在大多(duō)數的(de)商用車上我們(men)都能夠看見柴油發(fā)動機的身(shēn)影,而其中高壓(yā)共軌技術又(yòu)是近幾年(nián)在柴油機上配置頻(pín)率最高的(de)部件,今天小編就給大家介(jiè)紹一下(xià)有關高(gāo)壓
如(rú)今,在大多數的商用車上我(wǒ)們都(dōu)能夠(gòu)看見柴油發動機(jī)的身影,而其中高壓(yā)共軌技術又是近幾年在柴油機上配置頻率最高的部件,今(jīn)天小編就給大家介紹一下有關高壓共軌柴油機的技術特點。
首先我們先(xiān)來說說柴油機的特(tè)性。
為什麽商用車特別是卡車裝配的幾乎都是柴油機呢?原因很簡單,汽(qì)油的熱(rè)值為44000KJ/kg而柴油的熱值達到了46040KJ/kg,相同質量的情況下柴油的能量爆發要大於汽油。一般同等排量的柴油(yóu)機與汽油機相比油耗要低百分之三(sān)十左右,主(zhǔ)要原因還是柴油機采用了壓燃式工作原理,而且柴油機的壓縮比(bǐ)例越高其熱效率越(yuè)高,輸(shū)出的扭矩就越大。柴油機(jī)也因它燃料和工作方式的特殊性使(shǐ)得一氧化碳、碳氫化合物和二氧化碳的排放量極低,但在氮氧(yǎng)化合物(NOx)排(pái)放控製和顆粒物(PM)抑製方麵要比汽油機的(de)處理方式更加複雜。
柴油機(jī)的噴射控製(zhì)係統是柴油機最(zuì)為(wéi)核心(xīn)的部位,隨著(zhe)人們逐漸認識(shí)到顆粒物(PM)對環境帶來的危害,指定的排放標準法規日趨嚴格,柴油機的噴射係統的改進更加受到重視。柴油機噴射係統經曆了機械和電控兩大時代。電控時代的柴油機噴射(shè)係統又可分為“位置控製式”、“時間控製式”和“時間壓力控製式”。
電控(kòng)柴油機不再依(yī)靠(kào)駕駛員的油門深淺來控製機械泵的噴油量而是依托(tuō)發(fā)動機ECU來處理(lǐ)整機信(xìn)息,ECU會實時監測發動機整機的實時狀況並且根據油門踏板的位置來調整噴油時間和噴油(yóu)量(liàng)。如今(jīn)柴油機(jī)廣泛使用都是第(dì)三代“時間壓力控製式”噴油係統,也(yě)就是高壓共軌。
說到噴(pēn)油係(xì)統大家不約而同會想到德(dé)國的博(bó)世。博世作為世界頂尖的發動機噴(pēn)油係統研發(fā)公司,高壓共軌係統和其他的電控噴射係統的應用十分廣泛,質量也深入人心。但誰又曾想到過(guò)高壓共軌技術實際(jì)上是(shì)日本(běn)的電裝公司率先研發的,所以接下(xià)來我們就先來簡單的介紹一下高壓共軌的曆史。
進入20世紀90年代(dài),各國相(xiàng)繼製定了嚴(yán)格的柴油(yóu)機排放法規。為滿足柴油機增效減排的需(xū)求,電裝公司在1991年發(fā)表了ECD-U2高壓共軌柴油機研究論文,並於同(tóng)年開始研發(fā)高(gāo)壓共軌噴油技術。1995年德國(guó)的博(bó)世推出了轎車使(shǐ)用的高壓共軌係統,從此博世開始了高壓共軌噴油係統的發展。目前世界上應(yīng)用的(de)比較廣泛的高壓共軌技術有博世的EDC,電裝的ECD和德爾福的DCR。
高(gāo)壓共軌技術顧名思義就是提供更高的噴油的壓力,從而使得柴油(yóu)達到最佳霧化效(xiào)果(guǒ)與空氣混合更(gèng)加充分,提高柴油的(de)燃燒效(xiào)率。如今博世的電控柴油噴(pēn)射器已經發(fā)展到第四代(dài),噴油壓力從第一代的(de)135Mpa一直提高到當今(jīn)的220Mpa。
