进行冷启动时,共轨压力仅由共轨压力调节阀进行调节,因此会使所输送燃油变热。过量输送的燃油通过共轨压力调节阀排出。功能弹簧压在电枢板上,电枢板通过高压活塞压在阀球上。因此,弹簧决定了将阀球压入阀座的压力。在未通电情况下,阀球受力压入阀座内,从而保持10000kPa的燃油高压。
共轨内的燃油压力提高时,阀球就会克服弹簧作用力从阀座抬起,使燃油可从共轨流入燃油回流管路内。
如果此时需要调节为规足燃油压力,就会通过数早式柴油机电子系统将电气接口接通电压并启用电磁线圈。此时电磁线圈在附加作用力的影响下将电枢板向下拉,从而提高阀球上的压力。共轨内的燃油高压随附加磁力而提高。
7.共轨压力传感器
在一个金属壳体内集成了一个隔膜和延仲电阻,如图29所示。传感器的测量范围由隔膜厚度决定。隔膜越厚,可测量的压力越高。
(1)任务
共轨压力传感器测量共轨内的当前压力。共轨内的压力对喷射起决定性作用。该测量必须以高精度且在相对较短时间内完成。共轨压力传感器失灵时会在数字式柴油机电子系统内存储故障记录,同时通过规定数值进行压力调节“盲”控。
(2)功能
共轨压力传感器由安装在隔膜上的延仲电阻组成。该隔膜一侧与燃油高压连接,因此燃油压力作用在该隔膜上。隔膜整体弯曲程度取决于压力大小。隔膜上的电阻值随机械应力发生相应变化。通过传感器内的电桥电路和用于信号处理的电子装置可放大电桥电压、补偿温度影响并使压力特陛曲线线性化。用于数罕式柴油机电子系统的输出电压范围为0~5V。与温度传感器一样,在数罕式柴油机电子系统内也存储了将相应压力分配给每个电压值的特性曲线。精度为终值±2%。
8.电磁阀喷射器
喷射器是高精度部件,可在精确规定的时刻将准确定量的燃汕喷入燃烧室内。高额定功率和低额定功率发动机使用不同的喷射器。自宝马引入共轨系统开始,低额定功率发动机使用电磁阀喷射器。高额足功率发动机使用自2005年在M67TU/M57TU2上引入的压电喷射器。
两种喷射器的喷嘴针均以液压方式开启。在压电喷射器与电磁阀喷射器中,用于控制喷射器内液压装置的转换阀启用方式不同。
(1)结构
喷射器分为不同功能区域。因此喷射器组成如下:
·孔喷嘴
·液压系统
·电磁阀。
(2)孔喷嘴
喷嘴分为不同类型(如图30所示):
·座孔喷嘴
·小盲孔喷嘴
·微盲孔喷嘴
采用座孔喷嘴时,碳氢化合物蒸发最少。这种结构可确保只产生燃烧后仍可从中蒸发出的少量燃油。但喷孔长度限制为最短1 mm.
通过缩短喷孔长度可改善烟度值。另一个缺点是喷射时无法使燃油均匀发布在所有喷孔上,因此导致燃烧不均匀。
在盲孔喷嘴中,喷嘴座下方有剩余容积,未通过喷嘴孔喷射的剩余燃油留在该剩余容积内,因此废气排放的碳氢化合物(HC)较多。但通过喷嘴孔前的混合容积可实现理想流动情况。
为了尽量减小不需要的剩余容积,在此采用了小盲孔喷嘴和微盲孔喷嘴,这两种喷嘴可减少因“填充”形成的死区容积。
目前使用微盲孔喷嘴,喷嘴体带有多个喷孔。具体数量与所用发动机有关,在当前宝马车型上为5~7个。喷孔直径也不同,约为0.15mm。
这种结构的一个优点是,燃油几乎均匀分布在所有喷孔上,因此可以最佳方式形成混合气。喷孔数量、角度和大小以及喷嘴孔上的流动情况都会影响喷束及其雾化(喷射状态)。喷束和雾化情况与喷射量、喷射压力、压力曲线、燃烧室几何形状、充气运动、压缩压力和压缩温度共同决定燃烧质量,如图31所示。
通过喷射器确定喷射开始时间和喷射量。图32展示了喷射方式与声音优化、燃烧优化和废气再处理的关系。根据运行条件选择数字式柴油机电子系统内存储的相应特性曲线。
(3)功能
高压燃油从带过滤器的高压接口通过供给通道输送至喷嘴针以及通过供油节流阀输送至控制室(如图33所示)。控制室通过一可用阀球开启的排油节流阀与燃油回流接口连接。喷嘴针上的高压作用到控制室内的高压上。由于控制室内的活塞表面比喷嘴针上的有效活塞表面大,但在这种情况下压力保持不变,因此喷嘴针保持关闭状态。通过燃烧室内的有效作用力和喷嘴针弹簧使喷嘴针压入座内。如果此时电磁线圈通电,电枢就会克服控制活塞弹簧作用力向上吸且阀球释放排油节流阀。燃油可从控制室排入燃油回流管路内。由于供油节流阀直径比排油节流阀小,因此控制室内的压力减小,液压力作用在阀控制活塞上。只要液压力和喷嘴针弹簧作用力低于喷嘴针压力段作用力,喷嘴针就会打开,从而使燃油通过孔喷嘴进入燃烧室。喷嘴针打开速度由供油节流阀与排油节流阀之间的流量差决定。
阀控制活塞由燃油垫保持在打开位置。该燃油垫通过从供油节流阀流至排油节流阀的燃油产生。由于通过电磁阀无法直接产生快速开启喷嘴针所需的作用力,因此通过液压助力器系统对喷嘴针进行这种间接控制。除喷射的燃油量外,所需控制量通过泄漏机油管路输送至燃油回流管路。关闭电磁阀供电即可关闭喷射器,弹簧力将电磁控制活塞向卜压,活塞与阀球一起封住排油节流阀。
为避免施加在阀球上的作用力过大,电枢以向下移动方式固定在电磁控制活塞上。因此关闭供电时电枢可向下弹回,而没有作用力施加在阀球上。阀球通过控制活塞弹簧压入阀球座内。在控制室内通过供油节流阀重新建立共轨压力,阀控制活塞向下压入座内,喷射过程结束。关闭速度由供油节流阀流量决定。
9.压电喷射器
压电喷射器的液压功能与电磁阀喷射器基本相同,如图34所示。只是用于开通燃油回流管路的阀门不是电磁阀。该阀门是一个由压电元件控制的转换阀。
压电元件位于执行机构模块内。受控时元件移动以打开转换阀。作为液压补偿元件的连接模块连接在两个元件之间,用于如补偿温度引起的线膨胀。