汽車高壓共軌柴油機原理與部件分析

謝立果

（廣州番禺職業技術學校汽車部，廣州 511400）

1 系統結構與原理

普通的高壓共軌系統的管路布置如圖1 所示，下面詳細介紹一下共軌系統的關鍵部件。

1.1 柱塞高壓油泵［1］

如圖2 所示，它的內部集成有齒輪輸油泵；驅動增速比為4∶3，高壓油泵供油速率為1.08 mL/r，最大允許軌內壓力達到160 MPa，該泵的額定轉速可達3 800 r/min，逆時針旋轉（從驅動端看）。

泵上的計量閥控制進入柱塞的燃油量，進而控制共軌管內壓力，電磁閥電阻R=2～3 Ω，電流I 約為2 A。輸油泵由高壓泵的軸驅動，如圖3 所示，齒輪泵供油速率為240 L/h（進油壓力0.05 MPa 時）齒輪泵允許進油溫度為-25～75℃。由上面的參數可見，該高壓泵有著較好性能參數。

1.2 噴油器

圖1 高壓共軌柴油機系統結構

由圖4 表達噴油器的截面構造及動作過程，電磁式閥具有很高的靈敏度，其電阻僅為0.23 Ω 左右，電感值為150 μH，動作提升電壓為48V，圖5 可看出，該機型一次噴油脈寬不到2 ms，有很高的動作精度，可以很好地提高經濟性和改善排放，提升區間電流為24～26 A，電流回落至11～13 A保持1.5 ms。由于自感的作用，電磁閥動作不可避免地有一定時間的滯后，約為0.3 ms，隨著控制室壓力的快速下降，針閥升程逐漸提高，但最大升程保持時間很短約為0.5 ms 左右，總體噴射速率可保持一個相對穩定的數值。

1.3 高壓油軌

圖2 系統柱塞式高壓油泵

圖3 齒輪泵供油原理

圖4 噴油器的結構

圖5 噴油器工作過程

高壓共軌儲存高壓燃油，同時使高壓油泵的供油和噴油器噴油時產生的高壓振蕩衰減，保證噴油器開啟時刻的噴油壓力能維持基本定值。高壓共軌還起燃油分配器的作用。

圖6 中的零件2 為測量共軌壓力的共軌壓力傳感器，其具體結構如圖7 所示。

圖6 高壓油軌結構

圖7 共軌壓力傳感器

下面專門介紹共軌壓力傳感器，它集成在共軌管上最高壓力可達180 MPa，有良好的線性度、重復性和精度。3個端口分別為信號端、接地端及5 V 電壓端，如圖7 所示，表2 列出了一種共軌壓力傳感器發生故障時的模式。

表2 共軌壓力傳感器故障表

2 柴油機水溫信號的基本控制

起動噴油量總量由基本扭矩噴油量和補償扭矩噴油量組成［1］。其中基本扭矩噴油量tb是發動機轉速n 與冷卻水溫度T 的二元函數。當冷卻水溫低或轉速很低時，起動噴油量會增大，而ECU 直接接收的是水溫傳感器的信號。實際水溫高而傳感器信號故障報告低水溫時則柴油機可能因噴油器過多而冒煙；相反，實際水溫低而水溫傳感器故障報送高水溫信號時則可能出現油量過少造成難以發動，更常見的情況是溫度傳感器出現損壞后，會造成輸出功率不足、轉速不能升高等現象，實際上這是控制單元無法收到水溫信號后自行進入“發動機轉矩減小”的保護性程序，但另有一些控制策略是用一個“虛擬”的溫度作為替代信號使發動機維持正常工作。

［1］玉柴機器股份有限公司.玉柴電控高壓共軌柴油機培訓資料［EB/OL］.http://wenku.baidu.com.2012-09.

［2］玉柴機器股份有限公司.BCR 電控系統及其零部件［EB/OL］.http://wenku.baidu.com.2012-11.

［3］劉華.BOSCH 共軌系統及控制策略［J］.汽車維修與保養，2009（6）：83－86.

［4］周行卜.CA4DC2 系列柴油機電氣原理及使用維護［J］.汽車電器，2009（8）：31－33.