【正文】 情況見表12 。強化程度歐洲轎車柴油機的最大平均有效壓力目前已達1. 55M Pa。 升功率歐洲轎車柴油機的升功率指標目前已達到33～ 42. 7kW /L 。 采用4 氣門技術后, 這種增壓柴油機的升功率可接近50kW /L 。這一數值已和現代車用汽油機的升功率十分趨近。目前, 歐洲轎車柴油機的經濟指標較過去十年已有迅速的發(fā)展和改善, 空車質量為1000～ 1300kg 的中級柴油轎車的1/3 混合油耗平均值為0. 06L /m in , 最低油耗已達到0. 05L /km如與降低轎車自重(空車質量) 等措施相配合, 柴油轎車的經濟性還可繼續(xù)改善。目前, 德國大眾公司 1. 9L 電子控制渦輪增壓直噴柴油機, 用作奧迪A 4(A udi2A 4) 轎車發(fā)動機時, 轎車油耗已達到0. 049L /km。該車總質量2. 5t, 采用功率為72 kW 的電子控制燃油噴射式汽油機與同樣功率的渦輪增壓直噴式柴油機, 自40km/h超越加速至80km /h 的加速過程所需的時間對比, 如表13 所示。排放控制水平90年代初,歐洲轎車柴油機的有害排放污染物數量已基本上能滿足歐洲1996年廢氣排放法規(guī)的限值標準要求。目前,在普遍采用排氣再循環(huán)(EGR)和氧化催化轉換器后,歐洲轎車柴油機的排放已全部達到EUROE標準,部分已達到EUROE標準。歐洲直噴式轎車柴油機的燃燒噪聲已接近分隔式燃燒室柴油機,分隔式燃燒室柴油機的噪聲已降低到同功率汽油機的水平。直噴式轎車柴油機在全負荷下, 轉速達2022r/m in 時, 于1m 處聲壓級, 文獻公布范圍為86～91dB (A ) , 而在70 年代, 直噴式轎車柴油機的上述噪聲高達92～105dB(A )。表14 菲壓特共軌直噴式柴油機 控制技術水平目前, 歐洲、日本和美國的轎車柴油機的電子控制技術日益普及。電控項目包括燃油定量、噴油定時以及排氣再循環(huán)(EGR )、增壓壓力、進氣管長度、氣門正時等。它的噴油泵和噴油器已統(tǒng)一為一個整體結構, 不用連接管, 這樣可在精確控制噴油壓力、噴油始點、供油量及噴油速率的同時, 保證最高的噴油壓力。梅塞德斯—奔馳公司在1997 年法蘭克福汽車展出了4 款轎車用共軌直噴式柴油機, 其主要技術參數見表15。研究結果表明, 轎車柴油機采用電子控制技術是今后的主要技術發(fā)展方向。例如, 噴油延遲技術可以改善NO x 排放和降低噪聲, 但卻同時會使轎車柴油機的經濟性惡化, 油耗增加,為解決排放與油耗的矛盾, 同時滿足經濟性和環(huán)保性要求, 就需要采用能在不同工況和各種環(huán)境條件下, 實現兩者最佳組合的電子控制技術。再如, 控制噴油速率、降低初始噴油率可以減少NO x。轎車柴油機的電子控制技術不僅能對柴油機工作過程進行控制,還能對轎車車輛運行過程進行控制。 柴油噴射系統(tǒng)技術對未來轎車柴油機噴油系統(tǒng)的發(fā)展目標要求如下: 轉速范圍為600～ 6000r/min。 在曲軸轉速1000r/min 時, 噴油壓力達到60M Pa, 最大功率轉速時噴油壓力達到150M P。 實現兩級噴射供油規(guī)律: 預噴射和主噴射, 噴油初期噴油速率較低, 噴油末期截止迅速、安全。共軌直噴式供油系統(tǒng)能較好地滿足下述要求: 用高的噴油壓力改善低轉速下的混合氣形成 。還能降低油耗并能將排放降到最低程度。系統(tǒng)中每一噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連, 公共供油管對噴油器起液力蓄壓的作用。共軌直噴式供油系統(tǒng)的特點是:a. 噴油定時與燃油計量完全分開, 噴油壓力、噴油過程和噴油持續(xù)期不受柴油機負荷和轉速的影響。c. 能以很高的壓力可靠地進行噴射, 并能實現預噴射和低壓供油。分配式噴油泵朝著高壓化和完全電子控制的方向發(fā)展。 