1.2.4　電控高壓共軌燃油噴射系統

(1)電控高壓共軌柴油機的基本含義

① 電控。所謂電控是指燃油噴射系統由柴油機ECU控制,ECU(俗稱電控單元或電腦)對每個噴油器的噴油量、噴油時刻進行精確控制,能使柴油機的燃油經濟性和動力性達到最佳的平衡。而傳統的柴油機則是機械控制,控制精度無法得以保障。

② 高壓。所謂高壓是指噴油壓力比傳統柴油機要高出2倍多,最高可達200MPa(傳統柴油機噴油壓力60~70MPa)以上。壓力大、霧化好,所以燃料燃燒充分,因而達到了提高柴油機動力性和省油的目的,且大大降低了柴油機有毒氣體的排放量。

③ 共軌。所謂共軌是指燃油通過公共油管(共軌管)同時給各缸噴油器供油,噴油量經過ECU的精確計算,在噴油器電磁閥的控制下,按順序向各缸(噴油器)提供同樣品質、同樣壓力的燃油,使柴油機運轉更加平順,從而優化柴油機綜合性能。

(2)電控高壓共軌系統的組成

電控高壓共軌燃油噴射系統(如圖1?25所示)是在柴油機氣缸蓋上安裝了一個燃油鋼管,燃油鋼管是一個長管狀密閉容器,各缸噴油器通過高壓油管與此管連接,共同使用這根燃油管,稱為共軌或高壓共軌。

高壓噴油泵通過單向閥不斷地向共軌內部泵入高壓柴油,共軌類似于制動系統的儲氣罐。壓力傳感器將共軌內壓力值反饋給控制單元,并通過控制電磁閥使其適當開啟泄油以調節共軌內的壓力。共軌內的壓力就是噴油器的噴油壓力,可達140~160MPa甚至更高。油壓的產生方式與柱塞泵完全不同。

供油正時由噴油器電磁閥控制,噴油量由電磁閥的持續開啟時間控制,所以該系統既不需要提前器,也不需要調速器。所有這些都由ECU系統自動控制。該系統的正常工作要求其噴油器電磁閥必須能夠準時、快速、可靠地開閉,并且能承受長期高頻率開閉的工況。

因此,電控高壓共軌柴油機的動力性較好,省油,加速時無黑煙,但是電控裝置部分的成本較高。

(3)電控高壓共軌柴油機的特點

柴油機共軌式電控燃油噴射技術是一種全新的技術,它集計算機控制技術、現代傳感檢測技術以及先進的噴油器結構于一身。它不僅能達到較高的噴射壓力,實現噴射壓力和噴油量的控制,而且還能實現預噴射和分段噴射,從而優化噴油特性,降低柴油機噪聲和大大減少廢氣有害成分的排放量。主要特點如下。

① 寬廣的應用領域(用于小型乘用車和輕型載重車,每缸功率可達30kW;用于重型載重車、內燃機車和船舶,每缸功率可達200kW左右)。

② 采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關閥,使得噴油過程的控制十分方便,并且可控參數多,利于柴油機燃燒過程的全程優化。

③ 采用共軌方式供油,噴油系統壓力波動小,各噴油器間相互影響小,噴射壓力控制精度較高,噴油量控制較準確。

④ 高速電磁開關閥頻率高,控制靈活,使噴油系統的噴射壓力可調范圍大,并且能方便地實現預噴射等功能,為優化柴油機噴油規律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段。

⑤ 系統結構移植方便,適應范圍廣,尤其是與目前的小型、中型及重型柴油機均能很好匹配,因而市場前景廣闊。

⑥ 可獨立地柔性控制噴油正時,配合高的噴射壓力(120~200MPa),目前常用的BOSCH公司的共軌系統,軌道壓力為145MPa,可同時控制NOx和微粒(PM)在較小的數值內,以滿足排放要求。

⑦ 共軌式電控燃油噴射技術有助于減少柴油機的有害尾氣排放量,并具有降低噪聲、降低燃油消耗、提高動力輸出等方面的綜合性能。高壓共軌電控燃油噴射技術的應用有利于地球環境保護,加速促進柴油機工業、汽車工業,特別是工程機械相關工業的向前發展,是柴油機今后重點應用的燃油噴射技術之一。