柴油發(fā)動機燃油共軌電控供油技術

柴油發(fā)動機燃油共軌電控供油技術
柴油發(fā)動機由于工作壓力高、動力輸出強，而噪聲和振動較大，因而多用于重型汽車和工程機械上。隨著柴油機技術的不斷進步與發(fā)展，現代新型柴油機逐漸克服和改善了老式柴油機重量大、升功率小、轉速低、噪聲大等一些痼疾，與汽油機相比，其能量密度高、安全性高、溫室效應氣體排放少和燃油經濟性好等特點顯現出更大的優(yōu)勢。
　　燃油共軌系統是目前最為先進的柴油機燃油噴射系統，被內燃機行業(yè)公認為20世紀的三大突破之一，它能夠在不同工況下都以120MPa（或更高）的噴射壓力實現穩(wěn)定可控噴射，使各工況的燃燒達到最佳狀況，性能大大優(yōu)化，排放中的有害成分進一步減少。燃油共軌系統是柴油機滿足歐洲Ⅱ號、歐洲Ⅲ號甚至歐洲Ⅳ號排放法規(guī)的理想燃油噴射系統。
　　1柴油發(fā)動機燃油共軌電控噴射技術
　　通常在柴油機高速運轉時柴油噴射過程僅有千分之幾秒，通過實驗可以看到，噴射過程中高壓油管各處的壓力是隨時間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動，使實際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。油管內的壓力波動有時還會在主噴射之后，使高壓油管內的壓力再次上升，達到使噴油器針閥開啟的壓力，迫使已經關閉的針閥重新打開，產．生二次噴油現象。由于二次噴油無法完全燃燒，增加了煙度和碳氫化合物的排放量，使油耗增大。此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內的殘壓都會發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射，尤其在低轉速區(qū)域容易產生上述現象，嚴重時不僅噴油不均勻，而且會發(fā)生間歇性不噴射現象。隨著發(fā)動機自動控制技術的發(fā)展和進步，為了解決柴油機燃油壓力變化所造成的燃油噴射燃燒缺陷，研發(fā)了柴油機共軌供油和電控噴射技術，使柴油機的性能得到了全面提升。
　　現代柴油發(fā)動機采用的燃油共軌電控噴射技術（簡稱共軌技術），是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成一個閉環(huán)控制的燃油噴射系統，它是一種將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開的供油方式。該系統工作時由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力的大小與發(fā)動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉速的變化，因此也就減少了傳統柴油機的缺陷。實現共軌供油的控制核心是ECU模塊，ECU模塊根據負荷（用油門開度表示）、轉速、水溫、進氣溫度和油溫，以及燃油軌（公共供油管）油壓和尾氣中含氧量的多少，通過控制電磁閥開啟時間的長短，確定每次噴油量的大小。
　　由此可以看到，燃油共軌供油系統將燃油壓力的產生和燃油噴射分離開來，徹底改變了傳統的單體泵柴油機供油噴射系統。柴油機共軌供油系統近似于汽油機汽油順序噴射系統，開辟了降低柴油發(fā)動機排放和噪聲的新途徑。
　　2柴油發(fā)動機共軌噴射技術的發(fā)展及特點
　　國外在柴油機電控高壓共軌燃油噴射系統方面的研究開展得較早而且比較深入，有多種共軌系統已經投產，并與整車進行了匹配應用。
　　第一代共軌噴射技術，其供油壓力總是保持在最高壓力，導致能量的浪費和很高的燃油溫度。第二代技術可根據發(fā)動機的需求而改變輸出壓力，并具有預噴射和后噴射功能。預噴射降低了發(fā)動機噪聲，在主噴射之前百萬分之一秒內少量燃油被噴進了汽缸壓燃，預加熱燃燒室；預熱后的汽缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內的壓力和溫度不再突然地增加，有利于降低燃燒噪聲；在膨脹過程中進行后噴射，產生二次燃燒，將缸內溫度增加200～250℃，使燃燒更徹底，有效地降低了排氣中的碳氫化合物。
　　隨著電子控制技術和電子控制元件制造技術的迅速發(fā)展，第三代壓電式共軌系統已成為新的研究目標。用壓電執(zhí)行器代替電磁閥，可以得到更加精確的噴射控制；在供油回路結構上去除了回油管，使共軌供油系統更簡單；共軌供油壓力不但進一步得到提高，還能夠進行彈性調節(jié)，每次最小噴射量可控制在0.5立方毫米，使每次噴射更均勻、更細密，噴油和斷油反應更靈敏，響應特性更好，有利于充分燃燒，極大地減小了煙度和NOx的排放。
　　3燃油共軌電控噴射的技術優(yōu)越性
　?。?）隨著世界范圍內的能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴重，對于車輛發(fā)動機在節(jié)能和控制污染物排放方面要求日益提高。雖然柴油機的CO、HC排放量很低，但其碳煙和微粒的排放量很高，采用先進的燃油共軌電控噴射的技術，可以極大地改善污染物的排放，達到歐Ⅳ排放標準。
　?。?）柴油機具有能耗低、功率大的優(yōu)勢，使用先進的燃油共軌電控噴射技術后，能夠在較少改動柴油機本身結構的情況下，使柴油機得到更廣泛的應用，使汽車工業(yè)更好地達到節(jié)約能源保護環(huán)境的目的。
　　（3）通過先進的燃油共軌電控噴射技術的使用，柴油機的燃油噴射更均勻，燃燒控制更為精準，使柴油機能夠不斷降低燃燒噪聲，得到更高的比功率，在車輛上得到更廣泛應用。
　　4電控燃油共軌噴射技術的研究方向
　　電控燃油共軌噴射技術現在已經是柴油機的主要發(fā)展趨勢，但是在新技術的使用過程中，根據不同的使用特點，電控燃油共軌技術在不
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