现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术,在质量、噪声、烟度等方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平,而且比汽油机更环保。目前国外轻型汽车使用柴油机日益普遍,奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的乘用车车型柴油机电控高压共轨燃油喷射技术涉及电控、高压、共轨3种技术。 电控是指燃油喷射系统由柴油机ECU控制,ECU对每个喷油器的喷油量。 喷油时刻进行精确控制,能使柴油机的燃油经济性和动力性达到最佳的平衡。传统柴油机由机械控制,控制精度无法得到保障。 高压是指喷油系统压力比传统柴油机要高出2倍多,最多能达到200MPa,压力大、雾化好、燃烧充分,从而提高了动力性,最终达到节油的目的。 共轨技术是指在高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。由高压油泵把高压燃油输送到共轨管,通过对共轨管内的油压实现精确控制,使高压油管压力大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化,使柴油机运转更加平顺,从而优化柴油机综合性能。传统柴油机由各缸各自喷油,喷油量和压力不一样,运转不均匀,造成燃烧不平稳,噪声大,油耗高。
1.柴油机电控高压共轨燃油喷射系统的组成与原理。
柴油机电控高压共轨燃油喷射系统的组成如图1-20所示,它主要由燃油供给系统和电子控制系统两大部分组成。
(1)燃油供给系统。
燃油供给系统包括低压供油部分和高压供油部分,低压供油部分主要由油箱、输油泵、燃油滤清器、低压油管等部分组成,其主要作用是向高压油泵输送足够的燃油;高压供油部分主要由高压油泵、调压阀、节流阀共轨管、电控喷油器、高压油管等组成,其主要作用是向各个电控喷油器输送高压油。
(2)电子控制系统。
电子控制系统主要由ECU和相应的传感器、执行器组成,ECU是控制系统的核心,它借助传感器和数据导线获取驾驶员的要求以及柴油机
和车辆的实时工况信息,对这些信息按照预设程序进行处理,向执行器发出相应的控制和调节指令,对柴油机的运转进行控制和调节输油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口,由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨管内,再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。
2柴油机电控高压共轨燃油喷射系统的特点。
柴油机电控高压共轨燃油喷射系统集计算机技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身,不仅能达到较高的喷射压力,实现喷油压力和喷油量的控制,而且还能实现预喷射和分段喷射,从而优化喷油特性,节省燃油消耗,降低废气有害物质的排放。柴油机电控高压共轨燃油喷射系统具有以下特点。
①采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀,使得喷油过程的控制十分方便,并且可控参数多,利于柴油机燃烧过程的全程优化。
②采用共轨方式供油,喷油系统压力波动小,各喷油器间相互影响小,喷射压力控制精度高,喷油量控制准确。
③高速电磁开关阀频率高,控制灵活,使得喷油系统的喷射压力可调范围大,可方便实现预喷射等功能,为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放提供了有效手段。
④系统结构移植方便,适用范围广,尤其是与目前的小型、中型和重型柴油机均能很好匹配,因而市场前景广阔。
⑤可独立地柔性控制喷油正时,配合高的喷油压力,同时将NO和微粒控制在较小范围内,以满足排放要求综上所述,电控高压共轨燃油喷射技术有助于减少柴油机有害废气的排放量并且有降低燃油消耗、提高动力输出等方面的综合性能,是柴油机今后重点应用的燃油喷射技术。
