高壓部分除了產(chǎn)生高壓力的組件外，還有燃油分配和計(jì)量組件。

高壓油路部件

1-高壓泵 2-柱塞偶件切斷電磁閥 3-調(diào)壓閥 4-高壓油管 5-共軌管

6-共軌管壓力傳感器 7-限壓閥 8-流量限制器 9-噴油器 10-ECU

高壓泵通常像普通分配泵那樣裝在柴油機(jī)上，以齒輪、鏈條或齒形皮帶連接在發(fā)動機(jī)上，最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，依靠燃油潤滑。因?yàn)榘惭b空間大小的不同，調(diào)壓閥通常直接裝在高壓泵旁，或固定在共軌上。

圖4-14 高壓泵縱剖面示意圖

1-驅(qū)動軸 2-偏心凸輪 3-柱塞泵油元件 4-柱塞腔 5-吸油閥 6-柱塞偶件切斷電磁閥

7-排油閥 8-密封件 9-通向共軌的高壓接頭 10-調(diào)壓電磁閥 11-球閥 12-回油口

14-進(jìn)油口 14-帶節(jié)流孔的安全閥 15-通往泵油元件的低壓通道

燃油是由高壓泵內(nèi)3個相互呈120°徑向布置的柱塞壓縮的。由于每轉(zhuǎn)1圈有3個供油行程，因此驅(qū)動峰值扭矩小，泵驅(qū)動裝置受載均勻。驅(qū)動扭矩為 16N?m，僅為同等級分配泵所需驅(qū)動扭矩的1/9左右，所以共軌噴油系統(tǒng)對泵驅(qū)動裝置的驅(qū)動要求比普通噴油系統(tǒng)低，泵驅(qū)動裝置所需的動力隨共軌壓力和泵轉(zhuǎn)速（供油量）的增加而增加。排量為2L的柴油機(jī)，額定轉(zhuǎn)速下共軌壓力為135 MPa時，高壓泵（機(jī)械效率約為90 %）所消耗功率為3.8kW。噴油嘴中的泄漏和所需的噴油量，及調(diào)壓閥的回油，使其實(shí)際功消耗率要更高些。

③工作方式

燃油通過輸油泵加壓經(jīng)帶水分離器的濾清器送往安全閥（圖4-14），通過安全閥上的節(jié)流孔將燃油壓到高壓泵的潤滑和冷卻回路中。帶偏心凸輪的驅(qū)動軸或彈簧根據(jù)凸輪形狀相位的變化而將泵柱塞推上或壓下。如果供油壓力超過了安全閥的開啟壓力（0.05～0.15 MPa），則輸油泵可通過高壓泵的進(jìn)油閥將燃油壓入柱塞腔（吸油行程）。當(dāng)柱塞達(dá)到下止點(diǎn)后而上行時，則進(jìn)油閥被關(guān)閉，柱塞腔內(nèi)的燃油被壓縮，只要達(dá)到共軌壓力就立即打開排油閥，被壓縮的燃油進(jìn)入高壓回路。到上止點(diǎn)前，柱塞一直泵送燃油（供油行程）。達(dá)到上止點(diǎn)后，壓力下降，排油閥關(guān)閉。柱塞向下運(yùn)動時，剩下的燃油降壓，直到柱塞腔中的壓力低于輸油泵的供油壓力時，吸油閥再次被打開，重復(fù)進(jìn)入下一工作循環(huán)。

④供油效率

由于高壓泵是按高供油量設(shè)計(jì)的，在怠速和部分低負(fù)荷工作狀態(tài)下，被壓縮的燃油會有冗余。通常這部分冗余的燃油經(jīng)調(diào)壓閥流回油箱，但由于被壓縮的燃油在調(diào)壓閥出口處壓力降低，壓縮的能量損失而轉(zhuǎn)變成熱能，使燃油溫度升高，從而降低了總效率。若泵油量過多，使柱塞泵空，切斷供應(yīng)高壓燃油可使供油效率適應(yīng)燃油的需要量，可部分補(bǔ)償上述損失。

如圖4-14所示，柱塞被切斷供油時，送到共軌中的燃油量減少。因?yàn)樵谥技袛嚯姶砰y時，裝在其中的銜鐵銷將吸油閥打開，從而使供油行程中吸入柱塞腔中的燃油不受壓縮，又流回到低壓油路，柱塞腔內(nèi)不增加壓力。柱塞被切斷供油后，高壓泵不再連續(xù)供油，而是處于供油間歇階段，因此減少了功率消耗。

