毕业设计（论文）电子控制柴油共轨喷射系统.doc

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1、本科生毕业论文题 目:电子控制柴油共轨喷射系统 学生姓名: 专 业: 汽车 班 级: 指导教师: 2011年1月摘 要随着常规能源的日趋枯竭和排放法规日益严格,迫低污染、低油耗和高比功率的方向发展;而微处理器和电子控制技术的发展,使得采用电控系统的柴油机能够对工况进行实时监测,根据每个工况变化计算出实际需要的油量、压力、燃烧,使柴油机具有良好的动力性、经济性和排放性.作为20世纪末内燃机行业的三大突破进展之一的高压共轨电控柴油机,它能够实现理想的喷油规律,被认为是解决环保和节能双重压力的最有效、最经济的手段之一,作为其开发研究的最重要内容电控系统(ECU),已经成为研究的热点 本文对柴油机燃油

2、喷射方面，分析了各种燃油喷射系统的优缺点，对电控燃油供给系统的主要部分进行了研究，分析了柴油机高压共轨喷射系统关键词： 柴油机 电控 燃油喷射目 录第一章 绪 论1第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术22.1柴油机共轨电喷技术的工作原理2第三章柴油共轨喷油系统的主要部件133.1主要部件13结 束 语22参考文献23致 谢24 第一章 绪 论 众所周知，尽管20世纪30年代就已经有了柴油乘用车，但早期柴油车的发展源于二战时期苏军T-34坦克的独有命运-由于 T-34坦克采用了柴油机，即使中弹也不容易起火，成为战场上的佼佼这。现在的中国市场如同早期的国际市场，消费者谈到柴油车时，常常会笑道“柴

3、油车最大的好处就是不会起火”。但随着柴油技术日益发展，人们越来越来发现柴油机的无穷魅力:高扭矩、高寿命、低油耗、低排放，柴油机成为解决汽车能源问题最现实和最可靠的手段。如今欧洲没推出一款新车都会配有柴油机的车型，而在中国能够实现这一举措的可能只有一汽-大众公司。但一个不争的事实摆在了我们面前：随着能源危机，温室效应的逐渐增加，人们对动力性要求的提高，尽管电子燃油喷射已经被广泛使用，仅仅靠汽油车的解决方案不足以解决这些问题。所以在汽车工业的腹地德国一刻也没有停止对柴油发动机的研究。采用柴油机也只有10余宝来、奥迪、开迪，江车，福田冲浪、江铃陆上海万丰、辽宁曙光等油车所搭载的2.5升柴油机是引进韩

4、国现代汽车公司D4BH发动机，而一汽-大众的4款柴油乘用车均采用德国大众与博世公司合作的柴油机，这5款柴油乘用车全部是柱塞泵、泵喷嘴技术。柴油机的优点是:省油、环保、动力强、经济、维修方便，只要解决缺点就具有更大的市场前景，而实现电控柴油机的方案现在看来是一个很好的解决措施。实现柴油控制有三条技术线图，分别是单体泵、泵喷嘴和高压共轨。目前主要的国际汽车配件供应商都在进行着柴油共轨喷射系统的开发，如：博世、德尔福、西门子、电装公司VDO和玛格纳-马瑞利公司，它们是全球主要的共轨喷射系统供应商，而目前在国内生产共轨喷射系统的还只有博世一家。 第二章 电控柴油机的工作原理及工作技术2.1柴油机共轨电

5、喷技术的工作原理 图2-1 SERVOJET柴油机蓄压共轨电控燃油喷射系统 输油泵向共轨提供中压燃油，利用喷油器中的增压活塞使中压燃油的压力进一步提高。通过调节共轨压力可控制最高喷射压力和喷油量。当电磁阀通电时，回油通道关闭，共轨燃油进入增压活塞上方，活塞下行。油压增压比可达10-15倍，10MPa的共轨燃油压力在增压柱塞下方可被增压至100-160Mpa。高压燃油通过蓄压腔单向阀进入蓄压腔及喷油器储油槽和针阀上部。此时，由于受到针阀尾部的燃油压力和喷油器弹簧的预紧力作用，针阀不会开启喷油。当电磁阀断电而打开回油通道时，增压活塞上方燃油卸压。增压活塞和增压柱塞上行，使增压柱塞下方和针阀尾部处的

