柴油高压共轨概念
柴油高压共轨控制设计的原理是实现比以前的喷射泵系统产生更大的雾化,以优化在喷射柴油时在室内形成的混合物的自燃过程,这是柴油循环的基本道理。为此,在喷油嘴的尖端布置极小的孔,以更高的压力通过极小的孔产生更大的雾化。
它与汽油发动机的多点喷射原理基本相同,其中所有喷射器也有一个公共通道,不同之处在于柴油发动机它们在高压下运作。
简而言之,共轨是柴油机的一种燃油喷射系统,燃油从油箱中吸入,由高压泵送至共用管道,喷油器从其中出来;由于将柴油喷射到气缸中的喷嘴较小,燃油压力较高,因此其喷射量要大得多,这有利于自燃。电子控制装置负责改变输送到气缸的燃料压力和数量。
该系统由菲亚特与Magneti Marelli合作首次应用和开发。建造过程由波什完成,第一辆应用它的汽车是 1997 年配备 JTD 发动机的阿尔法罗密欧 156。
共轨运行
油箱中的柴油被泵吸入,泵将其输送到另一个高压泵。第二个泵将柴油输送到分配管,这是每个气缸的每个喷油器的来源。柴油以 300 至 1,600 bar 的压力(丰田发动机喷射高达 2,000 bar,相比之下,汽油发动机的喷射压力不超过 5 bar)喷射到气缸中,由于喷嘴更小,结果是更多的粉状柴油进入气缸(以及非常细的雾),这有助于自燃。
喷射压力以及主喷射前预喷射的可能性 由车载计算机控制,以根据发动机的负载和功率需求优化功率、消耗和发动机噪音。
在气缸内的主要柴油之前预喷射柴油的结果是控制了噪音水平并提高了发动机的性能。菲亚特是使该系统更加先进的公司,其技术称为MultiJet,可在主要喷射之前向气缸发送多达 5 次先前的柴油喷射,从而改善对混合物的控制,并提高气缸内的压力和温度.
目前该系统最大的制造商是博世、电装、西门子和德尔福。
主要传感器
使喷射与发动机循环同步的制度或CKP 。
相位传感器或CMP用于区分双缸,其中哪个处于压缩阶段,哪个处于排气阶段,以喷射到相应的气缸中。
带油门踏板,根据坡度检测驾驶员所需负载。
轨道压力或RPS,用于检测每个瞬间的压力。
辅助传感器
发动机温度传感器或ECT在冷启动时进行补偿。
柴油温度传感器补偿非常热的柴油。
质量空气流量计或 MAF 来控制EGR或废气再循环的操作。
歧管进气压力传感器或 MAP,用于检测涡轮增压。
主要执行器
具有电磁或压电控制的液压喷射器。
导轨压力调节器。
高压泵入口流量调节器。
辅助执行器
EGR调节电磁阀。
预热器控制继电器。
停止蝴蝶。
共轨的优势
该系统的主要优点是可以根据发动机负载以非常精确的方式调节喷射器中的压力,从而获得最佳的流量调节。例如,当车辆以 2000 rpm 的小坡度行驶时,对发动机扭矩和功率=发动机扭矩x rpm的需求大于车辆在相同的坡度下以相同的 2000 rpm 行驶时的需求。
在以前的机械泵喷射系统中,压力实际上是相同的,并且必须通过作用于喷射泵的压缩时间来改变喷射时间来改变流速。
典型的压力值为怠速时 250 bar,满载时高达 2000 bar(不一定在最大转速下)。
由电子喷射控制单元控制的电子控制液压喷射器对燃料的最佳雾化,以及系统工作的高压,增加了扭矩,因此在整个转速范围内增加了功率。减少污染排放,尤其是氮氧化物、一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物。
今天的共轨
目前,几乎所有在欧洲制造的带有柴油发动机的新车都包含共轨,具体取决于制造商(CDI、CDTI、CRDI、DCI、DTI、HDi、I-CTDI、I-DTEC、JTD、TDCI),目前正开始被纳入所有 TDI,....)。博世、西门子、德尔福和电装是这些系统的主要制造商。
所提到的系统在压力调节和喷射器的电气操作方面存在相当大的差异,但基本上它们是由相同形式的机械功支配的。
自 2003 年以来,菲亚特集团汽车公司销售的汽车配备了更复杂的共轨系统变体,称为MultiJet。这项由Magneti Marelli (Fiat SpA)开发并获得专利的技术可以更好地控制混合物,每个循环最多可进行五次不同的喷射,从而提高消耗、性能并减少对环境的影响。
2009 年,采用MultiJet II技术的汽车开始上市,该系统的第二个版本最多可进行 8 次喷射,改进了前一个的所有参数,而无需求助于排气颗粒过滤器,就像绝大多数的其余汽车品牌。