高壓泵的供油量與其轉(zhuǎn)速成正比，而高壓泵的轉(zhuǎn)速取決于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。噴油系統(tǒng)裝配在發(fā)動機(jī)上時，其傳動比的設(shè)計(jì)一方面要減少多余的供油量，另一方面又要滿足發(fā)動機(jī)全負(fù)荷時對燃油的需要?？蛇x取的傳動比通常為1:2和2:3，具體視曲軸而定。

圖1-15 調(diào)壓閥

1-球閥 2-銜鐵銷 3-電磁線圈 4-彈簧 5-電器接頭

①任務(wù)

調(diào)壓閥的任務(wù)是根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷狀況調(diào)整和保持共軌中的壓力：共軌壓力過高時，調(diào)壓閥打開，一部分燃油經(jīng)回油管返回油箱；共軌壓力過低時，調(diào)壓閥關(guān)閉，高壓端對回油管封閉。

②結(jié)構(gòu)

調(diào)壓閥（圖4-15）有安裝法蘭，用以固定在高壓泵或共軌上。銜鐵銷將鋼球壓在密封座上，以使高壓端對低壓端密封。一方面彈簧將銜鐵銷往下壓，另一方面電磁線圈還對銜鐵銷有作用力。為進(jìn)行潤滑和散熱，整個電磁閥周圍都有燃油流過。

③工作方式

調(diào)壓閥有2個調(diào)節(jié)回路：低速電調(diào)節(jié)回路，用于調(diào)整共軌中可變化的平均壓力值；高速機(jī)械液壓調(diào)節(jié)回路，用于補(bǔ)償高頻壓力波動。

共軌或高壓泵出口處的高壓燃油通過高壓油進(jìn)口作用在調(diào)壓閥上。由于無電流的電磁線圈不產(chǎn)生作用力，燃油的高壓力大于彈簧力，調(diào)壓閥打開。根據(jù)供油量的大小，調(diào)壓閥調(diào)整打開的開度。該彈簧是按最大壓力約10MPa設(shè)計(jì)的。

如果要提高高壓回路中的壓力，就必須在彈簧力的基礎(chǔ)上再建立電磁力。當(dāng)電磁力和彈簧力與燃油高壓力達(dá)到平衡時，調(diào)壓閥停留在某個開啟位置，燃油壓力保持不變。泵油量的變化和燃油從噴油器中噴出時，調(diào)壓閥通過不同的開度予以補(bǔ)償。電磁閥的電磁力與控制電流成正比，而控制電流的變化通過脈寬調(diào)制來實(shí)現(xiàn)。脈寬的調(diào)制頻率為1kHz，可避免銜鐵銷的運(yùn)動干擾共軌中的壓力波動。

圖4-16 共軌機(jī)構(gòu)圖

1-共軌 2-高壓進(jìn)油口 3-共軌壓力傳感器

4-限壓閥 5-回油管 6-流量限制器 7-通往噴油器的高壓油管

①任務(wù)

共軌的任務(wù)是存儲高壓燃油，高壓泵的供油和噴油所產(chǎn)生的壓力波動由共軌的容積進(jìn)行緩沖。在輸出較大燃油量時，所有汽缸共用的共軌壓力也應(yīng)保持恒定，從而確保噴油器打開時噴油壓力不變。

②結(jié)構(gòu)

由于發(fā)動機(jī)的安裝條件不同，帶流量限制器（選裝件）、共軌壓力傳感器、調(diào)壓閥和限壓閥的共軌（圖4-16）可進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。

③工作方式

共軌中通常注滿了高壓燃油，充分利用高壓對燃油的壓縮來保持存儲壓力，并用高壓泵來補(bǔ)償脈動供油所產(chǎn)生的壓力波動，因此即使從共軌中噴射出燃油，共軌中的壓力也近似為恒定值。

①任務(wù)

共軌壓力傳感器的任務(wù)是以足夠的精度、在較短的時間內(nèi)測定共軌中燃油的實(shí)時壓力，并向ECU提供相應(yīng)的電壓信號。

燃油經(jīng)共軌中的一個孔流向共軌壓力傳感器，傳感器膜片將孔末端封住。在壓力作用下的燃油經(jīng)壓力室孔流向膜片。在此膜片上裝有傳感元件，用以將壓力轉(zhuǎn)換成電信號。通過一根連接導(dǎo)線將產(chǎn)生的信號傳輸?shù)较駿CU提供放大測量信號的求值電路。

②工作方式

共軌壓力傳感器的工作原理：當(dāng)由共軌燃油壓力引起膜片形狀發(fā)生變化（150 MPa時約為1mm）時，其上的電阻值會隨之變化，并在用5V供電的電阻電橋中產(chǎn)生電壓變化。根據(jù)燃油壓力的不同，電壓在0～70mV之間變化，并由求值電路放大到0.5～4.5V。