6、油压也降低。蓄压室中高压燃油通过喷油器储油槽作用在针阀上，使针阀开启，实现高压喷射。喷油始点决定于电磁阀断电时刻，喷油终点决定于共轨压力和针阀弹簧预紧力。同时，最高喷射压力、喷油量、喷油速率均受到共轨油压控制。Servojet系统在天然气/柴油双燃料发动机上已得到应用，以控制柴油喷射。 国外较成功的柴油机蓄压共轨电控燃油喷射系统还有美CATERPILLAR公司的T444E系统，该系统以机油作为共轨油，已用于美国NAVISTA公司的T444E柴油机上。2.1.1共轨式电控喷油系统的特点及其结构原理提高柴油机动力性，实现低污染、低油耗的中心任务就是改善柴油机的燃烧过程。也就是要保证组成燃烧过程的进

7、气、喷油、燃烧三要素中的油、气良好混合和在不同工况下满足不同的燃烧和放热要求。其中喷油是最重要的因素。因此喷油系统的控制成为柴油机电控的核心。（一）共轨式喷油系统的特点共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机综合性能。可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力，可同时控制nox和微粒在较小的数值内，以满足排放要求。柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机nox，又能保证优良的动力性和经济性。（二）共轨式喷油系统的结构原理由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内

8、，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放。共轨式喷油系统，是柴油机电控技术发展过程中的一个大的飞跃，它改变了传统的喷油系统的组成结构，最大特点就是将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，通过对共轨管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速基本无关。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制，根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。按照喷油高压形成的不同，共轨式电控燃油喷射系统有

9、两种基本型式，即高压共轨式和中压共轨式。、高压共轨系统高压输油泵直接产生高压燃油后，输送至共轨中消除压力的脉动，再分送到各喷油器；当电子控制装置按需要发出指令信号后，高速电磁阀迅速打开或关闭，进而控制喷油器工作，即按设定的要求喷出或停喷高压燃油。、中压共轨系统中压输油泵将中压燃油输送到共轨中消除压力的脉动，再分送至带有增压柱塞的喷油器中；当高速电磁阀开关阀接收到电子控制装置发送的指令信号后，就迅速开启或关闭，从而控制燃油器工作，随即通过高压柱塞的增压作用，将从共轨中来的中压燃油加压至高压后喷出或停喷。中压共轨系统又包括共轨蓄压式和共轨液压式，共轨蓄压式的控制油和喷射油均来自共轨管；而共轨液压式

10、的控制油来自共轨管，喷射油来自燃油输油泵，所以该系统的控制油和喷射油可以采用不同物质。其典型代表有日本电装公司的高压共轨式喷油系统ecd u2，英国lucasvarity公司的ldcr型高压共轨喷油系统，德国benz公司的om611柴油机上的电控高压共轨喷油系统，美国bkm公司的servojet共轨蓄压式电控喷射系统，美国caterpillar公司的heui共轨液压式喷射系统。（三）柴油机电控燃油喷射系统的组成柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6mpa），各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类

11、型、执行元件的类型、ecu控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基本组成与其他电子控制系统一致，也由传感器-ecu-执行元件3部分组成。、传感器加速踏板位置传感器；反馈信号传感器；燃油温度传感器；其他传感器和信号开关。、柴油机控制根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执行令信号。2.2柴油机共轨电喷系统的关键技术 现代轿车柴油机电控系统(含时间控制的柴油电喷、共轨式电喷、涡轮增压中冷、废气再循环等)的新技术；同时指出其中共轨式电喷的新技术是今后现代车用柴油机发展的必然趋势。 2.2.1车用柴油机电控系统的发展 与现代汽车汽油机电控技术的发

12、展背景一样，即面对无法回避的局部和全球性的环境和能源问题，现代汽车柴油机不得不采用和发展电子控制系统，以便保持汽车柴油机的可持续发展，更充分发挥柴油机固有的优点(低油耗和低CO2排放)。在保持柴油机卓越的燃油经济性的同时，要想满足越来越严格的排放法规，除了降低润滑油消耗、优化涡轮增压技术和使用先进的废气后处理系统外，最主要还需进一步改善柴油机的燃烧过程。而喷油系统性能是影响柴油机燃烧过程的关键环节，利用微机电控技术改进燃烧过程应用了很多新技术，有的新技术虽然与电控技术没有直接的关联，但由于改善了整机性能，仍然与电控技术有间接的联系。 柴油机电控技术的发展过程与汽油机电控系统相似。自80年代开始

