淺析柴油機(jī)高壓共軌電噴技術(shù).pdf

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1、四川省汽車工程學(xué)會(huì)成都市汽車工程學(xué)會(huì)四川省第九屆（2009年）汽車學(xué)術(shù)交流年會(huì)淺析柴油機(jī)高壓共軌電噴技術(shù)胡世宇四川教育學(xué)院汽車應(yīng)用技術(shù)學(xué)院摘要：在無數(shù)工程技術(shù)人員辛勤的探索和追逐下，柴油機(jī)技術(shù)得到了不斷地開拓和創(chuàng)新，爆發(fā)了一個(gè)接一個(gè)耀眼的輝煌。使柴油機(jī)顯示了它強(qiáng)大的生命力?，F(xiàn)在100%的重型車和近30%的乘用車都是使用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，目前柴油機(jī)在汽車、船舶和其它工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。不懈的開拓與創(chuàng)新使柴油機(jī)的供油系統(tǒng)經(jīng)歷了幾次重大的變革。目前已發(fā)展到高壓共軌電控噴射技術(shù)階段。本文將對(duì)柴油機(jī)在

2、高壓共軌電控噴射技術(shù)方面的發(fā)展進(jìn)行淺析。關(guān)鍵詞：高壓共軌、電控噴射、噴油量控制、噴射正時(shí)控制、噴射率控制、預(yù)噴、主噴。引言柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，都是將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種裝置。轉(zhuǎn)換的方式也都是將燃油和空氣在氣缸內(nèi)燃燒釋放熱量，使氣體膨脹推動(dòng)活塞做功。所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)也都叫做內(nèi)燃機(jī)或熱機(jī)。在這個(gè)過程中，燃油以什么樣的方式進(jìn)入氣缸？怎樣才能使燃油和空氣充分混合？充分燃燒？它直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，燃油經(jīng)濟(jì)性能和環(huán)保性能。這也是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不斷追求和挖掘的一個(gè)十分重要的內(nèi)容。高

3、壓共軌電噴柴油機(jī)的燃油噴射是一個(gè)很復(fù)雜的機(jī)械、液壓、電子系統(tǒng)的聯(lián)合做業(yè)。要適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下的需求，在進(jìn)入氣缸之前燃油必須經(jīng)過加壓，并在準(zhǔn)確的時(shí)間以一定的速率分別噴射到每一個(gè)氣缸內(nèi)，它是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？它有什么樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)呢？一、電噴柴油系統(tǒng)的發(fā)展及類型自從1892年狄塞爾發(fā)明了柴油壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)以后，無數(shù)工程技術(shù)人員前仆后繼，以永遠(yuǎn)面向未來的高度責(zé)任感去發(fā)現(xiàn)和探索時(shí)代需求，在他們辛勤的探索和追逐下，柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)得到了不斷地開拓創(chuàng)新。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)走進(jìn)了電子時(shí)代，使柴油機(jī)顯

4、示了它強(qiáng)大的生命力。二十世紀(jì)七十年代博世公司把電控汽油機(jī)噴射技術(shù)應(yīng)用到柴油機(jī)上，從而使柴油機(jī)的發(fā)展和使用進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元。從此柴油機(jī)進(jìn)入了電子時(shí)代，它們的燃油系統(tǒng)完全在計(jì)算機(jī)的掌控下進(jìn)行工作。計(jì)算機(jī)技術(shù)在不斷的發(fā)展，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)也在不斷的發(fā)展。目前按其結(jié)構(gòu)電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可分為三種類型：即電控噴油泵型、電控泵噴嘴型和高壓共軌電噴型。后兩種技術(shù)是現(xiàn)在最主要的柴油機(jī)電控噴射技術(shù)。1、電控噴油泵型二十世紀(jì)七十年代，博世公司在本公司生產(chǎn)的VE分配式噴油泵(VE－VerteilerEinspritz-德語

5、)上實(shí)施了電控技術(shù),于是電控噴油泵型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)就這樣旦生了。柴油機(jī)電控噴油泵型供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖它還是由高壓燃油泵向噴油嘴順序供油，但噴油正時(shí)和噴油量就是由ECU控制了。ECU根據(jù)傳感器信號(hào)操控噴油正時(shí)控制閥（TCV）改變正時(shí)活塞兩邊的燃油壓力以實(shí)現(xiàn)噴油時(shí)刻的變化。噴油量的控制也是ECU根據(jù)傳感器信號(hào)操控油量控316四川省汽車工程學(xué)會(huì)成都市汽車工程學(xué)會(huì)四川省第九屆（2009年）汽車學(xué)術(shù)交流年會(huì)制閥（SPV）改變注塞的有效行程來實(shí)現(xiàn)的。它曾經(jīng)一度得到了很大的應(yīng)用和發(fā)展，后來因高壓共軌電控噴射技術(shù)的出現(xiàn)逐漸

6、處于劣勢(shì)，目前也沒有廠家生產(chǎn)了，處于淘汰的境地。2、電控泵噴嘴型電控泵噴嘴型是在機(jī)械型泵噴嘴柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)的電控技術(shù)。它的每個(gè)氣缸都有一個(gè)由凸輪軸驅(qū)動(dòng)的小型高壓燃油泵，因此每個(gè)氣缸的燃油噴射是獨(dú)立完成的。噴油時(shí)刻和噴油量是由ECU操控電磁閥分別控制各缸燃油噴射泵的進(jìn)油量來實(shí)現(xiàn)的。電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力非常高，可以達(dá)到205Mpa，并且泵和噴嘴裝在一起，所以只需要很短的高壓油引導(dǎo)部分，泵噴嘴系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)很小的預(yù)噴量，其噴油特性是三角形的，并采用了分段式預(yù)噴射，這很符合發(fā)動(dòng)機(jī)的要求(大眾公司的TDI發(fā)

7、動(dòng)機(jī)就是使用這種技術(shù))。不足之處是電控泵噴嘴技術(shù)的噴油壓力受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響。電控泵噴嘴的結(jié)構(gòu)國內(nèi)生產(chǎn)的1.9TDI的寶來轎車就是采用的電控泵噴嘴技術(shù)，它的最高噴射壓力可達(dá)到180Mpa。泵噴嘴供油技術(shù)雖好，但燃油壓力不能保持恒定，隨著排放控制的更加苛刻，就需要既高而又恒定的柴油噴射壓力和更完善的電子控制系統(tǒng)，于是眾多制造商就把優(yōu)點(diǎn)更多的高壓共軌電噴技術(shù)作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。3、高壓共軌電控噴射型1997年，博世公司與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了共軌柴油噴射系統(tǒng)(CommonRailSystem)。使柴油機(jī)

8、技術(shù)有了飛躍性的發(fā)展，掀開柴油動(dòng)力的新篇章。它類似于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的直噴系統(tǒng)，電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油器，只不過油軌內(nèi)的燃油壓力高了10－20倍。柴油共軌系統(tǒng)已開發(fā)了3代。第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導(dǎo)致能量的浪費(fèi)和很高的燃油溫度。第二代可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)需求而改變共軌內(nèi)的柴油壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。預(yù)噴射降低了發(fā)動(dòng)機(jī)噪音：在主噴射之前百萬分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進(jìn)了氣缸壓燃，預(yù)加熱燃燒室。預(yù)熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不