共軌係統則是(shì)將燃油通過共軌管均勻的分配到各個噴油器上,噴油器通過ECU的精(jīng)確計算來達(dá)到最佳的噴油效果,也使得柴油(yóu)機工作的平順程度大大提高。以上的工作過程與傳統機(jī)械泵供(gòng)油發動機依靠發動機轉(zhuǎn)速完(wán)全(quán)不同,一切均依靠噴油器上的柱塞式高壓泵產生(shēng)壓力。
高壓共軌柴油機的電控係統主要由三個部分組成:傳感(gǎn)器 、控製器和執行機構,這三個結構密不可分。
傳感器將實時車速(sù)、凸輪軸位置、曲軸位置與轉速、油溫、進氣溫度、進(jìn)氣壓力、冷卻(què)液溫度和油(yóu)門踏板位置實時反(fǎn)饋到控(kòng)製單元,控製單元(yuán)再通過事先寫入ECU的程序(xù)進行計算,並將數據送到各大執行機構,包括噴油嘴,高低壓油泵(bèng)等。執行機構根據控製器輸送過來的指令對電磁閥(fá)進行控(kòng)製進行準確(què)噴油(yóu)。不僅如此執行器還控(kòng)製著EGR閥,保證柴油機的排放能夠(gòu)達到規定水(shuǐ)平。
介紹完電控(kòng)係(xì)統我們再來看(kàn)看發動機(jī)的“血管”——油路。高壓共軌柴油發動(dòng)機的油路可以籠統的分為兩大類:低壓油路和高壓油(yóu)路。
低壓(yā)油路由油箱、輸油泵、燃(rán)油濾清器和低壓油管等部分(fèn)組成,主要作用是向高壓油泵供(gòng)應燃油。高壓油路由(yóu)高壓油泵、共軌(guǐ)管、限壓閥、噴油器(qì)和輸送燃油的高壓油管構成。而高壓油路的作(zuò)用不僅僅是噴油,還要起到高(gāo)壓燃油儲存,燃油分配的作用。上述兩個輸(shū)油部分都是高壓(yā)共軌柴油(yóu)機不可或缺(quē)的的一(yī)部(bù)分。
斯(sī)堪尼亞研發的XPI超高壓(yā)燃油噴射係統是目前世界上應用最廣泛的一(yī)種(zhǒng),國內的康明斯的(de)ISG、ISZ和歐美國家使用的康明斯ISX發動機均(jun1)使用的是(shì)斯堪尼亞(yà)的XPI技術。
電控高壓共軌柴(chái)油機不僅僅是基於常規直接噴射柴油(yóu)機上改進,還結(jié)合了預噴射技術的噴油係統。預噴射技術是在(zài)發動機(jī)主噴(pēn)射(shè)前預先將一部分的燃油噴入發動機氣缸,使得這一部分燃油(yóu)在發動機內預先與空氣混合燃燒,縮短了主噴射燃油的燃燒延遲性。預噴射使得(dé)發動(dòng)機氣缸內的工作壓力升高峰值壓力下降(jiàng),整機運作起來會(huì)比較平緩。但目前共軌係統已經發展到第四代,使用同軸可變噴油器,取消了(le)預噴射過程。
高壓共軌柴油機主要特點還是在於噴油正時和燃油計(jì)量兩個(gè)部(bù)分是完(wán)全分開的,油壓(yā)控製和噴油過程均由ECU控製,油門踏板隻是起到一個發號施令的作(zuò)用,並不能對發動機(jī)噴油起到一個關鍵性的控(kòng)製作用。噴油器可根據發動機實時,工況來調整噴油壓力,時間,並達到高精度的油量噴射,最大化的降低燃油損耗(hào)。與渦輪增(zēng)壓和EGR以及後處理係統相結合應用,能最大化的減少氮氧化合物(NOx)和顆粒物(PM)的排放。隨著增效減排的理念深入貫(guàn)徹(chè),柴油機發展趨勢中高壓共軌必定會成為一種主流。