精確測量共軌中的燃油壓力是噴油系統(tǒng)正常工作所必需的。為此，壓力傳感器在測量壓力時的允許偏差很小，在主要工作范圍內(nèi)測量精度約為最大值的±2%。一旦共軌壓力傳感器失效，具有應(yīng)急行駛功能的ECU以某個固定的預(yù)定值來控制調(diào)壓閥的開度。

圖4-17 共軌壓力傳感器

1-電氣接頭 2-求值電路 3-帶有傳感元件的膜片 4-高壓接頭 5-固定螺紋

①任務(wù)

　　限壓閥的任務(wù)相當(dāng)于安全閥，它限制共軌中的壓力，當(dāng)壓力過高時打開放油孔卸壓。共軌內(nèi)允許的短時最高壓力為150MPa。

圖4-18 限壓閥結(jié)構(gòu)圖

1-高壓接頭 2-錐形閥頭 3-通流孔 4-活塞 5-壓力彈簧 6-限位件 7-閥體 8-回油孔

②結(jié)構(gòu)和功能

限壓閥是按機(jī)械原理工作的（圖4-18），它包括具有便于擰在共軌上的外螺紋的外殼、通往油箱的回油管接頭、可活動的活塞、壓力彈簧。

外殼在通往共軌的連接端有一個孔，此孔被外殼內(nèi)部密封面上的錐形活塞頭部關(guān)閉。在標(biāo)準(zhǔn)工作壓力（135MPa）下，彈簧將活塞緊壓在座面上，共軌呈關(guān)閉狀態(tài)。只有當(dāng)超過系統(tǒng)最大壓力時，活塞才受共軌中壓力的作用而壓縮，于是處于高壓下的燃油流出。燃油經(jīng)過通道流入活塞中央的孔，然后經(jīng)回油管流回油箱。隨著閥的開啟，燃油從共軌中流出，結(jié)果降低了共軌中的壓力。

①任務(wù)

　　流量限制器的任務(wù)是防止噴油器可能出現(xiàn)的持續(xù)噴油現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)此任務(wù)，當(dāng)從共軌中流出的油量超過最大油量時，流量限制器將流向相應(yīng)噴油器的進(jìn)油管路關(guān)閉。該部件屬于選裝件，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，現(xiàn)已大多省略不用。

②結(jié)構(gòu)

流量限制器（圖4-19）有一個金屬外殼，其上有外螺紋，以便擰裝在共軌上，另一端的外螺紋用來擰入噴油器的進(jìn)油管。外殼兩端有孔，與共軌或噴油器進(jìn)油管建立液壓連接。

圖4-19 流量限制器示意圖

1-通向共軌的接頭 2-限位件 3-活塞 4-壓力彈簧 5-外殼 6-通向噴油器的接頭

流量限制器內(nèi)部有一個活塞，彈簧將此活塞向共軌方向壓緊。活塞對外殼壁部密封?；钊系目v向孔連接進(jìn)油和出油口，其直徑在末端是縮小的。這種縮小的作用就像流量精確規(guī)定的節(jié)流孔效果一樣。

③功能

正常工作狀態(tài)（圖4-19）：

活塞處在靜止位置，即在共軌端的限位件上。一次噴油后，噴油器端的壓力下降，活塞

向噴油器方向運(yùn)動。活塞壓下的容積補(bǔ)償了噴油器噴出的燃油容積。在噴油終止，活塞停止

運(yùn)動，不關(guān)閉密封座面，彈簧將活塞推回到靜止位置，燃油經(jīng)節(jié)流孔流出。

泄油量過大的故障工作狀態(tài)：

由于流過的油量大，活塞從靜止位置被推向出油端的密封座面，一直到發(fā)動機(jī)停機(jī)時靠到噴油器端的密封座面上，從而關(guān)閉通往噴油器的進(jìn)油口。

泄油量過小的故障工作狀態(tài)：

由于產(chǎn)生泄油，活塞不再能達(dá)到靜止位置。經(jīng)過幾次噴油后，活塞向出油處的密封座面移動，并停留在一個位置上，一直到發(fā)動機(jī)停機(jī)時靠到噴油器端的密封座面上，從而關(guān)閉通往噴油器的進(jìn)油口。

①任務(wù)

噴油始點(diǎn)和噴油量用電子控制的噴油器調(diào)整，它替代了普通噴油系統(tǒng)中的噴油嘴和噴油器總成。

與直噴式柴油機(jī)中的噴油器體相似，噴油器用卡夾裝在汽缸蓋中。共軌噴油器在直噴式柴油機(jī)中的安裝不需要汽缸蓋在結(jié)構(gòu)上有很大改變。

②結(jié)構(gòu)