13、进入市场的现代汽车柴油机电控系统也是随着控制项目的不断增多，控制任务从简单到复杂，直至全方位控制。例如,早期的电控燃油喷射系统都采用了“位置控制”,保持了传统的脉冲高压供油原理,只是通过以微机为核心的控制单元对位置伺服机构进行控制，改变油量调节齿条(直列泵)或油量调节滑套(VE型分配泵)等的位置，用以调节喷油泵的循环供(喷)油量。但由于位置伺服机构执行频率响应慢，控制频率低，控制精度不稳定，经过了近十年的发展,到90年代初,“时间控制”式电控燃油喷射系统开发成功,采用了新型高速强力电磁阀代替传统的油量调节齿条(直列泵)或油量调节滑套(VE型分配泵)等,直接对高压燃油进行数字式的高频调节，由电磁

14、阀的关闭时刻和闭合持续时间决定循环供(喷)油量和供(喷)油正时。尽管如此,这种“时间控制”式电控燃油喷射系统仍保持了传统的脉冲高压供油原理。直到90年代中期，一种新型的电控共轨式燃油喷射系统问世，抛弃了传统的脉冲高压供油原理，采用“时间-压力控制”式燃油计量原理，通过对公共油轨中油压的连续控制和各缸喷油过程的电磁阀控制相结合的方式实现对循环供(喷)油量的控制,才使柴油机的电控燃油喷射技术进入了一个新的发展阶段。 柴油机电控技术还面临着许多课题需要解决，特别是当采用高压电控喷油时，柴油机电控系统的成本几乎占发动机成本的一半。尽管如此,只有在汽车柴油机上广泛采用电控技术,才能面对越来越严格的排放法

15、规的挑战。近年来柴油机电控系统的发展势头是令人瞩目的。以柴油汽车用得最多的欧洲为例,由于欧洲道路车辆用多缸柴油机从2000年开始执行欧3排放标准，电控技术已在需满足欧3标准的柴油机上普遍使用,一些研究机构和大的厂商则早已着手研制满足欧4排放标准的电控柴油机,现在,电控共轨系统和电控单体泵系统在多缸柴油机上的应用已明显增多。 我国对现代柴油机电控技术的研究和开发尚处于起步阶段，目前还主要集中在对柴油机电控喷射系统的研究与开发上。但随着社会经济的发展，对环保的要求越来越高，柴油机电控系统的研究和相应产品的开发必将成为我国汽车柴油机技术领域中的一个热点，这将大大促进我国汽车柴油机产品的更新换代，为在

16、未来不长的时期里参与国际竞争奠定坚实的基础。 2.2.2现代轿车柴油机电控系统的新技术 时间控制的柴油电喷技术 柴油机的新一代电喷系统采用时间控制,用高速电磁阀取代传统的机械喷阀,对高压燃油实现数字调节。现在这种喷射系统逐渐向高压化迈进,高压喷射可使柴油雾化得非常细,发动机的燃烧过程进行得相当完善,而且速度快,同时又不明显提高燃烧温度。提高了直喷式柴油机压力,不仅可以全面降低HC、CO、NOx、微粒物和碳烟的排放,而且还能显著的降低油耗。 共轨式电喷系统 在车用柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和

17、高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物（HC）的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为“共轨”的技术。 它是柴油机高压喷射系统的一种，最高压力可达到200220MP

18、a。该系统不再采用通用的脉动原理，而是采用压力时间计量原理。“共轨喷射”是通过高压公用油道和各缸喷射电磁阀控制相结合的方式实现喷油控制。这种喷油系统可保证喷油压力不随发动机转数变化，可降低颗粒物的排放，电控共轨喷射又称为压力时间喷射或第三代喷射，它可分为中压共轨和高压共轨两大类。ECU产生的电脉冲按顺序触发喷油器电磁阀，确定发动机每次喷油的起始和关闭时刻，电控共轨喷射还可采用多次喷射的方式来灵活控制喷油的速率。美国、日本、德国、意大利等国已大批量生产共轨式电喷系统，它将代表未来柴油机燃油喷射系统的主流。德国奔驰C200轿车，采用共轨式电控喷射系统，其功率、转矩及排放等各项指标均处于世界领先水平

