【文章內(nèi)容簡介】 半個世紀(jì)內(nèi)，人們通過不斷的研究摸索，在機械的道路上不斷攀登，解決了不少難題，取得了不少的成就，增加了很多有效的附加裝置，擴大了控制范圍，如啟動加濃、正負校正、轉(zhuǎn)速（負荷）自動提前、增壓補償、大氣壓力補償?shù)榷喾N功能。機械式燃油供給系統(tǒng)到底能控制哪些內(nèi)容呢？下面讓我們詳細的了解一下。 噴油量的控制柴油機的基本能量是來自柴油在汽缸內(nèi)燃燒所做的功，柴油機輸出的動力決定于供入汽缸內(nèi)的油量的多少。噴油量控制是柴油機能否正常運行的決定性因素，控噴油量的計量機構(gòu)和控制機構(gòu)是燃油系統(tǒng)的重要組成部分。眾所周知，如果不考慮節(jié)流效應(yīng)，在柴油機進氣行程中進入汽缸內(nèi)的空氣量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷無關(guān)，可以視為常量。如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和噴油時間不變，僅只改變每循環(huán)供入汽缸中的燃油量，則發(fā)動機的輸出功率和燃油消耗率則會隨之改變。這是由于汽缸內(nèi)部混合氣的形成過程、燃燒過程等一系列的物理的、化學(xué)的變化因素決定的。所以，每循環(huán)的供油量的多少是有嚴(yán)格的制約的。但是，在一定的范圍內(nèi)，發(fā)動機的輸出功率大體上和每循環(huán)的供油量成正比，所以，按照油門開度大小調(diào)節(jié)噴油量，就可以控制發(fā)動機的輸出功率。如果噴油量越過某一最佳值時，則柴油機輸出功率下降，冒黑煙，而且排氣中的有害物質(zhì)成分迅速增加。這是由于相對于汽缸中有限的空氣量，燃油量過多，氧氣不足，不能完全燃燒，變成炭黑而排出的緣故。因此，不論在何種情況下，每循環(huán)供入汽缸中的燃油量必須充分利用，排氣中的有害成分必須符合排放規(guī)定。在柴油機中，每循環(huán)噴油量是由柴油機的工作負荷確定的。柴油機的每循環(huán)噴油量可以參考下述理論公式來進行計算。Qp=其中：—標(biāo)定工況噴油量（mm3） —每缸標(biāo)定功率（kW） —標(biāo)定工況凸輪轉(zhuǎn)速(r/min) —燃油密度—每缸排量（L）—平均有效壓力（k Pa）—比油耗[(g/kW h)] 在機械供油系統(tǒng)中，此公式被廣泛應(yīng)用，但在電子控制燃油噴射系統(tǒng)中，為了滿足排放法規(guī)，每循環(huán)噴油量必須進行精確計算，精確控制。隨著對柴油機排放要求的不斷提高，進一步改進缸內(nèi)燃燒過程是降低有害物質(zhì)的重要條件。為了改進汽缸內(nèi)燃燒質(zhì)量，除了控制柴油機的供油量外，更重要的是控制柴油機的噴油壓力和噴油率。 噴有壓力的控制提高柴油機的噴油壓力一直是柴油機燃油系統(tǒng)追求的基本目標(biāo)之一。經(jīng)實驗表明噴油壓力與發(fā)動機的氮氧化物等有害物質(zhì)的排放量有著很大的關(guān)系。提高噴油壓力可以明顯改善柴油機的排放狀況。柴油燃燒過程與燃油霧化質(zhì)量密切相關(guān)。燃油噴入氣缸中，汽缸內(nèi)氣體流動，促進燃油霧化，和汽缸內(nèi)氣體混合，形成均勻的混合氣體。通過改進進氣系統(tǒng)，可以在汽缸內(nèi)形成具有更高能量的空氣流動，使燃油一邊運動，一邊霧化，一邊燃燒。因此，要求燃油系統(tǒng)必須具有足夠高的噴射能量，即要有比較高的噴油壓力。在傳統(tǒng)的機械式燃油噴射系統(tǒng)中，噴油壓力決定于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷。對于常規(guī)的燃燒系統(tǒng)，從發(fā)動機的燃燒分析結(jié)果看，提高噴射壓力會使缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力、最大放熱率、最高燃燒溫度和最大壓力升高率都有明顯的增加，這有利于改善發(fā)動機平均有效壓力、燃油耗、熱效率和排煙，但不利于發(fā)動機的熱負荷、機械負荷、噪聲和氮氧化物的降低。