噴油器由孔式噴油嘴、液壓伺服系統(tǒng)、電磁閥組件構(gòu)成。

如圖4-20所示，燃油從高壓接頭經(jīng)進(jìn)油通道送往噴油器，并經(jīng)過進(jìn)油節(jié)流孔進(jìn)入閥控制室，而閥控制室經(jīng)由電磁閥控制的回油節(jié)流孔與回油孔相通。

圖4-20 噴油器示意圖

a-噴油器關(guān)閉（禁止）狀態(tài)　　b-噴油器打開（噴油）狀態(tài)

1-回油孔 2-電氣接頭 3-電磁閥 4-高壓進(jìn)油孔 5-球閥 6-回油節(jié)流孔

7-機(jī)油節(jié)流孔 8-閥控制室 9-閥控制柱塞 10-至噴嘴的進(jìn)油道 11-噴油嘴針閥

　　出油節(jié)流孔在關(guān)閉狀態(tài)時，作用在閥控制活塞上的液壓力大于作用在噴油嘴針閥承壓面上的力，噴油嘴針閥被壓在其座面上，緊緊關(guān)閉通往噴油孔的高壓通道，因而沒有燃油噴入

燃燒室。

電磁閥動作時，打開回油節(jié)流孔，閥控制室內(nèi)的壓力下降，只要作用在閥控制活塞上的液壓力小于作用在噴油嘴針閥承壓面上的力，噴油嘴針閥立即打開，燃油經(jīng)過噴孔噴入燃燒室（圖4-21）。用電磁閥不能直接產(chǎn)生迅速關(guān)閉針閥所需的力，因此采用經(jīng)液力放大系統(tǒng)間接控制噴油嘴針閥。其間除噴入燃燒室的燃油量之外，附加的控制油量經(jīng)控制室的回油節(jié)流孔進(jìn)入回油通道，此外還有針閥導(dǎo)向和閥活塞導(dǎo)向部分的泄油。這種控制油量和泄油量經(jīng)集油管（溢流閥、高壓泵和調(diào)壓閥也與集油管接通）的回油通道返回油箱。

③工作方式

在發(fā)動機(jī)和高壓泵工作時，噴油器的功能可分為4個工作狀態(tài)：噴油器關(guān)閉（依靠其中存有的高壓）、噴油器打開（噴油開始）、噴油器完全打開、噴油器關(guān)閉（噴油結(jié)束）。

上述工作狀態(tài)是通過噴油器構(gòu)件上力的分配產(chǎn)生的。發(fā)動機(jī)不工作和共軌中沒有壓力時，噴油嘴彈簧將噴油器關(guān)閉。

1）噴油器關(guān)閉（靜止?fàn)顟B(tài)）：

電磁閥在靜止?fàn)顟B(tài)不被控制，因此是關(guān)閉的（圖4-20a）。回油節(jié)流孔關(guān)閉時，銜鐵的鋼球通過閥彈簧壓在回油節(jié)流孔的座面上。閥控制室內(nèi)建立起共軌高壓，同樣的壓力也存在于噴油器的內(nèi)腔容積中。共軌壓力在控制柱塞端面上施加的力和噴油嘴彈簧力使針閥克服作用在其承壓面上的開啟力而處于關(guān)閉狀態(tài)。

2）噴油器打開（噴油開始）：

噴油器處于靜止?fàn)顟B(tài)時，一旦電磁線圈通入吸動電流，電磁線圈的吸力大于閥彈簧力，銜鐵就將回油節(jié)流孔打開（圖4-20b）。由于磁路的空隙較小，因此有可能在極短的時間內(nèi)，急劇升高的吸動電流轉(zhuǎn)換成較小的電磁閥保持電流。隨著回油節(jié)流孔的打開，燃油從閥控制室流入其上面的空腔，并經(jīng)回油通道返回油箱，使閥控制室內(nèi)的壓力下降，而進(jìn)油節(jié)流孔可防止壓力完全平衡，導(dǎo)致閥控制室內(nèi)的壓力小于噴油嘴內(nèi)腔容積中的壓力，從而針閥被打開，開始噴油。

針閥的開啟速度取決于進(jìn)、回油節(jié)流孔之間的流量差?？刂浦_(dá)到其上極限位置，并在該處固定在進(jìn)、回油節(jié)流孔之間的燃油墊上。此時噴油器完全被打開，燃油以近似共軌壓力噴入燃燒室。噴油器上的力分布大致等于開啟階段中的力分布。

