高壓共軌系統依靠各核心部件的協同配合,通過穩定油壓、正確噴射控制等方式,確保發動機在不同工況下都能輸出穩定動力,其各部件的作用及協同工作原理如下:
1.高壓油泵:穩定供油,適配工況需求
高壓油泵多采用三缸徑向柱塞泵,能產生高達 135MPa 的高壓燃油。它的供油量設計會滿足發動機各類工況,比如起動、加速時的油量波動需求。而且它通過壓力調節電磁閥和壓油單元控制來適配工況,噴油量小時會關閉一個壓油單元減少供油量,既避免功率損耗,又能穩定供油壓力。同時其壓油凸輪按低峰值扭矩等原則設計,負荷均勻,不僅降低運行噪聲,還能讓供油過程平穩,為穩定動力打下基礎。
2.共軌腔(共軌管):穩定油壓,消除壓力波動
共軌腔相當于高壓燃油的 “蓄壓器”,能儲存高壓油泵輸送來的燃油并消除其中的壓力波動,將壓力波動控制在 5MPa 之下。它讓噴油壓力的產生與噴射過程分離,使高壓油管內的壓力和發動機轉速脫鉤。不管發動機是低速怠速還是高速運轉,共軌腔內都能維持穩定高壓,解決了傳統柴油機供油壓力隨轉速大幅變化的問題,保證各工況下噴油壓力穩定,進而讓動力輸出平穩。此外,共軌管上的壓力傳感器會實時監測壓力,壓力限制器還能在壓力異常時快速泄壓,進一步保障油壓穩定。
3.電控噴油器:正確控噴,優化燃燒效率
這是保障動力穩定的關鍵部件,受 ECU 控制,通過電磁閥的開關正確控制噴油相關參數。一方面可實現預噴射、主噴射和后噴射的靈活配合,預噴射能預熱燃燒室,縮短主噴射著火延遲期,減少發動機抖動,還能改善冷起動性能;主噴射通過調節速率,讓燃燒在有效曲軸轉角內完成,保障動力輸出;后噴射則能促進二次燃燒,提升燃燒充分性。另一方面,其控制室容積和控制量孔經過正確設計,可讓針閥響應迅速,實現快速斷油,避免燃油不完全燃燒,既保證動力穩定,又減少動力浪費。同時極小的噴孔能讓燃油霧化效果更好,搭配適配的燃燒室結構,可讓燃燒更均勻,避免因燃燒不均導致的動力波動。
4.高壓油管:均衡供油,減少壓力損耗
高壓油管作為連接共軌管和噴油器的通道,有著嚴格的設計標準。各缸高壓油管長度盡量相等,且盡可能短,這樣能讓每個噴油器獲得相同的噴油壓力,減少各缸噴油量偏差,避免因個別氣缸供油不足或過量造成的動力不均衡。同時它能承受高壓燃油沖擊,保證起動時共軌壓力快速建立,減少燃油流動時的壓降和壓力波動,確保燃油輸送過程穩定,助力各缸動力同步輸出。
5.電控單元(ECU)與傳感器:智能調控,實時適配工況
ECU 相當于整個系統的 “大腦”,搭配各類傳感器實時接收發動機工況信號,比如轉速、負荷等,并快速計算出噴油參數。它通過控制噴油器電磁閥的開啟時間來正確控制噴油量,還能調節噴油正時以及預噴射、后噴射與主噴射的間隔。比如低速小負荷時,調整為合適的小噴油量和噴射節奏;高速大負荷時,增大噴油量并優化噴射速率,讓發動機在不同工況下都能獲得匹配的動力輸出,始終保持穩定狀態。