在大多數的商用車上我們都能夠看(kàn)見柴油發(fā)動機的身影,而其中高壓共軌技術又是近幾年在柴油機上配置(zhì)頻率(lǜ)最高的部件,今天(tiān)小編就(jiù)給大家介紹一下有關高壓
如今,在大多(duō)數的商(shāng)用車(chē)上我們都能夠看見柴油發動機(jī)的身影,而其中高壓共軌技術又(yòu)是近幾年在柴油機上配置頻率最高的部件,今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(wǒ)們先來說(shuō)說柴油機的特性。
為什麽商用車(chē)特別是卡車裝配的幾乎都是柴(chái)油機呢?原因很簡單,汽油的熱(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(pái)量的柴油機與(yǔ)汽油機相(xiàng)比油耗要低百分之三十左右,主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例越高其熱效率越(yuè)高,輸出的(de)扭矩就越大。柴油機也因它燃料(liào)和工作方式的(de)特殊性(xìng)使得一氧(yǎng)化碳、碳氫化合物和二氧化(huà)碳的排放量極(jí)低,但在氮氧化合物(NOx)排放控製和顆粒物(PM)抑製方(fāng)麵要(yào)比汽(qì)油(yóu)機的處理方式更加複雜。
柴油機的噴射控製係統是柴油(yóu)機最為核心的部位,隨著人們逐漸認識到顆粒物(PM)對環(huán)境帶來(lái)的危害,指定(dìng)的排放標準法規日趨嚴格,柴油機(jī)的噴射係統的改進更加受到重(chóng)視(shì)。柴(chái)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”。
電控柴油機(jī)不(bú)再依靠駕(jià)駛員的油門深淺來控製機械泵的噴油量而是依托發動(dòng)機ECU來處理整機信息,ECU會實時監測發動機整(zhěng)機的實時狀況並且根(gēn)據油門踏板的(de)位置來調整噴油時間和噴油量。如(rú)今柴油機廣泛使用都是(shì)第三代“時間(jiān)壓力(lì)控製式”噴油係統,也就是高壓(yā)共軌。
說(shuō)到噴油係統大家不(bú)約而同會想到(dào)德(dé)國(guó)的博世。博世作(zuò)為世界頂尖的發動機噴油係統研發公司,高壓共軌係統和其(qí)他的電控噴射係統的(de)應用十(shí)分廣泛(fàn),質量也(yě)深入人心。但誰又曾想到過高壓共軌技術實(shí)際上是日本的電裝公司率先研發的,所(suǒ)以接下來我們就先(xiān)來簡單的介紹一下(xià)高壓共軌的曆史。
進入20世紀90年代,各國相繼製(zhì)定了嚴格的柴油機排放法規(guī)。為滿足柴油機(jī)增效減排的需求,電裝公司在1991年發表了ECD-U2高壓共軌柴(chái)油機研究論文,並於同年開始研發高壓共軌噴油技術。1995年德國的博世推出了轎車使用的高壓共(gòng)軌係統,從此博世開始了高壓共軌噴油係統的發展。目(mù)前世(shì)界上應用的比較廣泛的高壓共(gòng)軌技術有博世的(de)EDC,電(diàn)裝的ECD和(hé)德爾福的DCR。
高壓共軌技術顧(gù)名思義(yì)就是提供更高的噴油的壓力,從而使得柴油(yóu)達到最(zuì)佳霧化效果與空氣混合(hé)更加充分,提高柴油的燃燒效率。如今博世(shì)的電控柴油噴射器已經發展(zhǎn)到第四代,噴油壓力(lì)從第一(yī)代的135Mpa一直(zhí)提高到當(dāng)今的220Mpa。