在大負荷工況下可以通過提高噴射壓力、推遲噴油定時的方法求得氮氧化物和固體顆粒的折中關(guān)系，而在低負荷工況下則需要減少混合燃燒的比例，因此，需要適當(dāng)降低噴油初期的噴射壓力。對于高壓噴射系統(tǒng)，噴油嘴端的噴油壓力達到120140兆帕?xí)r，平均噴霧粒徑幾乎達到極限，即噴油壓力繼續(xù)升高，噴霧粒徑減小的很少，但是，在這種情況下，還需要更高的噴油壓力。理由如下：（1）柴油機在低速和中速工況下，為了使燃燒霧化良好。所以減少噴油孔直徑。這樣，在動力輸出工況下，噴油延續(xù)期顯然過長，因此，為了動力輸出，必須要有比較高的噴油壓力，縮短噴油延續(xù)期。（2）經(jīng)過實驗我們還可以得知：噴油壓力越高，在噴霧束中局部區(qū)域的油氣當(dāng)量比較低。由于高壓噴射，在能量高的局部區(qū)域，空氣能比較活躍的引入霧束內(nèi)部。因此局部過濃的混合氣比例降低，所以，排氣中黑煙明顯降低。所謂噴油率是指單元時間內(nèi)噴油量與噴油時間的比值。廣義的噴油率控制，指的是噴油規(guī)律控制，應(yīng)包括定時（噴油提前角）控制、噴油期長短控制和噴油率大?。▏娪吐是€外形）控制。噴油率直接影響著柴油機的燃燒過程、排放性能等重要指標(biāo)。噴油率是除混合氣形成因素外，對燃燒過程又一重大的影響因素。當(dāng)然，噴油率本身也和混合氣形成是密不可分的。如果噴油時期控制得很長，即使大幅度提高噴油壓力，也無法縮短放熱和燃燒時間；又如，初期噴油量很大，即使推遲噴油，也無法把NOX和噪聲降得很低。反過來，如能把初期噴油量控制得很小，就是不推遲噴油，也可達到同樣效果。可見，噴油率若能控制，將很好的提高柴油機的燃燒性能。在機械式燃油系統(tǒng)中，燃油噴射過程是一個非常復(fù)雜的過程。機械的、液力的和彈性的各種作用綜合在一起，這個過程是人力很難干預(yù)到的。理想的噴油率可分為三個時期，即噴油初期，噴油中期，噴油后期。理想的噴油率的要求一般為：初期要求噴油率低，噴油量少，以降低NOX和噪聲；中期要求短而高的噴油率段，以提高噴油壓力，縮短緩燃期，促進混合氣形成，使微粒碳煙排放和耗油率降低；后期則要求迅速結(jié)束噴油，以減少后燃油量和促進碳煙氧化。噴油中期的控制，一般是通過提高噴油壓力來實現(xiàn)?？刂瞥跗趪娪吐实闹饕夹g(shù)有：機械式預(yù)噴射裝置，雙彈簧噴油器，電控噴油系統(tǒng)控制預(yù)噴射。末期噴油段要求迅速關(guān)閉，可以通過減輕油嘴往復(fù)運動部分（針閥、推桿、彈簧）的質(zhì)量，加速針閥關(guān)閉速度來控制。噴油終了時，噴油壓力從最大壓力降到針閥關(guān)閉壓力，這個過程的時間越長，則在低壓狀態(tài)下噴油的時間越長。這樣，必然導(dǎo)致燃燒惡化，排放變差、發(fā)動機性能下降。所以，應(yīng)當(dāng)盡可能縮短噴油結(jié)束時的斷油過程時間的長短?？偠灾娇煸胶?，越干脆越好。但是，還要注意另一方面的不良影響，即針閥落座時對座面的沖擊壓力。 噴油時間的控制為了實現(xiàn)良好的燃燒過程，燃油噴射時間也應(yīng)該隨柴油機轉(zhuǎn)速和負荷的變化而變化。噴有時間對柴油機性能、氣體的排放也有著明顯的影響。什么時候向柴油機里噴入柴油，才能使得排出的氣體里所含的有害物質(zhì)比較少，這是我們考慮的越來越多的事情。推遲噴有時間是降低氮氧化物含量的有效手段。將初期燃燒向后推遲，則汽缸內(nèi)溫度會隨之下降，可以減少氮氧化物的生成。那么，合適的 噴油時間是有哪些因素決定的呢？一般認為，決定合適的噴有時間應(yīng)考慮以下幾個因素：（1）排放法規(guī) 首先應(yīng)當(dāng)考慮排放法規(guī)的各種極限。柴油機排氣中最難解決的課題是如何降低氮氧化物的排放值。下表列出了氮氧化物的排放值與汽缸內(nèi)最高平均溫度TMAX的大致關(guān)系。