3）噴油器關(guān)閉（噴油結(jié)束）：

如果電磁閥控制電流結(jié)束，則銜鐵在閥彈簧力的作用下向下將鋼球壓在閥座上，關(guān)閉回油節(jié)流孔。銜鐵被設(shè)計(jì)成由兩部分組合，雖然銜鐵盤由銜鐵銷帶著一起向下運(yùn)動，但它是壓著回位彈簧一起向下運(yùn)動的，因此銜鐵和鋼球的落座沒有較大的向下沖擊力。

由于回油節(jié)流孔的關(guān)閉，進(jìn)油節(jié)流孔的進(jìn)油又使控制室中建立起與共軌中相同的壓力，從而使作用在控制活塞上的力增加，再加上彈簧力，超過了噴油嘴內(nèi)腔容積中的液壓力，于是針閥關(guān)閉。

①任務(wù)

噴油嘴裝在共軌噴油器上，承擔(dān)著針閥體的功能。噴油嘴必須與柴油機(jī)進(jìn)行很好匹配。

噴油嘴的設(shè)計(jì)需同時考慮下列因素：噴油計(jì)量（噴油持續(xù)期和每度曲軸轉(zhuǎn)角的噴油量）、燃油準(zhǔn)備（油束數(shù)量、油束形狀和油束的霧化）及燃油在燃燒室內(nèi)的分布、對燃燒室密封。

②應(yīng)用

對裝用共軌噴油系統(tǒng)的直噴式柴油機(jī)，使用針閥直徑為4mm的P系列孔式噴油嘴。它有兩種型式：有壓力室式噴油嘴、無壓力室式噴油嘴。

③結(jié)構(gòu)

　　噴孔呈噴霧錐角布置（圖4-21），而噴孔數(shù)量與直徑取決于：噴油量、燃燒室形狀、燃燒室中的空氣渦流。

無論是對有壓力室式噴油嘴還是無壓力室式噴油嘴，都可將噴孔內(nèi)孔邊棱倒圓，其目的是：消除燃油中有磨刮作用的微粒引起的噴孔內(nèi)孔邊緣磨損、縮小噴油嘴流量偏差。

為了減少HC排放，針閥座下方充滿燃油的容積（壓力室）應(yīng)盡可能小，最好使用無壓力室式噴油嘴。

圖4-21 噴霧錐角

γ-噴油嘴傾斜角δ-噴霧錐角

④結(jié)構(gòu)型式

1）有壓力室式噴油嘴：

　　有壓力室式噴油嘴（圖4-22）的噴孔布置在壓力室中。噴油嘴頭部為圓形時，噴孔采用機(jī)械鉆孔方法或電火花方法加工，具體視設(shè)計(jì)而定。頭部為錐形的有壓力室式噴油嘴一般采用電火花方法加工。

圖4-22有壓力室的噴嘴

1-針閥 2-升程限位面 3-進(jìn)油孔 4-承壓凸肩 5-針閥桿部 6-噴油嘴頭部 7-噴油嘴體桿部

8-噴油嘴體肩胛面 9-盛油槽 10-針閥導(dǎo)向面 11-針閥體 12-定位銷孔 14-針閥承壓頂面

目前提供的有壓力室式噴油嘴的壓力室形狀有圓柱形壓力室和錐形壓力室。

帶圓柱形壓力室和球形頭部的有壓力室式噴油嘴，由一個圓柱形部分和一個半球形部分組成的壓力室形狀，在噴孔數(shù)量、噴孔長度和噴孔夾角方面具有高度的設(shè)計(jì)靈活性。噴油嘴頭部也呈半球形，從而保證能得到均勻的噴孔長度。

這種型式僅用于噴孔長度為0.6mm的噴油嘴。錐形頭部形狀由于壓力室與噴油嘴體座面間的壁厚較大而提高了頭部強(qiáng)度。

與帶圓柱形壓力室的噴油嘴相比，帶錐形壓力室噴油嘴的壓力室容積較小，其容積處于無壓力室式噴油嘴和圓柱形壓力室噴油嘴之間。為了得到均勻的頭部壁厚，頭部相應(yīng)于壓力室也設(shè)計(jì)成錐形。

2）無壓力室式噴油嘴：

為了使壓力室容積最小，從而使HC排放最少，噴孔起端位于針閥體的錐形座面中，并在噴油嘴關(guān)閉時被針閥封住。這樣，壓力室與燃燒室之間沒有直接連接（如圖4-23所示），與有壓力室式噴油嘴相比，壓力室容積要小得多。