共轨部件的结构和功能
高压部分
喷油器
共轨系统中使用的喷油器。它通常是电动激活的,与使用机械喷射的旋转泵的系统中使用的不同。这样,在喷射燃料时实现了更高的精度,从而简化 了喷射系统。
结构
喷油器的结构分为三个功能块:
1.孔板喷射器。
2.液压伺服系统。
3.电磁阀。
来自油轨的高压燃油通过进入喷油器内部,继续通过流入通道流向喷油器针阀。除了通过入口节流阀到控制室之外,控制室还通过出口节流阀和电磁阀连接到燃油回流管路。
电磁阀
电磁阀,又名燃油计量阀,或者燃油计量单元。计量单元的纯铁外壳上面直接注塑一个接插塑料件。当电磁阀未激活时,控制室中的燃油无法通过出口节流阀排出,从而压在控制活塞上,而控制活塞又压在喷油针上"靠在它的座位上,这样它就不会放出燃料。结果,注射不会发生。
617燃油计量阀外壳当电磁阀被激活时,它会打开并允许自由通过控制室内的燃料。燃油停止压在活塞上,通过电磁阀通过出口节流阀流向燃油回流。当喷油器针减小将其压在喷油器座上的柱塞的力时,它被周围的燃料向上推,因此发生喷射。
可以看出,电磁阀不直接作用于喷射,而是使用液压伺服机构。这反过来又负责产生足够的力来保持喷射阀关闭。通过施加在针头上的压力,使其保持在针座上。
燃油流量
喷油器内用于控制任务的燃油流量。它通过出口节流阀、电磁阀和回油“1”返回油箱,除控制流外,喷油针壳体和柱塞中还有泄漏流。实现这些控制和泄漏流通过燃料返回“1”再次引导到燃料箱。带有一个总管,所有喷油器和压力调节阀都连接到该总管上。
喷油器操作
喷油器功能可分为四种运行状态。随着发动机运转和高压泵运转。
喷油器关闭(存在高压)。
喷油器打开(喷油开始)
全开喷油器。
喷油器关闭(喷油结束)。
如果发动机不运转,弹簧的压力使喷油器保持关闭状态。
喷油器关闭(静止状态):
电磁阀未激活(静止状态),因此出口节流关闭;这导致控制室中的燃油压力与喷嘴室容积中的燃油压力相同,因此喷油器针保持紧密。在喷油器弹簧推动(针)的喷嘴座上;但最重要的是,针保持关闭,因为控制室中的压力和喷嘴室的体积(相同)作用于不同的区域。
第一个作用于控制柱塞,第二个作用于针头直径的差异。这是一个较小的区域,因此将针推向阀座的力大于相反方向的力,这将倾向于打开它。
弹簧虽然很有帮助,但提供的力非常小。
注射器打开(注射开始):
喷油器处于静止位置。所述 电磁阀由用于快速打开电磁阀的所谓励磁电流激活。同样,激活的电磁体的力现在大于阀弹簧的力。电枢打开输出扼流圈。在最短的时间内,增加的励磁电流降低到较低的电磁铁保持电流。
随着出口节流阀的打开,燃料现在可以流动。 以同样的方式,它离开阀门控制室朝向位于上方的空心室。并通过回油管返回油箱,同样,入口节流阀防止完全补偿压力。且阀控室压力降低;这会导致控制室中的压力。小于喷嘴腔内的压力。
阀门控制室中的压力下降。 它导致控制活塞上的力减小。导致注射器针头打开。现在开始注射。
在这种情况下,喷油针的开启速度由流量差决定。在入口和出口扼流圈之间。
全开式喷油器:
控制活塞到达其上止点并停留在阻尼体积的燃料上。这个体积是由入口和出口扼流圈之间建立的燃料流产生的。最后,喷油嘴现在完全打开,燃料被喷入燃烧室。反过来,压力大致对应于导轨中的压力。
喷射器中的力分布与在其打开阶段存在的力分布非常相似。
喷油器关闭(喷油结束)
当电磁阀停止启动时,衔铁被阀弹簧的力压下。球关闭出口扼流圈。电枢呈现两件式执行。虽然衔铁板是由驱动器驱动的。然而,可以通过复位弹簧弹性向下移动。不会因此在衔铁和球上施加向下的力。
当出口节流阀关闭时。压力在控制室中再次建立,就像在导轨中一样。 通过入口扼流圈。这种压力增加假定施加在控制活塞上的力增加。最终这个力来自阀门控制外壳和来自弹簧的力。它们现在克服了喷嘴室的体积力。并且注射器针在其座上关闭。
喷油针的关闭速度由进气节流阀的流量决定。
结束
我们可以得出结论,作为柴油发动机喷射系统的共轨已经取代了以前使用的喷射泵 。作为向发动机喷射和供应燃料以及汽油动力车辆点火的方法。这种创新系统可以根据发动机负载以非常精确的方式调节喷油器中的压力,从而获得最佳的流量调节。我们邀请您使用共轨。
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