右，电感值为150 μH，动作提升电压为48V，图5 可看出，该机型一次喷油脉宽不到2 ms，有很高的动作精度，可以很好地提高经济性和改善排放，提升区间电流为24～26 A，电流回落至11～13 A保持1.5 ms。由于自感的作用，电磁阀动作不可避免地有一定时间的滞后，约为0.3 ms，随着控制室压力的快速下降，针阀升程逐渐提高，但最大升程保持时间很短约为0.5 ms 左右，总体喷射速率可保持一个相对稳定的数值。

1.3 高压油轨

图2 系统柱塞式高压油泵

图3 齿轮泵供油原理

图4 喷油器的结构

图5 喷油器工作过程

高压共轨储存高压燃油，同时使高压油泵的供油和喷油器喷油时产生的高压振荡衰减，保证喷油器开启时刻的喷油压力能维持基本定值。高压共轨还起燃油分配器的作用。

图6 中的零件2 为测量共轨压力的共轨压力传感器，其具体结构如图7 所示。

图6 高压油轨结构

图7 共轨压力传感器

下面专门介绍共轨压力传感器，它集成在共轨管上最高压力可达180 MPa，有良好的线性度、重复性和精度。3个端口分别为信号端、接地端及5 V 电压端，如图7 所示，表2 列出了一种共轨压力传感器发生故障时的模式。

表2 共轨压力传感器故障表

2 柴油机水温信号的基本控制

起动喷油量总量由基本扭矩喷油量和补偿扭矩喷油量组成［1］。其中基本扭矩喷油量tb是发动机转速n 与冷却水温度T 的二元函数。当冷却水温低或转速很低时，起动喷油量会增大，而ECU 直接接收的是水温传感器的信号。实际水温高而传感器信号故障报告低水温时则柴油机可能因喷油器过多而冒烟；相反，实际水温低而水温传感器故障报送高水温信号时则可能出现油量过少造成难以发动，更常见的情况是温度传感器出现损坏后，会造成输出功率不足、转速不能升高等现象，实际上这是控制单元无法收到水温信号后自行进入“发动机转矩减小”的保护性程序，但另有一些控制策略是用一个“虚拟”的温度作为替代信号使发动机维持正常工作。

［1］玉柴机器股份有限公司.玉柴电控高压共轨柴油机培训资料［EB/OL］.http://wenku.baidu.com.2012-09.

［2］玉柴机器股份有限公司.BCR 电控系统及其零部件［EB/OL］.http://wenku.baidu.com.2012-11.

［3］刘华.BOSCH 共轨系统及控制策略［J］.汽车维修与保养，2009（6）：83－86.

［4］周行卜.CA4DC2 系列柴油机电气原理及使用维护［J］.汽车电器，2009（8）：31－33.