1.2.4　电控高压共轨燃油喷射系统

(1)电控高压共轨柴油机的基本含义

① 电控。所谓电控是指燃油喷射系统由柴油机ECU控制,ECU(俗称电控单元或电脑)对每个喷油器的喷油量、喷油时刻进行精确控制,能使柴油机的燃油经济性和动力性达到最佳的平衡。而传统的柴油机则是机械控制,控制精度无法得以保障。

② 高压。所谓高压是指喷油压力比传统柴油机要高出2倍多,最高可达200MPa(传统柴油机喷油压力60~70MPa)以上。压力大、雾化好,所以燃料燃烧充分,因而达到了提高柴油机动力性和省油的目的,且大大降低了柴油机有毒气体的排放量。

③ 共轨。所谓共轨是指燃油通过公共油管(共轨管)同时给各缸喷油器供油,喷油量经过ECU的精确计算,在喷油器电磁阀的控制下,按顺序向各缸(喷油器)提供同样品质、同样压力的燃油,使柴油机运转更加平顺,从而优化柴油机综合性能。

(2)电控高压共轨系统的组成

电控高压共轨燃油喷射系统(如图1⁃25所示)是在柴油机气缸盖上安装了一个燃油钢管,燃油钢管是一个长管状密闭容器,各缸喷油器通过高压油管与此管连接,共同使用这根燃油管,称为共轨或高压共轨。

图1⁃25　6缸电控高压共轨燃油喷射系统主要部件

高压喷油泵通过单向阀不断地向共轨内部泵入高压柴油,共轨类似于制动系统的储气罐。压力传感器将共轨内压力值反馈给控制单元,并通过控制电磁阀使其适当开启泄油以调节共轨内的压力。共轨内的压力就是喷油器的喷油压力,可达140~160MPa甚至更高。油压的产生方式与柱塞泵完全不同。

供油正时由喷油器电磁阀控制,喷油量由电磁阀的持续开启时间控制,所以该系统既不需要提前器,也不需要调速器。所有这些都由ECU系统自动控制。该系统的正常工作要求其喷油器电磁阀必须能够准时、快速、可靠地开闭,并且能承受长期高频率开闭的工况。

因此,电控高压共轨柴油机的动力性较好,省油,加速时无黑烟,但是电控装置部分的成本较高。

(3)电控高压共轨柴油机的特点

柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术,它集计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身。它不仅能达到较高的喷射压力,实现喷射压力和喷油量的控制,而且还能实现预喷射和分段喷射,从而优化喷油特性,降低柴油机噪声和大大减少废气有害成分的排放量。主要特点如下。

① 宽广的应用领域(用于小型乘用车和轻型载重车,每缸功率可达30kW;用于重型载重车、内燃机车和船舶,每缸功率可达200kW左右)。

② 采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀,使得喷油过程的控制十分方便,并且可控参数多,利于柴油机燃烧过程的全程优化。

③ 采用共轨方式供油,喷油系统压力波动小,各喷油器间相互影响小,喷射压力控制精度较高,喷油量控制较准确。

④ 高速电磁开关阀频率高,控制灵活,使喷油系统的喷射压力可调范围大,并且能方便地实现预喷射等功能,为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放提供了有效手段。

⑤ 系统结构移植方便,适应范围广,尤其是与目前的小型、中型及重型柴油机均能很好匹配,因而市场前景广阔。

⑥ 可独立地柔性控制喷油正时,配合高的喷射压力(120~200MPa),目前常用的BOSCH公司的共轨系统,轨道压力为145MPa,可同时控制NOx和微粒(PM)在较小的数值内,以满足排放要求。

⑦ 共轨式电控燃油喷射技术有助于减少柴油机的有害尾气排放量,并具有降低噪声、降低燃油消耗、提高动力输出等方面的综合性能。高压共轨电控燃油喷射技术的应用有利于地球环境保护,加速促进柴油机工业、汽车工业,特别是工程机械相关工业的向前发展,是柴油机今后重点应用的燃油喷射技术之一。