在现代电喷柴油机中,高压共轨系统凭借其优越的性能,成为实现有效、清洁燃烧的核心技术。该系统打破了传统柴油机燃油喷射的限制,通过准确控制燃油喷射的压力、时间和喷油量,显著提升了柴油机的动力性、经济性与环保性,其工作原理主要围绕系统组成与运行流程展开。
高压共轨系统主要由燃油箱、高压油泵、共轨管、喷油器、电控单元(ECU)以及各类传感器组成。燃油箱用于储存燃油,是整个系统的源头;高压油泵则如同系统的 “心脏”,它将燃油从燃油箱中吸出,并对其进行加压,使燃油压力提升至几十甚至上百兆帕 ;共轨管作为关键部件,起到储存高压燃油和稳定压力的作用,它像一个 “蓄水池”,使燃油压力在系统内保持均匀稳定;喷油器负责将高压燃油准确地喷射到发动机的燃烧室中;电控单元(ECU)则是系统的 “大脑”,它接收来自发动机转速传感器、油门踏板位置传感器、水温传感器等各类传感器的信号,经过分析处理后,向喷油器发出指令,控制喷油的时机和喷油量;各类传感器则实时监测发动机的运行状态,为电控单元提供准确的数据支持。
在工作过程中,高压油泵首先将燃油从燃油箱中吸出,通过多级加压,将燃油压力提升到高压水平后,送入共轨管。共轨管内的燃油压力始终保持在一个稳定的高压状态,不受发动机工况变化的影响。当发动机运行时,电控单元(ECU)根据发动机的转速、负荷、温度等工况信息,计算出好的喷油时刻和喷油量。然后,ECU 向喷油器发出电信号,控制喷油器内部的电磁阀开启,高压燃油在压力作用下,通过喷油器的喷孔高速喷射到燃烧室内。喷油器的开启时间和开启程度,直接决定了喷油量的大小,而喷油时刻则影响着燃油与空气的混合效果和燃烧过程。
例如,在发动机低负荷运行时,ECU 会控制喷油器减少喷油量,并且延迟喷油时刻,使燃油在燃烧室内更充分地燃烧,从而降低燃油消耗和排放;而在发动机高负荷运行时,ECU 则会增加喷油量,提前喷油时刻,以满足发动机对动力的需求。此外,高压共轨系统还可以实现多次喷射,即在一个工作循环内,喷油器进行多次燃油喷射。通过预喷射、主喷射和后喷射等不同的喷射策略,优化燃油与空气的混合过程,进一步提高燃烧效率,降低氮氧化物和颗粒物等污染物的排放 。
高压共轨系统通过各部件的协同工作,实现了对燃油喷射的准确控制,使电喷柴油机在不同工况下都能保持良好的性能表现,为现代柴油机的发展提供了强有力的技术支撑。