19、。涡轮增压中冷技术 柴油机采用废气涡轮增压技术后，燃料能够完全燃烧,可降低CO和HC的生成量。但因进气温度升高,使NOx的排放量有所增加,若采用增压并附带中间冷却器可同时降低HC、CO、NOx的排放量。采用涡轮增压中冷技术还可提高柴油机的功率,一台装有涡轮增压器的柴油机功率输出比未装增压器可增加20%30%，而采用增压中冷技术甚至可增加50%的功率。新型涡轮增压器的使用,意味着可以用小排量的发动机替代大排量发动机,减轻发动机和整车质量,提高经济性和排放性。 采用多气门技术 多气门可增大柴油机的进气量,使柴油的燃烧更彻底,排气更快、更彻底,从而提高了柴油机的输出功率。 废气再循环技术 它是在保证

20、发动机动力性能不降低的前提下，根据发动机的温度及负荷大小,适量地将一部分废气引入进气管，再送入汽缸,使燃烧反应速度减慢，降低燃烧的最高温度，从而降低NOx的排放量。尤其是中冷EGR技术，不仅降低NOx的排放，而且还能保持其污染排放物的低排放水平。 新型的柴油机清污系统 柴油机电子控制技术在国外应用率已达到60%90%。20世纪80年代开始投放市场,德国博世公司、美国通用公司的底特律柴油机公司、日本Zexel等公司都有自己的产品投放市场。目前各大公司竞相开发新产品以满足排放法规和市场的要求。电控柴油机技术，其技术的发展动力来源于改善柴油机的经济性，最大的推动力来源于国际上日益严格的排放法规。标致

21、公司新近开发出了一种新型的柴油机清污系统，将于近年揭开其旗舰车的面纱，届时该车装备的数种发动机中，有一种2.2L的HDI柴油发动机上将装有独特的炭烟过滤系统。标致-雪铁龙公司称该项技术在HDI发动机上开发的新系统能有效地克服微粒排放这一难题。该系统能使HDI发动机废气中的二氧化碳减少20%、一氧化碳减少40%、碳氢化合物减少50%，而微粒则能减少60%。被称之自柴油机问世以来最大的一项革新。据悉微粒过滤系统已通过法、德两国环境部门的批准，从而使该项技术引起了欧洲的注目。长久以来，过滤被认为是解决柴油机废气的途径之一。新型过滤器能使HDI发动机管理系统的计算机及传感器探测颗粒物积累状况，并适时地

22、自动触发开关将颗粒烧尽。这种过滤装置在未来5年中，如果得到市场认可，它将被推广到所有的标致、雪铁龙柴油车及轻型商用车上。微粒过滤器对汽车原有性能没有任何影响。HDI发动机工作时油耗可能会上升5%，但性能与同类发动机相比却提高了15%。这说明总体上车主们还是划算的。目前柴油车在欧洲的销量每年增长约1%，如果随着技术进步，柴油车越来越被广大消费者接受的话，它的销量增长会达2%3%，而微粒过滤系统能加速这一进程。据统计柴油车目前约占欧洲小客车数量的25%。PSA微粒过滤系统将被首次装在新款标致车上，用以更新已销售疲软的标致605系列。装有该过滤系统的型号为DWl2TED4的2.2L发动机，输出功率可

23、达110.4kW，扭矩可达315Nm，比目前使用的2.5L柴油机的性能还好。 2.2.3共轨式电喷的新技术是现代车用柴油机发展的必然趋势 随着世界各国城市交通运输车辆、船舶的急剧增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染源。世界各国业已开始寻找和采取有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一项较为成功的控制污染排放的新技术。共轨式电控燃油喷射技术通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及