直噴式轎車柴油機的燃油噴射系統(tǒng)朝著高壓噴射的方向發(fā)展。 渦輪增壓幾渦輪增壓中冷技術車柴油機渦輪增壓及渦輪增壓中冷技術可提高氣缸充量容積效率, 提高空燃比, 大大增加功率。同時由于提高了充量溫度, 縮短了滯燃期, 降低了燃燒噪聲。圖 21 電控柴油機電控元件柴油機和汽油機構造上的不同具體表現在：柴油機為壓然式發(fā)動機其沒有汽油機所帶的點火系統(tǒng)。下面將介紹下柴油機的燃料供給系。柴油機采用高壓噴射的方法，在壓縮行程接近終了的時刻把柴油批噴射進汽缸內，直接在汽缸內部形成均勻的混合氣，并借助汽缸內的空氣的高溫自行發(fā)火燃燒。 柴油機燃料供給系的分類與組成根據噴油的控制方式不同，柴油幾燃料供給系分為機械式和電控式。 時間位置控制方式在不改變傳統(tǒng)的噴油的工作原理和基本構造，只是改用電控組件，代替調速器和供油提前器，以控制噴油量和噴油時間。它具有直接控制、響應快等特點。 燃油供給電子控制系統(tǒng)共軌噴油系統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要由ECU和相應的傳感器、執(zhí)行器組成。噴油器電磁閥、輸油泵繼電器、高壓油泵進油電磁閥、共軌調壓閥等都是控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件。曲軸轉速傳感器安裝在柴油機飛輪的傳感齒盤處, 向ECU 提供柴油機的轉速和曲軸轉角信號。凸輪軸位置傳感器一般安裝在凸輪軸端部, 由凸輪軸驅動, 向 ECU提供作功氣缸的順序和凸輪軸相位( 活塞位置) 信號, 以便確定噴油順序和噴油起始相位( 噴油正時) 。加速踏板傳感器是一個由滑動電位計組成的電壓分壓器, 其滑動觸頭隨加速踏板的移動而滑動?？諝饬髁總鞲衅鲗⑦M氣管的空氣流量或壓力轉化成電信號, ECU可以結合進氣溫度傳感器所感應發(fā)出信號計算出柴油機氣缸的實時循環(huán)進氣量, 根據工況和排放法規(guī)的要求匹配相應的噴油量( 預噴射油量、主噴射油量、后噴射油量) 和噴油時刻。 高壓共軌系統(tǒng)的燃油噴射控制 預噴射無預噴射時, 在上止點前的范圍內 , 氣缸壓力上升尚較平緩 , 但隨著燃燒的開始, 壓力迅速上升, 當達到壓力最大值時, 形成一個較陡的尖峰, 較高的壓力上升率和峰值壓力,導致柴油機的燃燒噪聲明顯提高。曲軸轉角內進行, 但不應遲于壓縮行程上止點前40176。預噴射時, 少量燃油 ( 1～4 mm)噴入燃燒室, 先期產生“預調節(jié)”并“發(fā)火”, 對主噴射燃油產生“引燃”作用。 主噴射主噴射提供發(fā)動機輸出功率所需的能量, 從而基本上決定了發(fā)動機的輸出扭矩。 后噴射后噴射在主噴射之后的作功行程或排氣行程中進行, 后噴射的時機一般在上止點后200176。與預噴射和主噴射不同, 后噴射的燃油在氣缸中不會燃燒, 而是在廢氣高溫的作用下蒸發(fā), 隨廢氣進入 NOx催化器中作為NOx的還原劑, 以降低廢氣中NOx 的含量。 后噴射時機過遲, 會導致燃油稀釋發(fā)動機氣缸壁上的潤滑油。高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的應用范圍廣泛, 可用于小型乘用車、各種載貨汽車、工程機械和內燃機車、船舶等領域, 其單缸功率可達30 ～200kW。1997 年BOSCH公司首次推出第一代轎車用高壓共軌柴油噴射系統(tǒng) , 其最高供油壓力可達135MPa。經過改進的電磁閥噴油器具備多次噴射功能, 它具有更高的噴射壓力、噴油器尺寸緊湊、外形小、噴油量誤差小、實行閉環(huán)控制、多級噴射等一系列新的特點。2022 年 5 月, BOSCH公司開始批量生產第三代緊湊型壓電直接控制式噴油器 的共軌噴油系統(tǒng), 這是柴油共軌噴射技術以高、精、尖的技術內涵為特征的一次技術飛躍。