发动机的高压共轨技术是啥 一文告诉你

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发动机的高压共轨技术是啥 一文告诉你

【卡车之家 原创】不知道大家还记不记得以前的拖拉机,农用车,就算离老远就能听到发动机发出哐当哐当的声响,排气管还必然会喷出一大股黑烟来应和。但现在发动机貌似都变安静了。而且一般也看不到黑烟了。而今天要讲的高压共轨技术就是改善这一现象的一大推手。

●  从高压气瓶到机械式燃油泵再到高压共轨

作为天天和卡车打交道的卡友们想必对柴油不会陌生,相较于汽油,柴油看起来就要粘一些,两者的挥发性、混合性、排放特点都不相同。

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而正是因为本身的特点,也就决定了必须采用高压的方式才能使柴油迸发出应有的能量。所以早期的柴油机使用高压气瓶为供油系统提供一定的压力,直到机械式燃油泵的出现,这些巨大的气瓶才成为历史。

但在使用过程中,采用机械式燃油泵的传统柴油喷射系统是通过凸轮轴驱动而工作,所以喷油的压力会随着发动机转速与喷油量的增加而增加。

所以在燃油喷射压力、喷油量和喷油正时等各方面的控制都是有局限的,整个喷射控制的质量与发动机的实际要求有着较大的差距。这就会导致柴油雾化效果不稳定、冷启动困难等问题,同时不充分的燃烧也已经无法满足现在的排放标准。

为了解决上面的问题,一项依靠精密电子控制的柴油供给技术就此面试,它就是电控柴油高压共轨系统。

●  是什么是高压共轨?

当前,我国已全面进入国六时代,而且随着双碳目标的提出,排放标准肯定是越来越严格,所以当前很多柴油发动机采用的都是更为先进的高压共轨技术。那么高压共轨到底是什么呢?

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对此,百度百科给出的解释是:高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(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。具体来说就是利用共轨管储存高压燃油,再通过发动机大脑——电控单元( ECU )控制共轨管上的分支油路末端的电喷嘴,来实现对喷油量和喷油时刻的精准控制。

共轨喷射方式与汽油机缸内直喷方式结构有些相似,有所不同的是在高压共轨喷射系统中,油轨压力是随时变化的。 ECU 根据发动机瞬间的工况设定一个理想的轨压,然后通过燃油计量单元把当前轨压调节到目标值,从而实现“按需分配”。

●  高压共轨的组成

高压共轨电控燃油喷射系统它主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成,如果展开说那一时半会可说不完,下面我们就说说它的四大核心部件。

高压泵:

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的作用是将燃油由低压状态通过柱塞将其压缩成高压状态,以满足系统和发动机对燃油喷射压力和喷油量的要求。

高压油轨:

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博世的HFRN热锻轨,适用于中重型商用车

高压油轨也被称为共轨管,其作用是存贮供油泵提供的高压燃油,并分配到各喷油器中,起蓄压器的作用。同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动,确保系统压力稳定。共轨管也是共轨系统的标志部件。

电控单元:

作为发动机的大脑,电控单元(ECU)的职责是收集发动机的运行工况参数,结合已存储的特性图谱进行计算处理,并把信号传递给执行器,实现发动机的运行控制、故障诊断等功能。

电控喷油器:

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电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键的部件,它是根据电子控制单元(ECU)的主要执行器,通过ECU发出的控制信号,通过控制电磁阀的开启和关闭,将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入柴油机的燃烧室。

●  高压共轨的优点

(1)发动机运行稳定相较于之前采用机械式燃油泵的传统柴油喷射系统,柴油机共轨技术最大的优势是可以把燃油喷射压力产生与燃油喷射完全分开,与柴油机的转速无关。从而保证发动机稳定、高效的运行。

(2)喷油精度高因为喷油始点和燃油喷射量的控制各自独立,而且可以实现预喷、主喷和补偿喷射的多次喷射,所以喷油精度非常高,最小稳定喷射量可达1立方毫米每次。

(3)排放低柴油机共轨技术的喷射压力要比机械式高,这样就改善了雾化效果,使燃油与空气充分混合,这样就可以有效提高燃烧效率,既能减少排放也可以降低油耗。

(4)易于改造高压共轨系统可在柴油机主要结构不变的情况下替代传统的喷油系统,所以易于改造,应用进度也会比较快。

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总体来说,柴油机共轨技术可以 通过ECU 接收各个传感器的信号,借助于喷油器上的电阀,实现对喷油量和喷油正时的控制,保证柴油机最佳的空燃比、雾化质量和点火时刻。能达到较高的喷射压力,实现喷射压力和喷油量的控制,从而降低柴油机噪声并大大减少废气的排放量,更加符合当前柴油机排放的要求。

●  高压共轨柴油机常见故障

当然,除了以上的优点高压共轨柴油发动机也存在着自己的问题,因为要保证高压喷射,精确流量控制,所以它的组成部分的精度都非常高,偶件间隙控制相当严格,部分直线度在0.8微米以下,偶件间隙在1.5-3.7微米之间,这对于对柴油清洁度提出了很高的要求(数据来源百度百科)。

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而且其部件成本昂贵,如果不按使用说明定期更换滤清器会造成喷油器、高压泵损坏,维修成本相当昂贵。如一台重卡的喷油器需要更换,那少说也得1500元以上。下面是高压共轨柴油发动机较为常见的故障与故障原因。

1、发动机启动困难:发动机运转正常,但起动困难,需要数次起动才能够着火,或着车后有冒黑烟现象。

故障原因:有空气进入油路;供油不畅(滤清器堵塞油号过低);喷油器、限压阀、喷油器泄漏;轨压异常;同步信号异常;温度信号失准;机械故障等。

2、启动后自动熄火:车辆发动后,工作正常,但发动机在运行中突然熄火,仍能起动,但熄火现象依然存在。

故障原因:油路异常;点火开关故障;ECU或电源异常(接触不良等);其他电路故障。

3、发动机冒黑烟:

故障原因:空气滤清器堵塞;增压器性能下降;增压器之后的进气管路泄漏,轨道压异常;喷油器损坏等。

4、发动机动力不足:重载爬坡时动力下降明显

故障原因:多功率省油开关处于低档;油路和轨压异常;进气管路及增压器异常传感器及线路故障;机械故障(气门间隙不标准、缸压过低等)。

● 编后语:

当前,很多柴油机都采用了高压共轨技术,主要是为了改善柴油机的燃油经济性和排放污染,而且在其动力性、油耗等方面也有较大的优势,与当前的运营环境更为吻合。那么卡友们对于高压共轨柴油机还有什么想聊的?欢迎在评论区留言。(部分内容引用自:百度百科、《货车结构与维修》)

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