Bosch共軌式柴油噴射系統的構造與作用

劉亮

摘要：柴油機高壓共軌燃油噴射系統是柴油機燃油噴射系統發展史上的一座里程碑，把柴油機推向更廣泛的應用。高壓共軌燃油噴射系統具有柴油機理想的燃油噴射系統功能：實現高壓噴射，壓力可以達到1600-2000bar；噴油壓力不受轉速的影響；實現對噴油量、噴油定時和噴油規律的全工況靈活柔性控制。

關鍵詞：高壓共軌；低壓油路；高壓油路

國外典型的高壓共軌電控系統主要有：日本電裝公司ECD-U2高壓共軌燃油噴射系統，德國Bosch公司高壓共軌燃油噴射系統，美國德爾福公司Multec DCR 1400高壓共軌燃油噴射系統。他們的產品代表了當今高壓共軌系統的技術水平和發展趨勢。下面將以Bosch高壓共軌燃油噴射系統作為一個實例，介紹其構造和作用。

一、Bosch共軌式燃油系統的組成

如圖1，是由低壓油路零件、高壓油路零件及ECU等所構成。

二、低壓油路各零件的構造與作用

（1）燃油泵（Presupply Pump）有滾柱式和齒輪式

（2）滾柱式燃油泵 滾柱式燃油泵為電動式，僅用于小客車或輕型商用車，可裝在油箱內或油箱外低壓油管上；并有如汽油噴射發動機般的安全電路，當發動機停止運轉，而起動開關在ON位置時，電動燃油泵停止運轉。在其內部，還設有限壓閥。當出油端壓力過高時，將壓力限制閥推開，使過多的柴油回到進油端。

（3）齒輪式燃油泵 齒輪式燃油泵為機械式，用在小客車、商用車輛及越野車輛。可與高壓泵組合在一起，或由發動機直接驅動。齒輪式燃油泵的送油量與發動機轉速成正比，因此在壓力端設有溢流閥。為了排除低壓管路內的空氣，還在齒輪燃油泵上或低壓管路上設有手動泵。

（4）柴油濾清器 柴油中的雜質可能導致泵零件、出油閥及噴嘴等的磨損。另外柴油中含有水，可能變成乳狀物或因溫度變化而凝結，若水進入系統，則可能導致零件銹蝕。與其他噴射系統相同，共軌式噴射系統也需要附有水分存儲室的柴油濾清器，并定期打開放水螺釘放水。現在越來越多的小客車用柴油發動機設有自動警告裝置，當必須泄放柴油濾清器內的水分時，警告燈會點亮。

三、高壓油路各零件的構造與作用

（1）組成高壓油路的各零件，包括高壓油泵（High—Pressure Pump）、油壓控制閥（Pressure—Control Valve）、高壓儲油器（High—Pressure Accumulator，即共軌Rail）、共軌油壓傳感器（Rail—Pressure Sensor）、壓力限制器（Pressure Limiter Valve）、流量限制器（Flow Limiter）及噴油器（Injectors）。

（2）高壓泵

高壓泵負責將低壓柴油轉變成可達135MPa的高壓柴油，送入共軌內；在所有發動機作用狀態下，均能提供足夠的高壓柴油，并能提供額外柴油以供迅速起動用，以及能夠快速建立起共軌內的壓力。

高壓泵的構造，由三組輻射狀排列的柱塞組所組成。驅動軸一轉，有三次排氣行程，油壓連續且穩定；驅動軸轉矩為16N·m，只有分配式噴射泵的1/9，相當省力。高壓泵由發動機以聯接器（Coupling）、齒輪、鏈條或皮帶傳動，轉速為發動機的1/2，由柴油潤滑泵內零件。

高壓油泵的作用：

a、燃油泵送來約50KPa～150KPa的低壓柴油，從柴油入口，經安全閥進入低壓油道，再經進氣閥送入正在下行柱塞的上方，此時為吸氣行程。

b、當柱塞過了下止點上行時，進氣閥關閉，油壓升高，推開出油閥，將柴油送往共軌，直到柱塞抵達上止點，此時為排氣行程。

（3）油壓控制閥

油壓控制是用來保持共軌內的正確油壓的，油壓控制閥的構造如圖3所示。施加在電樞的力有兩個，一為彈簧力，一為電磁力。為了潤滑及冷卻，整個電樞是永久浸泡在柴油中。

油壓控制閥的作用：

a、不通電時：只要油壓超過彈簧力，油壓控制閥即打開，且依送油量大小，會保持一定之開度。彈簧力的設定，使油壓可達20MPa.

b、通電時：當共軌內必須提高時，油壓控制閥通電，彈簧力加上電磁力，是送油壓力提高。要改變送油量或送油壓力，可由脈沖寬度調節方式改變電流量，以產生不同的電磁力來變化操作，通常1KHz的脈沖頻率就足以阻止樞軸移動。

（4）共軌

共軌即高壓蓄壓器，為一個高強度鋁合金管，用來存儲高壓油，抑制壓力脈動，保持壓力恒定，以確保當噴油器打開的瞬間，噴射壓力能維持一定值。

共軌的構造，為一長形儲油管，經流量限制器，將高壓柴油送往各缸噴油器。共軌上裝有油壓傳感器、壓力限制閥（限壓閥）及流量限制器。

（5）共軌油壓傳感器

共軌油壓傳感器必須迅速、精確監測共軌內瞬間的壓力變化，將電壓信號送給ECU，以調節適當的油壓。

（6）噴油器

噴油器可分為幾個功能組件：噴油嘴、液壓伺服系統和電磁閥等。噴油器的構造，燃油從高壓接頭經進油道送往噴油嘴，經進油節流孔送入控制室。控制室通過由電磁閥打開的回油節流孔與回油孔連接；回油節流孔在關閉狀態時，作用在控制活塞上的液壓力大于作用在噴油器針閥承壓面上的力，因此噴油嘴針閥被壓在座面上，從而沒有燃油進入燃燒室；電磁閥動作時，打開回油節流孔，控制室內的壓力下降，當作用在控制活塞上的液壓力低于作用在噴油嘴針閥承壓面上的作用力時，噴油嘴針閥立即開啟，燃油通過噴油孔噴入燃燒室。由于電磁閥不能直接產生迅速關閉針閥所需的力，因此，經過一個液力放大系統實現針閥的這種間接控制。在這個過程中，除噴入燃燒室的燃油量之外，還有附加的所謂控制油量經控制室的節流孔進入回油通道。

參考文獻：

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