柴油機高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)介紹

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1、柴油機高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)介紹摘要：傳統(tǒng)機械發(fā)動機的噴油系統(tǒng)憑借其可靠性、易維護性一直在不斷地發(fā)展和使用。進入21世紀以來，隨著人們對能源、環(huán)保的意識和要求日益提高，傳統(tǒng)發(fā)動機的脈動噴油系統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代發(fā)動機的要求。因此，現(xiàn)代發(fā)動機的共軌燃油噴射技術(shù)在避免了傳統(tǒng)發(fā)動機缺點的基礎(chǔ)上，得到了快速的發(fā)展，已經(jīng)成為燃油噴射的主要發(fā)展趨勢。為了更好的對高壓共軌電控發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的理解，現(xiàn)對高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)進行系統(tǒng)的介紹。1引言隨著世界各國工程機械、運輸車輛等數(shù)量增加，柴油機排放的尾氣已經(jīng)成為對地球環(huán)境的主要污染原因之一，如何采取

2、措施保護人類賴以生存的地球環(huán)境已是當務(wù)之急。我國從八十年代起相應(yīng)制訂了有關(guān)的標準，將環(huán)境保護作為大事來抓。與此同時，世界各國也已開始尋找和探究其他方法和采取其他有效的技術(shù)措施主動地減少和控制污染物的排放。共軌式電控燃油噴射技術(shù)正是從眾多方法和措施中脫穎而出的一項較為成功的控制柴油機污染排放的新技術(shù)。2高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)發(fā)展過程20世紀40年代電控共軌燃油噴射技術(shù)首先在航空發(fā)動機上應(yīng)用，20世紀50年代在賽車發(fā)動機上廣泛應(yīng)用。20世紀90年代，柴油機的電控供油系統(tǒng)開始在實際應(yīng)用中大量使用。主要有日本電裝公司和豐田汽車公司ECD-U2系統(tǒng)

3、、博世公司和D-C公司電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)。國外在柴油機電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)方面的研究開展得較早而且比較深入，有多種共軌系統(tǒng)已經(jīng)投產(chǎn)，并與整車進行了匹配應(yīng)用。日本電裝公司的ECD-U2系統(tǒng)是電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的典型代表，該系統(tǒng)還能實現(xiàn)預噴射和靴型噴射。共軌噴射的發(fā)展大體經(jīng)歷了3個階段，如表1所示。從表1中可以看出：共軌噴射的最高噴射壓力在不斷提高，這樣對于噴射品質(zhì)的提高有著重要的意義。壓力越高，燃料霧化越好，顆粒越小越均勻，燃燒越充分，經(jīng)濟性、動力性和排放性均好，但這對噴射系統(tǒng)的要求也越高；噴射的次數(shù)不斷增加，可以實現(xiàn)滿足發(fā)動機

4、燃燒和排放的多次噴射，可以控制燃燒的不同階段噴油量和噴油速率，使燃燒更充分，熱效率提高；在最小穩(wěn)定噴射量上，3個階段的每次的噴射量在下降，這說明每次噴射時候可以使噴射更均勻、更細密，噴油和斷油更干脆，反應(yīng)靈敏，響應(yīng)特性好，這樣有利于燃燒，減少積炭的產(chǎn)生。-12-3高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)的組成及主要零部件介紹　　　圖1為高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)的基本組成圖。它主要由電控單元、高壓油泵、共軌管、電控噴油器以及各種傳感器等組成。低壓燃油泵將燃油輸入高壓油泵，高壓油泵將燃油加壓送入高壓油軌，高壓油軌中的壓力由電控單元根據(jù)油軌壓力傳感器測量的油軌壓

5、力以及需要進行調(diào)節(jié)，高壓油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過高壓油管，根據(jù)機器的運行狀態(tài)，由電控單元從預設(shè)的map圖中確定合適的噴油定時、噴油持續(xù)期由電液控制的電子噴油器將燃油噴入氣缸。3、1高壓油泵　　高壓油泵的供油量的設(shè)計準則是必須保證在任何情況下的柴油機的噴油量與控制油量之和的需求以及起動和加速時的油量變化的需求。由于共軌系統(tǒng)中噴油壓力的產(chǎn)生與燃油噴射過程無關(guān)，且噴油正時也不由高壓油泵的凸輪來保證，因此高壓油泵的壓油凸輪可以按照峰值扭矩最低、接觸應(yīng)力最小和最耐磨的設(shè)計原則來設(shè)計凸輪?！　osch公司采用由柴油機驅(qū)動的三缸徑向柱塞泵來產(chǎn)生高達135Mpa

6、的壓力。該高壓油泵在每個壓油單元中采用了多個壓油凸輪，使其峰值扭矩降低為傳統(tǒng)高壓油泵的1/9，負荷也比較均勻，降低了運行噪聲。該系統(tǒng)中高壓共軌腔中的壓力的控制是通過對共軌腔中燃油的放泄來實現(xiàn)的，為了減小功率損耗，在噴油量較小的情況下，將關(guān)閉三缸徑向柱塞泵中的一個壓油單元使供油量減少?！　∪针娧b公司采用了一個三作用凸輪的直列泵來產(chǎn)生高壓，如圖2所示。該高壓油泵對油量的控制采用了控制低壓燃油有效進油量的方法，其基本原理如圖3所示。-12-　　a柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔；　　b柱塞上行，但控制閥中尚未通電，處于開啟狀態(tài)，低

7、壓燃油經(jīng)控制閥流回低壓腔；-12-　　c在達到供油量定時時，控制閥通電，使之關(guān)閉，回流油路被切斷，柱塞腔中的燃油被壓縮，燃油經(jīng)出油閥進入高壓油軌。利用控制閥關(guān)閉時間的不同，控制進入高壓油軌的油量的多少，從而達到控制高壓油軌壓力的目的；　　d凸輪經(jīng)過最大升程后，柱塞進入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低，出油閥關(guān)閉，停止供油，這時控制閥停止供電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油進入柱塞腔進入下一個循環(huán)?！　≡摲椒ㄊ垢邏河捅貌划a(chǎn)生額外的功率消耗，但需要確定控制脈沖的寬度和控制脈沖與高壓油泵凸輪的相位關(guān)系，控制系統(tǒng)比較復雜。3、2共軌管　　共軌管將供油泵提供的高

8、壓燃油分配到各噴油器中，起蓄壓器的作用，ECD-U2系統(tǒng)的供軌管如圖4所示。它的容積應(yīng)削減高壓油泵的供油壓力波動和每個噴油器由噴油過程引起的壓力震蕩，使高壓油軌中的壓力波動控制在