24、最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。现在该项新技术已开始在国外以柴油机提供动力的汽车上投入使用。这是世界汽车工业为满足日益严格的废气排放标准的必然趋势。 柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。该技术的主要特点是：采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀；采用共轨方式供油；高速电磁开关阀频响高，控制灵活；系统结构移植方便，适应范围宽。这一技术的研究与开发热点在于：解决高压共轨系统的恒高压密封问题；解决高压共轨系统中，共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀问题；解决高压共轨系统的多MAP(三维控制数据表)优

25、化问题；以及解决结构、频响电磁开关阀设计与制造过程中的关键技术问题。共轨式燃油喷射技术有助于减少柴油机的尾气排放量，以及改善噪声、燃油消耗等方面的综合性能；它在有利于地球环境保护的同时，也必将促进柴油机工业、汽车工业及与之相关工业的发展。 共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共

26、供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。共轨式电控燃油喷射技术通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。共轨式喷油装置属近年研制成功并被认为是最理想的一种高压喷油装置。在一条共用轨道上分别产生压力和喷射。喷射压力可高达16O MPa。其压力存储器和分配器条轨经导管通往嘴部。利用控制器上一次脉冲把喷射信号导入电磁阀而引发一次喷射。通过喷嘴存储压力和开启持续时间来调节油量。目前，该装置在欧

27、洲各类汽车柴油机上得到了大量采用，且专家认为这是一种能够满足未来欧、欧V最有改进潜力的喷油装置。同时,减小喷孔直径，增加孔数减小喷孔直径，增加孔数，可以改善燃油的雾化和分布均匀性，减少着火滞后，降低NO及颗粒排放。 近年来刚刚商品化的共轨式燃油喷射系统能提供很高的喷油压力，而且不会出现不可控制的异常喷射，还能有效降低噪声和氮氧化物排放量。共轨式高压喷油系统的应用是柴油机技术的一次革命。现在该项新技术已开始在国外以柴油机提供动力的汽车上投入使用。这是世界汽车工业为满足日益严格的废气排放标准的必然趋势。 笨重、噪音大、喷黑烟，令人对柴油机的直观印象不佳，加上柴油机的构造比较复杂，不少人对柴油机缺乏

28、了解，尤其对现代先进的柴油机缺乏了解，因此柴油机汽车在一些城市成了“被限制的对象”，受到种种歧视。其实经过多年的研究和新技术应用，现代柴油机的现状已与往日不可同喻,柴油机轿车在欧洲比较普遍, 奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。经过多年的研究和应用，现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术手段，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。 在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比（汽油与空气的比例），柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小，而柴油机喷油控制是由发动机的转速

29、和加速踏板位置（油门拉杆位置）来决定的。因此，基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正，确定最佳喷油量的。 电控柴油喷射系统由传感器、ECU（计算机）和执行机构等组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入计算机，与巳储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。 随着世界各

30、国城市交通运输车辆的急剧增加，柴油机排放的尾气已经成为对地球环境的主要污染源。世界各国业已开始寻找和采取有效的技术措施主动地减少和控制污染物的排放。柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一项较为成功的控制污染排放的新技术。 第三章柴油共轨喷油系统的主要部件 3.1主要部件柴油共轨喷射系统的主要部件有输油泵、燃油滤清器、高压油泵、压力控制阀、高压共轨管、限压阀、流量限制器和喷油器等。3.1.1高压油泵1功用高压油泵的功用是在各种情况下提供足够的高压油，包括快速启动所需的燃油和共轨管中的燃油。高压油泵是低压和高压部分的交接点。高压油泵持续产生共轨高压蓄压器所需的压力。与传统相比，高压油泵无需对每个独立的喷

31、油器进行燃油专门压缩。2安装位置高压油泵在柴油机上的安装位置与以往的分配泵相同。高压油泵有发动机通过联轴节、齿轮、链条或齿形皮带进行驱动，转速为发动机转速的一半，最大为3000r/min,并且通过自身泵的柴油润滑。3组成高压油泵主要由泵体、切断阀、安全阀、压力控制阀等部件组成，如图3-1和图3-2所示。在高压油泵内，燃油通过3个120的放射状的泵活塞实现压缩。在每个旋转周期内，3个输送冲程同时进行，只有再低峰值时才产生驱动扭矩，这样整个油泵驱动应力就会保持一致。其扭矩为16Nm,是驱动具有一个同样效率的分配泵的1/9，这也就意味着，共轨高压蓄压器施加在泵上的负载小于传统燃油系统。驱动油泵的动力