噴油器的運動件質量減輕了75%, 并將噴嘴針閥部件的零件數從 4個減少到1個, 其液壓響應速度達到了市場上提供的所有電磁閥式噴油器的2倍。據資料介紹, 采用第三代共軌燃油噴射系統(tǒng)的柴油機, 其廢氣排放可以降低15%～20%, 功率可以提高5% ～7%, 噪聲明顯降低3dB。BOSCH 公司下一代共軌噴油系統(tǒng)的關鍵特征仍將是噴油器的變化,新系統(tǒng)將會在噴油器上采用共軸可變噴油嘴和油壓增壓器。流量較低的第一排精密噴孔用于噴射燃燒過程初期所需的少量燃油, 以便使燃燒平穩(wěn), 降低燃燒噪聲。BOSCH 公司目前正在研發(fā)的另一種共軌噴油系統(tǒng) , 采用帶油壓增壓器( HADI) 的噴油器, 其設計思想是高壓油泵使共軌管中產生135MPa 的油壓, 然后經高壓油管進入噴油器, 通過一個特殊的轉換活塞, 使噴油壓力達到250MPa 以上。圖 23 博世第三代電直接控制式噴油器 圖 24 博世第四代共軌可變噴油嘴噴油器第三章 電控柴油機燃油噴射控制系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)是柴油機的心臟。本文將對柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的構造、工作原理及特性, 以及將來的發(fā)展方向進行分析和介紹。輸油泵( 低壓油泵) 將燃油輸入高壓油泵, 高壓油泵將燃油加壓后送入高壓油軌( 高壓油軌中的壓力由ECU根據油軌壓力傳感器測量的油軌壓力以及預設值進行調節(jié)) , 高壓油軌內的燃油經過高壓油管進入噴油器。柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的構成和工作方式與汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)相似, 主要由燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)兩大部分組成。 低壓供油部分低壓供油部分的功用是向高壓油泵供應足夠的燃油。圖 31 電動輸油泵圖電動滾子輸油泵的結構和工作原理：它由泵油元件、電動機和連接端蓋3 個功能部分組成。輸油泵的設計泵油量大于柴油機的用油量, 在泵油元件的出口側和吸油口之間設有限壓閥, 當低壓油管內的壓力超過規(guī)定值時, 多余的柴油經限壓閥泄回到油箱, ～ 之間。連接端蓋上設有電氣接頭和低壓油管接頭。電動輸油泵的安裝方式有油管安裝式和油箱安裝式兩種。 油箱安裝式輸油泵安裝在油箱底部的專用支架上, 其總成通常還包括吸油濾網、油位傳感器以及與外部連接的電氣和液壓接頭。 燃油濾清器燃油中的雜質可能使泵油元件、出油閥和噴油器損壞。燃油濾清器有過濾燃油中的水分的功能, 并帶有集水槽, 每隔適當的時間必須將積水放掉。圖 32 高壓共軌噴油系統(tǒng)構成圖 高壓供油部分高壓供油部分高壓供油部分除了設有產生高壓燃油的組件外, 還設有高壓燃油存儲、分配和計量組件, 主要包括:帶調壓閥的高壓油泵,作為高壓存儲器的共軌管(帶有共軌壓力傳感器),限壓閥和限流緩沖器、噴油器、高壓油管和回油管等。由于共軌系統(tǒng)中燃油的噴射過程與油壓的產生過程無關, 噴油正時和噴油過程不需由高壓油泵凸輪來保證, 高壓油泵是一個純粹的液壓泵,常采用多作用凸輪結構, 即凸輪在360176。目前,共軌系統(tǒng)采用的高壓油泵有徑向柱塞泵和直列泵兩種類型。該高壓油泵采用了多作用凸輪,使其峰值驅動扭矩降低為傳統(tǒng)高壓油泵的1/9,負荷承載比較均勻, 降低了運行噪聲。為了減少功率損耗, 在發(fā)動機用油量較小的情況下, ECU 通過柱塞泵切斷電磁閥阻止吸油閥關閉的方式關斷其中的一個泵油單元,使供油量和功率消耗減少。圖 33 電控高壓油泵基本構造圖 供油管共軌管又稱油軌,起蓄壓作用,并將高壓