在大(dà)多數的商用車上(shàng)我們都能夠看見柴油發動機的身影,而其中高壓共軌技術(shù)又是(shì)近幾年在柴油機(jī)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
如今,在大(dà)多數的商用車上我們都能夠看見柴油發動機的身影,而其中高壓(yā)共軌技(jì)術又是近幾年在柴油機上配置(zhì)頻率最高的部件,今天(tiān)小編就(jiù)給大(dà)家介紹一下有關高壓共軌柴油機的技術特點。
首先我們先來說說柴油機的特性。
為什麽商(shāng)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(yóu)的熱值(zhí)為44000KJ/kg而柴油的熱值達到了(le)46040KJ/kg,相同質量的情況下柴(chái)油的(de)能量爆發(fā)要(yào)大於汽油。一般同等排量的柴油機與汽油機相比油(yóu)耗要(yào)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(jī)的壓縮比例越高其熱效率越高,輸出(chū)的扭矩(jǔ)就越大。柴油機也因它燃料和工作方式的特殊性使得一氧化碳、碳氫化合物(wù)和二(èr)氧化碳的排放量極低,但在氮氧(yǎng)化合物(NOx)排(pái)放(fàng)控製和顆粒物(PM)抑製方(fāng)麵要比汽油機的(de)處理方式更加複雜(zá)。
柴油(yóu)機的噴射控製係統是柴油機最為核心的(de)部位,隨(suí)著人們逐漸認識(shí)到顆粒(lì)物(wù)(PM)對環境帶來(lái)的危害,指定的排放標準(zhǔn)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(pēn)射係統經(jīng)曆了機械和電控兩大時代。電控時代的柴油機(jī)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”。
電控柴油機不再依靠駕駛員的油門深(shēn)淺(qiǎn)來控製機械泵的噴油量而是依托發動機ECU來處理整(zhěng)機信息,ECU會實時監測發動機整機(jī)的實時狀況並且根據油門踏板(bǎn)的位置(zhì)來調整噴油時間和噴油量(liàng)。如今柴油機廣泛使用都是第三代“時間壓(yā)力控製式(shì)”噴油係統,也就(jiù)是高壓共軌。
說到噴油係(xì)統大家不約而同(tóng)會想到德國的博(bó)世。博世作為世(shì)界頂尖的發動機噴油係統研發(fā)公司,高壓共軌係統和其他(tā)的電控噴射係統的應用十分廣泛,質量也深入人(rén)心。但(dàn)誰又曾想到過高壓共軌技術實際上是(shì)日本(běn)的電裝公司(sī)率先研發的,所(suǒ)以接(jiē)下來我們就先來簡單的(de)介紹一下高壓共軌的曆史。
進入(rù)20世紀90年代(dài),各(gè)國相繼製(zhì)定了(le)嚴格的柴油機排放法規。為(wéi)滿足柴油機增效減排的需求(qiú),電裝公司在1991年發表(biǎo)了ECD-U2高壓共軌柴油機研究論文,並於同年開始研發高壓共(gòng)軌噴油技術。1995年德國的博世推出了轎(jiào)車使用的高壓共軌係統,從此博世開始了高壓共(gòng)軌噴油係統的發展。目前世界上應用的比較廣泛的高壓共軌技術有博世的EDC,電(diàn)裝的ECD和德爾福(fú)的DCR。
高壓共(gòng)軌技(jì)術顧名思義就是提供更高的噴(pēn)油的壓力,從(cóng)而使得柴油達(dá)到最佳霧(wù)化效果與空氣混合更加充分,提高柴油(yóu)的燃(rán)燒效率。如今博世的電控(kòng)柴油(yóu)噴射器已經發展到第四代(dài),噴油壓力從第一代的135Mpa一直提高到當今的220Mpa。
共軌係統則是將燃(rán)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(de)精(jīng)確計算(suàn)來達到(dào)最佳的噴油效果,也使得柴油機工作的平順程度大大提高。以上的工作過程與傳統機械泵供油發動(dòng)機依靠發動機轉(zhuǎn)速(sù)完全不同,一切均依靠噴油器上的柱塞式高壓泵(bèng)產生壓力。
高壓共(gòng)軌柴油機的電控係統主要由三個部分組成:傳感器 、控製器和執行機構,這三個結構密(mì)不可分。
傳感器將(jiāng)實時車速(sù)、凸輪軸位置、曲軸位置(zhì)與轉速、油溫、進氣溫度、進氣壓力、冷卻液溫度和油(yóu)門踏板位置實時反饋到控製單(dān)元,控製單元再通過事先寫入ECU的程序(xù)進行計算,並將(jiāng)數據送到各(gè)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進行控製進行準確噴油。不僅如此執行器還控製(zhì)著EGR閥,保證柴油機的排放能夠(gòu)達到規(guī)定水平(píng)。
介紹完電控係統我們再來看看發動機的“血管(guǎn)”——油(yóu)路。高(gāo)壓共軌柴油(yóu)發動機的油路可以籠統的分為兩大類:低壓油路和高壓油路。
低壓油(yóu)路由油箱、輸油泵、燃油濾清器和低壓油管等部分組成,主要作用是向高壓油泵供應燃油(yóu)。高壓油路由高壓油泵、共(gòng)軌管、限壓閥、噴油器和輸送燃油的高壓油管構成。而高壓油路的作用不僅僅是噴油,還要起(qǐ)到高壓燃油儲(chǔ)存,燃油分配的作用。上述兩個輸油部分(fèn)都(dōu)是高壓共軌柴油(yóu)機不可或缺的的一部分。
斯堪(kān)尼亞研發的XPI超高(gāo)壓燃油(yóu)噴射係統是目(mù)前世界上應用最廣泛的一種,國內的康明斯(sī)的ISG、ISZ和歐(ōu)美國家使用的康明斯ISX發動機均使用的是斯堪尼亞(yà)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(jié)合(hé)了預噴射技術的噴油係統。預噴射技術是在發動機主噴射前預先將一部分的燃油噴入發動機氣缸,使得這一部分燃油在(zài)發(fā)動機內預先與空氣混合(hé)燃燒,縮短了主噴射燃油的燃燒延遲性。預噴射使得發動機氣缸內的工作壓力升高峰值壓力下降,整(zhěng)機運作起來會比較平緩。但目前共軌係統已經發展到(dào)第(dì)四代,使用同軸可變噴油器,取消了預噴射過程。
高壓(yā)共軌柴油機主(zhǔ)要特點還是在於噴油正時和燃油計量兩個部分是完全分開(kāi)的,油壓控製和噴油過程均由ECU控製(zhì),油門踏板隻是起(qǐ)到一個(gè)發號施令的作(zuò)用,並不能對發動機噴油(yóu)起到一個關鍵性的控製作用。噴油(yóu)器可根(gēn)據發動機實時,工況來調整噴(pēn)油壓力,時間,並達到高精(jīng)度(dù)的(de)油量噴射,最大化的降(jiàng)低燃油損耗。與渦輪(lún)增壓和EGR以及後處理係統相結合應(yīng)用,能(néng)最大化的減少氮氧化合物(wù)(NOx)和顆粒物(PM)的排放。隨(suí)著增效減排的理念深入貫徹,柴油機(jī)發展趨勢中高壓共軌必定會成為一種主流。