32、增加值正比于共轨设定压里和和泵论转速。将排量为2L的发动机运转到规定的转速，使共轨内油压达到135Mpa时，高压油泵需要消耗3.8kW的功率（机械效率接近90%）。之所以使用高一点的动力装置，是因为喷油器有燃油泄漏和进行油量控制，燃油通过压力控制阀回油等消耗功率。图3-1高压油泵的组成图3-2高压油泵的断面图4工作过程燃油通过带有油水分离器的燃油滤请器过滤，输油泵通过进油管和安全阀泵将燃油输送至高压油泵，使然有强制通过安全阀处的节流孔，进入高压油泵的润滑和冷却系统。带有偏心凸轮的驱动轴带动3个泵柱赛随着凸轮的形状上下运动。压力达到安全阀开启的压力 (50150kPa)时，油泵泵出的油将通过高压

33、油泵进入泵腔。此时泵腔中的活塞向下运动(吸油过程)。当活塞到达下止点时，进油阀关闭；当泵腔中的油压超过输送过程中正常压力时，压力会再增加将会打开出油阀，将油输送到高压油路。泵活塞继续输送燃油，一直到上止点（压油过程），之后压力迅速下降，活塞回位，出油阀关闭，直到活塞再次向下运动。泵腔中的的压力降到油泵压力以下时进油阀再次开启，开始下一个循环。3.1.2压力控制阀1.功用压力控制阀保持共轨管中的压力正确和恒定。如果共轨压力过高，压力控制阀打开，部分燃油通过回油管回到燃油箱；如果共轨压力过低，压力控制阀关闭，由低压升为高压。2.组成压力控制阀主要由电磁铁、弹簧、电枢、球阀等组成.。3.工作过程压力

34、控制阀不通电时，共轨管中的高油压或高压油泵输出的油通过高压入口进入压力控制阀。不通电时没有电磁铁的外力作用，过量的高高油压的压力大于弹簧的弹力，顶开弹簧，压力控制阀开启的大小由油量决定。弹簧预先设计最大压力约为10Mpa。压力控制阀通电时，压力继续增加，电磁铁通电弹簧的弹力增加，使压力控制阀保持关闭状态，直到一边的高压压力与另一边弹簧的弹力加上电磁铁的力达到平衡，阀门打开，燃油压力保持恒定。油泵油量的变化或过量高压油的排除通过控制阀门来实现。PWM脉宽的励磁电流和电磁力时对称的。1kHz的脉冲频率提供足够的电磁力，防止不必要的电磁铁移动或（和）共轨管压力的波动。3.1.3高压蓄压器 高压蓄压器

35、如图3-3所示，用于储存高压燃油，同时压力波动的产生取决于高压油泵的燃油分配和共轨管燃油容积的衰减。高压蓄压器对所有缸而言都是公用的，因此叫共轨。当大量的燃油排出时，几乎能维持内部的压力不变，这可确保喷油剩余的压力在喷油器打开时仍然恒定。3.1.4限压阀1功用限压阀和过压阀做同样的工作。限压阀通过打开轨道旁通道限制轨道中的压力。限压阀允许短时间内轨道上的最大压力为150Mpa.图3-3高压蓄压器的组成2组成与工作过程 限压阀是个机械装置，包括底座螺丝（拧在轨道上）、一端连接到油箱的回油管、可移动的柱塞、弹簧等部件，如图3-4所示。限压阀一般安装在共轨高压蓄压器上。限压阀连接到轨道上之后，底座上

36、有一个通道，弹簧推动柱赛与底座的表面接触，形成密封面。在正常工作压力（大于135Mpa）下，弹簧推动柱塞与底座结合，轨道保持压力。当压力过高时，柱塞被轨道压力推动，客服弹簧压力，燃油通过压力内部的通道流回燃油箱。当阀门打开时，轨道中的压力便会降低。3.1.5流量限制器 1功能 喷油器总在打开位置，为了阻止燃油不断地喷入，流量限制器将关闭油路。 2流量限制器一侧通过螺纹拧到轨道上(高压)，另一侧通过螺纹拧到喷油器油路上。没个底座都带有一个通道，目的是与轨道进行液压连接，与喷油器进行油路连接。 3结构 流量限制器主要由柱塞、弹簧、底座、外壳等零件组成，如图3-5所示。 图3-4限压阀的构造 图3-