各項實驗都向我們表明：柴油機排氣中氮氧化物氣體成分的含量與汽缸內(nèi)最高平均溫度有直接關(guān)系。適當(dāng)控制汽缸內(nèi)最高平均溫度，就可以控制氮氧化物的排放值。 NOX 排放值與汽缸內(nèi)最高平均溫度NOX法規(guī)汽缸內(nèi)最高平均溫度TMAXNOX法規(guī)汽缸內(nèi)最高平均溫度TMAX無法歸 22000C以上歐Ⅱ≤19000C歐Ⅰ≤22000C（2）著火始點 根據(jù)排放法規(guī)，可以根據(jù)著火始點大體決定噴油始點。隨著排放法規(guī)的嚴(yán)格，著火點越往后推遲。相應(yīng)的汽缸內(nèi)的最高平均溫度從22000C下降到20000C，最后下降到19000C。從而滿足氮氧化物的排放法規(guī)的要求。（3）著火延遲 著火延遲期長，預(yù)混合燃燒量增加，汽缸內(nèi)最高平均溫度升高，氮氧化物的排放量增加；壓縮比ε大，則著火延遲期短；壓縮比ε小，則著火延遲期長。在任何情況下都應(yīng)該盡量縮短著火延遲期。在傳統(tǒng)的兩種泵管嘴系統(tǒng)中，由于存在噴油延遲和著火延遲這兩種現(xiàn)象，所以噴油時間的控制和調(diào)節(jié)是非常必要的。 電子式柴油機的控制內(nèi)容 噴油量的控制和機械式柴油機一樣，噴油量控制也對電控柴油機能否正常運行起著很重要的影響。柴油機輸出的動力決定于供入汽缸內(nèi)的油量的多少。電控式柴油機的噴油量是根據(jù)傳感器的各種信息，電子控制單元計算出目標(biāo)噴油量；計算出噴油裝置需要多長的供油時間，并向驅(qū)動單元發(fā)送驅(qū)動信號；根據(jù)控制單元送來的驅(qū)動信號，在供油裝置中的電磁閥的作用下，控制噴油裝置開始供油或結(jié)束供油，從而控制噴油量。 噴油壓力的控制噴油壓力的控制不僅在機械式柴油機中很重要，對于電控柴油機同樣重要。提高噴油壓力可以對柴油機內(nèi)部的凈化起到很好的作用。燃油噴射壓力是柴油發(fā)動機的重要指標(biāo)，因為它聯(lián)系著發(fā)動機的動力、油耗、排放等。提高噴油壓力可以起到以下兩方面的效果。（1）降低微粒碳煙的排放量噴油壓力增高，則粒徑減小，貫穿距加大，霧錐角加大，噴霧區(qū)的總體積也跟著加大，再加上紊流的增強，這些都直接促進了燃油與空氣的混合。其直接效果是降低了每一時刻濃混合氣成分的比例，使生成微粒碳煙的范圍自然縮小。即使不可避免仍有過濃混合氣出現(xiàn)，但因粒子小，周圍空氣多，也會加快燃燒和氧化速率，使碳煙形成之初就被加速氧化。所以高壓噴射必然使微粒碳煙排放降低。（2）降低燃油消耗率噴油壓力增大必然縮短噴油時期，使燃燒加速，使燃燒放熱更集中于上止點附近，從而降低了燃油消耗率。 噴油率的控制在電控式燃油系統(tǒng)中，通過電磁閥的開啟或關(guān)閉來控制斷油特性時，電磁閥的形狀和電磁閥的相應(yīng)特性是非常重要的?？焖贁嘤吞匦詫︻w粒的影響和排放的實驗表明，通過縮短噴油持續(xù)時間，下降坡形噴油速率是可以降低發(fā)動機的炭煙排放的噴油率形狀。當(dāng)噴油持續(xù)期不變時，上升坡形噴油率與矩形噴油率相比，炭煙排放高而氮氧化物排放低。因下降坡形噴油率的初始噴油率過高，故氮氧化物排放比令兩種噴油率高。我們對燃燒的過程研究可以發(fā)現(xiàn)：燃燒初期的速率對發(fā)動機的性能影響很大。為了減少氮氧化物的生成，減少預(yù)混合燃燒的比例是一項重要的技術(shù)。從噴油裝置方面來看，需要降低初期的噴油率，即縮短著火滯燃期。 噴油時間的控制電控柴油機燃油供給系統(tǒng)的控制方法在具體的電控燃油系統(tǒng)中不盡相同，但是各類型電控柴油機的時間控制的目地都是一樣的，都是為了使柴油得到更好的燃燒，達到比較好的排放性能，來滿足現(xiàn)在對柴油機的排放性能越來越高的排放要求，根據(jù)柴油機的運行工況和環(huán)境條件經(jīng)常的調(diào)節(jié)時間。對比分析：通過以上對柴油機的機械式燃油供給系統(tǒng)和電子式燃油供給系統(tǒng)的各項控制內(nèi)容的敘述，我們可以知道，在控制內(nèi)容上，