共軌係統則是將(jiāng)燃油通過共軌管均勻的(de)分配到(dào)各個噴油器(qì)上,噴油器通過ECU的精確計算來達到最佳的噴油效果,也(yě)使得柴油機工作的平順程度大大提高(gāo)。以上的工作(zuò)過(guò)程與傳統機械泵供油發動機依靠發動機轉速完全(quán)不同,一切均依靠噴(pēn)油(yóu)器上的柱(zhù)塞式高壓泵產生壓力。
高壓共軌柴油機的電控係統主要由三個部(bù)分組成:傳感器 、控製(zhì)器和執行機構,這三個結構密不可分。
傳感器將實時(shí)車速、凸輪軸(zhóu)位置、曲軸位置與轉(zhuǎn)速、油溫、進氣溫度、進氣壓力、冷卻液溫度(dù)和油門踏板位置實時反饋(kuì)到控製單元,控製單元再通過事先(xiān)寫入ECU的程序進行計算,並將數據(jù)送(sòng)到各大(dà)執行機構,包(bāo)括噴油嘴,高低壓油泵(bèng)等。執行機構根(gēn)據控製器輸送過(guò)來的指令對電磁閥進行(háng)控製進行準確噴油。不僅如此執行器還控製著EGR閥,保證(zhèng)柴油(yóu)機的(de)排放能(néng)夠達到規(guī)定水平。
介紹完電控係統我們再來看看發動機的“血管”——油路。高(gāo)壓共軌柴油發動機(jī)的油(yóu)路可以籠統的分為(wéi)兩大類(lèi):低(dī)壓油路和高壓油路。
低(dī)壓油路由(yóu)油箱、輸油泵、燃油濾清器和低壓油管等部分組成,主要(yào)作(zuò)用是向(xiàng)高壓油泵(bèng)供(gòng)應燃油。高壓油路由高壓油泵、共軌管、限壓閥、噴油器和輸送燃油的高壓油管構成(chéng)。而高壓油路的作(zuò)用不僅僅是噴油,還要起到高壓燃油儲存,燃油(yóu)分配的作用。上(shàng)述兩個輸油部(bù)分都是高壓共(gòng)軌柴油機不可或缺的的一部分(fèn)。
斯堪尼亞研發的XPI超高壓燃油噴射係統是目前世界上應用最廣泛的一種,國內的康明斯的ISG、ISZ和歐(ōu)美(měi)國家使用的康明斯ISX發動機均使用的是斯(sī)堪尼亞的XPI技術。
電控高壓共軌柴油機不僅僅是基於常規直接噴射柴油機上改進,還結合了預噴射技術的噴油係統。預噴射技術(shù)是在發動機(jī)主噴射(shè)前預先將一部分的燃油(yóu)噴入發動機氣缸,使得這一部分燃油在發動機內預先(xiān)與空(kōng)氣混合燃燒,縮短了主噴(pēn)射(shè)燃油的燃燒延遲性。預噴射(shè)使得發動機(jī)氣缸(gāng)內的工作壓(yā)力升高峰值壓力下降,整機(jī)運作起來會比較平緩。但目前共軌係統已經發展到第(dì)四代,使用同軸可變噴油器,取(qǔ)消了預(yù)噴射過(guò)程。
高壓共軌(guǐ)柴油(yóu)機主(zhǔ)要特點(diǎn)還是在於(yú)噴油正時和燃(rán)油計量兩個部分是完全(quán)分開的,油壓控製和噴油過(guò)程均由ECU控製(zhì),油門踏板(bǎn)隻是起到一(yī)個發號施令的作用,並不能(néng)對發動機噴(pēn)油起(qǐ)到一(yī)個關鍵性的控製作用。噴油器(qì)可根據發動機實時,工況來調整噴油壓力,時間,並達到高(gāo)精度的油量噴射(shè),最大化的降低燃油損耗。與渦輪增壓和EGR以及後處理係統相結合應用,能最(zuì)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徹,柴油機發(fā)展趨勢中(zhōng)高壓共(gòng)軌必定(dìng)會(huì)成為一種主流。