莫紅霞 王婷婷
高速運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油機(jī)使柴油噴射過(guò)程的時(shí)間只有千分之幾秒,事實(shí)上,在噴射過(guò)程中高壓油管各處的壓力是隨時(shí)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(dòng),使實(shí)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(nèi)的壓力波動(dòng)有時(shí)還會(huì)在主噴射之后,使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升,達(dá)到令噴油器的針閥開啟的壓力,將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象,由于二次噴油不可能完全燃燒,增加了煙度和碳?xì)浠衔铮℉C)的排放量,油耗增加。此外,每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會(huì)發(fā)生變化,隨之引起不穩(wěn)定的噴射,尤其在低轉(zhuǎn)速區(qū)域容易產(chǎn)生上述現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)不僅噴油不均勻,而且會(huì)發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。
“電控”是指噴油系統(tǒng)由電腦控制,ECU(俗稱電腦)對(duì)每個(gè)噴油嘴的噴油量、噴油時(shí)刻進(jìn)行精確控制,能使柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性達(dá)到最佳的平衡,而傳統(tǒng)的柴油機(jī)則是由機(jī)械控制,控制精度無(wú)法得以保障。
柴油機(jī)“高壓”是指噴油系統(tǒng)壓力比傳統(tǒng)柴油機(jī)要高出1.1倍,最高能達(dá)到145MPa(而傳統(tǒng)柴油機(jī)噴油壓力在60—70MPa),壓力大霧化好燃燒充分,從而提高了動(dòng)力性,最終達(dá)到省油的目的。
這種柴油機(jī)具有以下特點(diǎn):一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便。二是共軌油壓獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制、整車控制功能強(qiáng);三是噪聲低:預(yù)噴技術(shù)可以降低怠速噪聲;四是多次噴射:可以實(shí)現(xiàn)多次噴射,目前最好的共軌系統(tǒng)可以進(jìn)行6次噴射;共軌系統(tǒng)的靈活性好;五是對(duì)燃油適應(yīng)能力差,對(duì)用戶使用條件要求高;六是用戶維修比較困難,零部件更換成本高,特別是電控噴油器和電控噴油泵。
低壓油泵將柴油從油箱中吸出,經(jīng)過(guò)過(guò)濾提供給高壓油泵,在低壓泵內(nèi)有一電磁閥控制燃油到達(dá)高壓泵室,燃油進(jìn)入管形蓄壓器—燃油軌道。在共軌上有壓力傳感器時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃油壓力,并將這一信號(hào)傳遞給ECU,通過(guò)對(duì)流量的調(diào)節(jié),控制共軌內(nèi)的燃油壓力達(dá)到希望值。噴射壓力根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件的不同從200~1800Pa,再通過(guò)電腦控制分別噴射到汽缸中,共軌不但保持了燃油壓力,還消除了壓力波動(dòng)。燃油噴射由機(jī)械、液壓、電子系統(tǒng)聯(lián)合作業(yè),要適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下的工作環(huán)境,在燃燒之前燃油必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾和增壓,在準(zhǔn)確的時(shí)間以一定的噴射速率噴射到每一個(gè)汽缸內(nèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制廢氣再循環(huán)、增壓、排氣后處理系統(tǒng),以得到最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)特性和廢氣排放。
一是共軌腔內(nèi)的高壓直接用于噴射,可以省去噴油器內(nèi)的增壓機(jī)構(gòu);而且共軌腔內(nèi)是持續(xù)高壓,高壓油泵所需的驅(qū)動(dòng)力矩比傳統(tǒng)油泵小得多。二是通過(guò)高壓油泵上的壓力調(diào)節(jié)電磁閥,可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況以及經(jīng)濟(jì)性和排放性的要求對(duì)共軌腔內(nèi)的油壓進(jìn)行靈活調(diào)節(jié),優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能。三是通過(guò)噴油器上的電磁閥控制噴射定時(shí),噴射油量以及噴射速率,還可以靈活調(diào)節(jié)不同工況下預(yù)噴射和后噴射的噴射油量以及與主噴射的間隔。
高壓共軌系統(tǒng)由五個(gè)部分組成,即高壓油泵、共軌腔及高壓油管、噴油器、電控單元、各類傳感器和執(zhí)行器。供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進(jìn)油口,由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內(nèi),再由電磁閥控制各缸噴油器在相應(yīng)時(shí)刻噴油。預(yù)噴射在主噴射之前,將小部分燃油噴入氣缸,在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或者部分燃燒,縮短主噴射的著火延遲期。這樣缸內(nèi)壓力升高率和峰值壓力都會(huì)下降,發(fā)動(dòng)機(jī)工作比較緩和,同時(shí)缸內(nèi)溫度降低使得NOx排放減小。預(yù)噴射還可以降低失火的可能性,改善高壓共軌系統(tǒng)的冷啟動(dòng)性能。主噴射初期降低噴射速率,也可以減少著火延遲期內(nèi)噴入汽缸內(nèi)的油量。提高主噴射中期的噴射速率,可以縮短噴射時(shí)間從而縮短緩燃期,使燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成,提高輸出功率,減少燃油消耗,降低碳煙排放。