浅析柴油机高压共轨系统技术

皋顶峰 陶李 王彬 张建文 杨冉

摘要：柴油机高压共轨技术具有明显的柔性可调的特性，有效地提高了排放水平和特性。因此本文基于作者日常工作经验，对柴油高压共轨技术进行了简单的概述，阐述了其系统组成和工作原理，以及这种技术的技术特征，对相关技术中可能存在的一些缺陷和故障进行分析，并提出相关解决措施。

关键词：高压共轨系统；工作原理；柴油机技术；故障检修

引言：为了更好地满足日益严格的排放法规，柴油机共轨油料喷射技术作为柴油机发展趋势中的第三次技术性的飞越，已经让当代柴油机进入高科技产品行业。高压共轨技术不仅可以改善直喷式的柴油机的驱动力特性和燃油的经济合理性，还可以改善排放特性。高压共轨系统选用时间工作压力式的油料提供的原理，使得喷射可以更加准时、喷射的具体用量和喷射工作压力可以单独控制，这样就可以完成灵活可调的喷油规律。与其他电机控制的喷油系统相比，高压共轨系统具有明显的优势，因此这种技术已成为柴油机电机控制技术进步和发展的主要方向。

1、柴油机的工作现状

柴油机在进行工作的时候，因为工作过程是非常快的，而且因为工作压力过大，其中的压力会出现一些波动，这些波动影响到燃油的喷射阀门使得燃油再次喷出，但是系统对这些二次喷出的柴油可能不能够完全燃烧，产生一些污染物。而且因为压力的波动造成喷射的断断续续，可能会影响整个系统的工作。

2、高压共轨系统的组成和工作原理

高压共轨系统由喷油器、高压共轨腔及电机控制模块、各种传感器和电动执行器五部分组成。根据供油泵的发动机曲轴带动输油泵，将油箱内的燃油吸上来，送至滤芯，滤除残渣，再送至供油泵。柴油过滤器配有溢流控制阀。当过滤装置的工作压力超过319Kpa时，闸阀打开，通过溢流阀返回油箱。输油泵将输送到输油泵的油液转化为高压，根据工作压力输送到同一油轨。此外，该平台还配备了三通供油阀门。这种阀门可以实施根据计算机的指令进行燃油量的分配，然后分配到应该去的气缸里，同时安装在共轨上的共轨液位传感器不断地检测燃油轨的工作压力，自动控制系统执行反馈控制，使得油轨的实际压力会和发动机系统本身的设计压力一致。

3、高压共轨系统的技术特征

3.1电控式柴油机

“电机控制”是指油泵系统由计算机控制。 ECU也就是电脑，电脑上可以直观地看到当下柴油机的具体状态，包括燃油量和工作压力等，然后在计算机上进行各种参数的控制。但是传统的柴油机控制起来就比较繁琐，显示的信息也没有使用ECU来得直观和准确。

3.2高压式柴油机

柴油机的“高压”是指油泵系统的工作压力高于传统柴油机，最高可达145MPa（而传统柴油机油泵的工作压力为60～70MPa)，这样的柴油机雾化过程很充分，压力很大，燃烧也很充分，从而增强了驱动力，最终达到省油的目的，经济性更强。

4、柴油机高压共轨系统的技术特点

高压共轨喷油系统选用高压油泵，将高压柴油储存在导轨中，保持高压环境，喷油的时间和点火时间由喷油泵电磁阀的开闭控制。共轨油泵系统的油轨工作压力持续保持在预设值，有利于喷油的灵活操作，非常容易完成多次喷油的单循环。独特的技术使其更容易满足更高的排放法规。同时这种柴油机系统一般非常方便安装，而且工作过程中比较容易控制，产生的噪音量少，工作效率高，高压共轨系统具有良好的协调能力。但是有一点不足的就是，这种柴油机对柴油的适应性较差，需要进行进一步的研究。

5、柴油机高压共轨系统的控制

当油箱中的油在高压系统的转换下从低压转换到高压的时候，会有一个传感器实时检测喷射的具体流量和压力，并将相关的信息传送给电脑，然后在电脑上进行信息的浏览和相关参数的调整。然后通过流量的调整，将高压共轨中柴油的工作压力操纵到预期值，工作压力根据汽车发动机的运行标准的不同进行变化，然后用计算机控制喷入气缸。高压共轨既保持了柴油的工作压力，又消除了工作压力的波动情况。柴油喷射由机械设备、液压、电控系统协调配合，它可以在柴油发动机的各种条件下适应工作，但是柴油在点燃前必须经过过滤和增加压力，并在精确的时间段内以一定的喷射速度涌入每个气缸，发动机计算机控制燃油的废气进行再循环、增加压力和排气后处理的系统，以获得最佳的汽车发动机特性和进行工业废气的排放。

6、当下高压共轨柴油机系统存在的问题和解决措施

6.1发动机存在故障的情况

（1）当电控发动机出现常见故障时，无论发动机是否运转，只能够启动开关连接（ON），而不能断开ECU、传感器和电子执行器，因为所有电磁线圈都有电磁自感效应，这些自感效应会造成非常高的瞬时工作电压，并对ECU和传感器造成严重损坏。因此，有必要养成在打开和关闭电机时拔插ECU和传感器、电子执行器和连接器的习惯。否则，通常会导致旧的常见故障没有处理完成，而新的故障又出现的情况。并且在柴油机运行或启动电机开启时，如果拔掉传感器的所有相关的传感器连接器接头，会导致ECU中出现人为因素引起的常见故障代码，这将影响维护人员正确地解决问题和进行故障检测。

（2）在装有电控系统的装备上进行弧焊时，应将计算机供电系统的电源插头拔下，防止弧激光焊接时产生的高压电损坏计算机。因此，在弧焊时，应及早拆卸电池的相关线路。

（3）在靠近ECU或传感器的地方进行车身维修工作时，应特别注意防止损坏此类电子元件。

（4）拆卸所有油道时，应先解压柴油系统。维修燃油系统时，避免使用明火。由于电机控制高压共轨喷射系统中柴油的工作压力极高，在检查发动机问题时，绝对不允许采用拆装喷油泵接头的方法来完成检测，否则喷出来的燃油会对维修人员的人身安全造成损害。

（5）拆下蓄电池负极线后，计算机中存储的所有常见故障信息（代码）将被清除。因此，相关维修人员最好在拆除蓄电池负极搭铁线之前就将计算机中存储的常见故障信息内容阅读完毕或者保存。

（6）拆装蓄电池时，应该使启动的开关及其他耗电机器设备电源开关闭合。

6.2检修控制系统单元

对控制系统进行维修时，应防止相关的系统被过大的负载损坏。在控制系统中，ECU和传感器的工作的电流量一般都比较小，所以相对的电路电子设备的负载能力也比较小。所以在检查常见故障时，如果使用输入电阻较小的测试仪，极有可能因该测试仪的应用导致电子元件过载而损坏。因此，应注意测试的条件控制。

结束语

柴油机高压控制共轨系统本身具有成本低、性能好等特点，可安装在各种不同的交通工具发动机上。高压共轨系统在点火模式的设计上也带来了更广泛的扩展创新和更高自由度的可设计性，可以使柴油机以更低的排放、更强的燃油经济性和更低噪音运行。但是在适应不同的燃油环境方面，这类柴油机还有一定的发展空间，在军事装备中，对燃油环境的适应性的需求很高，因此，还可以在这方面进行相关的研究。本文主要阐述了当下柴油机高压共轨系统技术的相关内容，期望为柴油机的进一步发展提供参考。

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