37、5流量限制器的结构流量限制器内部有一个柱塞，通过弹簧直接与共轨高压蓄压器相连。柱塞的底座密封，通道贯穿进出口。通道的尾部直径减小，起节流作用。3.1.6喷油器1功能 喷油始点和喷油数量是通过电触发喷油器控制的，这种喷油器取代了原来的喷油器和喷油座。2结构喷油器主要由喷油嘴部分、油压活塞部分和电磁阀不分组成，如图3-6.图3-6 喷油器的结构喷油器有电磁阀直接控制喷油始点、喷油间隔和喷油终点，从而直接控制喷油量、喷油时间和喷油率。喷油器实际上完成了传统喷油装置中的喷油器、调速器和提前器的功能节流孔关闭，液压力作用在阀控制柱塞上，大于喷油器针阀处的开启压力，结果针阀落座并且使燃烧室的高压孔道密封。

38、当喷油器的电磁阀被触发时，节流孔打开，阀控制室的压力降低，阀控制柱塞的压力也降低，之后喷油器针阀的压力也降低，针阀打开，燃油以雾状喷向燃烧室。液压加力系统用来间接地控制喷油器针阀，开启针阀的力要迅速，是不能通过电磁阀直接产生的。供油的数量要比实际需要的要多，多余的油通过阀控制室返回燃油管。燃油在喷油针阀和柱塞上油损失，这些受控和泄漏的燃油通过回油管和集油管返回燃油箱，并且经过溢流阀、高压油泵和压力控制阀。 3工作过程喷油器的工作可分为喷油器关闭（产生高压）、喷油器打开（开始喷油）、喷油器全部打开、喷油器关闭（结束喷油）四个过程。喷油器关闭（复位状态）。在复位状态下，电磁阀不吸合，因此喷油器关闭

39、。弹簧力将电枢下的球阀压向节流孔座处，节流孔关闭。轨道中的高压作用在阀控制室中而且相同的压力也作用在喷油器腔内。轨道压力作用在柱塞的末端，与喷油器弹簧的弹力一起使喷油器保持关闭状态。 喷油器打开（开始喷油）。喷油器停留在最初静止位置。电磁阀由伺服电流能保持电磁阀迅速开启。由触发的电磁阀施加的吸合力大于阀弹簧的拉力时电枢打开节流孔。几乎与此同时执行电流减到最小并且保持不变，满足电磁铁的需要。由于电磁铁电流的作用间隙减小是有可能的。节流孔打开燃油从控制阀室流到刚好位于其上部的腔室并且从哪里通过回油管返回燃油箱。节流孔防止完全的压力平衡阀控制室的压力因此下降。由此导致阀控制室中的压力低于喷油器腔内的

40、压力，这个压力与共轨中的压力仍旧是一致的。阀控制室的压力降低，引起的作用在柱塞上的外力减小，因此针阀打开，燃油喷出。喷油器针阀打开的速度取决于节流孔和反馈孔的流量。喷油器全打开时，喷油器喷入燃烧室的油压几乎等于轨道中的油压，其他的分离很小。喷油器关闭（结束喷油）。电磁阀部吸合，弹簧力将球阀压回球阀座中。节流孔关闭，燃油通过反馈孔，阀控制室中充满燃油，压力与外弹簧的弹力一起将针阀关闭，喷油器不喷油。喷油器关闭的速度取决于反馈孔的流量。4控制方式控制喷油器采用独立喷射，即喷油器每循环独立喷射一次，喷油过程按照特定的顺序依次独立进行，驱动回路与气缸数目相同。3.1.7输油泵输油泵负责向高压油泵提供充

41、足的燃油。常用的输油泵有滚动式电动输油泵和机械输油泵两种。1滚柱式电动输油泵该泵用于小轿车和轻型汽车。他不仅享高压油泵供油，而且在紧急情况下也负责断油。滚柱式电动输油泵有两种：一种装在燃油箱外面，即燃油箱和滤清器之间的输油管路上，并固定在汽车底板总成上；另一种装在油箱里，电机和液压元件都在邮箱里，共用一个滤清器、油位传感器和储存油管。滚柱式电动输油泵主要有泵、电机和端盖三个元件组成。 泵是电动油泵的一部分，共轨式燃油泵采用滚柱式电动输油泵，与汽油机的工作原理相同。2机械式输油泵机械式输油泵与高压油泵融为一体，且一同被驱动或附着在发动机上直接受发动机驱动。驱动的一般形式式耦合驱动或用齿轮形皮带驱

42、动。输油泵为齿轮泵，由两个反方向的旋转的齿轮构成。齿与泵体间的变化形成压力，从泵口处泵油。要保证入口和出口处密封良好，以防止燃油回流。齿轮泵的泵油量是与发动机转速成比例的。油量可通过在入口处设置过压阀控制。齿轮泵是免维护的，第一次启动前或燃油箱式空的时候，在齿轮泵或低压管路上安装手动泵，以进行排空空气的操作。 3.1.8燃油滤清器 燃油滤清器的作用是保持油泵、喷油器等元件清洁，同时还可以减少燃油中水对喷油器的腐蚀。滤清器中有一个储水室，调整放水螺丝，可以排除滤清器中的水。当需要排水时，警告装置将点亮警告灯。结 束 语本文首先介绍了柴油机的发展过程中所面临的问题和发展趋势，让我们更加清楚认识到柴

43、油机当前所面临的问题。本文还通过柴油机高压共轨电控系统的组成与结构、电控单元ECU硬件电路的设计，嵌入式操作系统Linux应用在电控单元中柴油机中几个方面论述了柴油机高压共轨电控系统的设计使柴油机具有低油耗，低排放，高效率的特性，从而大大提高了柴油机的性能。 本文深入的研究探索了柴油机电控燃油喷射系统的开发和利用，使其动力性，燃油经济性都上升到新的高度，给柴油机电控技术的发展注入新的活力。此系统的研究和开发必将对中国柴油机的发展水平有很大的推动作用。参考文献1王均效，陆家祥等。柴油机高压共轨系统的发展动态。柴油机2001年第5期22Ralf IsenburgBOSCH开发的柴油机用共轨式电控喷

44、油系统J.内燃机燃油喷射和控制.2000 1:6103董绕清.德国Bosch最新动态.内燃机燃油喷射和控制.2001年第3期4高宗英,车用柴油机的现状与发展前景,中国内燃机学会2001年度论文集,20025缪雪龙陈希颖等,CA498柴油机性能研究与改进,内燃机燃油喷射与控制2001年第2期6高国权,柴油机调速系统.北京:人民人民交通出版社,19837AVL 415S smoke meter introductionS.AVL List GmbHGraz,19998蒋德明.内燃机燃烧与排放学M.西安交通大学出版社,2001:638650.9左承基，欧阳明高。电控PPVI柴油机喷射系统参数匹配J.

45、小型内燃机,1999,28 5 :58.10杨杰民等.现代汽车柴油机电控系统M,北京: 清华大学出版社,2003.11杜任武.柴油机电子控制系统 M.北京:人民交通出版社,200312杨杰民,郑霞君.现代汽车柴油机电控系统M.上海:上海交通大学出版社,2002致 谢本论文是在老师的细心指导下完成的,从论文的选题到撰写的整个过程无不倾注了导师的大量心血.导师渊博深厚的理论知识,宽阔的学术视角及对事业的执着追求精神,使我明白学无止境,让我受益匪浅,导师的一言一行都在潜移默化中熏陶和教导着我,将是我终生受益.至此,论文完成之际,向导师表示最真挚的感谢和最崇高的的敬意！ 同时还要感谢陪伴我渡过四年大学生活的老师和同学,是他们在我的黑白的单调的视野里,平添了许多绚丽多彩的一段.感谢他们给予我的帮助和快乐.在此向他们表示感谢！特别要感谢我的父母对我的养育之恩，感谢他们的支持和理解，正是他们的支持和鼓励我才可以顺利完成学业，深深感谢关心和爱护我的亲人们。