高壓共軌技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

[摘 要] 隨著社會(huì)的發(fā)展，各種能源不足和環(huán)境污染等問(wèn)題逐步凸顯出來(lái)，在如此形勢(shì)下高壓共軌技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于該技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行深入專業(yè)分析，為相關(guān)專業(yè)人士提供參考。

[關(guān) 鍵 詞] 高壓共軌技術(shù)；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；排放需求

[中圖分類號(hào)] TK422 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）15-0085-01

高壓共軌燃油系統(tǒng)為建立在電控技術(shù)、液壓技術(shù)、機(jī)械技術(shù)上的全新噴油系統(tǒng)，其放棄了傳統(tǒng)的工作原理，采用新型的技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，其對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)起著積極的促進(jìn)作用，在行業(yè)內(nèi)被廣泛應(yīng)用。

一、高壓共軌技術(shù)應(yīng)用背景

1897年，德國(guó)工程師魯?shù)婪虻先麪柊l(fā)明柴油機(jī)，柴油機(jī)由于排放性能好、經(jīng)濟(jì)性高、可靠性好被廣泛使用在固定式的裝備或是車輛動(dòng)力上。將現(xiàn)代化的各種先進(jìn)技術(shù)融合在一起，控制技術(shù)、電子技術(shù)高的柴油機(jī)應(yīng)用到高級(jí)跑車領(lǐng)域內(nèi)，柴油機(jī)為關(guān)鍵動(dòng)力裝置之一。隨著社會(huì)能源危機(jī)的出現(xiàn)，環(huán)境污染問(wèn)題更加嚴(yán)重，為了降低柴油機(jī)的消耗和污染物的排放量，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了對(duì)應(yīng)的法律。同時(shí)柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)面向低污染、低排放的方向發(fā)展。電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展一共經(jīng)歷了三個(gè)階段，20世紀(jì)末期，共軌式電控噴油系統(tǒng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展產(chǎn)生，其中包括高壓共軌式系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，該技術(shù)得到了深化完善，日漸成熟，被廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)中。

二、具體的應(yīng)用

（一）高壓共軌系統(tǒng)簡(jiǎn)介

高壓共軌系統(tǒng)的組成部分包括軌壓傳感器、燃油傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣溫度壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、控制器、電控噴油器、油軌、高壓油泵。利用高壓油泵將高壓油輸入油軌內(nèi)，使用電控單元中的油軌壓力傳感器對(duì)MAP的設(shè)定數(shù)值以及油軌壓力進(jìn)行測(cè)量，高壓油軌內(nèi)部的燃料通過(guò)高壓油管運(yùn)輸，結(jié)合機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)一步由電控單元在預(yù)設(shè)好的MAP中找到并認(rèn)定最優(yōu)化的噴油定時(shí)，后續(xù)由電控噴油機(jī)對(duì)噴射時(shí)間進(jìn)行控制，讓燃油精確地進(jìn)入氣缸內(nèi)，實(shí)現(xiàn)燃燒的優(yōu)化。

（二）特點(diǎn)

高壓共軌技術(shù)保證了軌壓良好的穩(wěn)定性，使發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射壓力更加穩(wěn)定；噴油器上的電磁閥迅速做出反應(yīng)，且噴射壓力高，能夠完全進(jìn)行霧化；對(duì)于整個(gè)噴油定時(shí)精確控制。

（三）柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

目前，世界部分國(guó)家已經(jīng)將高壓共軌式電控噴油噴射系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到柴油機(jī)的排放系統(tǒng)中，用于提升排放標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)逐步得到完善。高壓共軌系統(tǒng)的應(yīng)用避免了有害氣體和顆粒的排放，提升了燃油的效果，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生過(guò)多的噪音。應(yīng)用比較成熟的系統(tǒng)包括Servojet中壓共軌噴射系統(tǒng)、HEUI中壓共軌燃油系統(tǒng)、ECD-U2高壓共軌燃油系統(tǒng)、CR高壓共軌燃油系統(tǒng)、Unijet高壓共軌燃油系統(tǒng)、LDCR高壓共軌燃油系統(tǒng)。

CR高壓共軌燃油系統(tǒng)的適應(yīng)性良好，在不同缸數(shù)的柴油機(jī)上都能夠應(yīng)用。系統(tǒng)中包含高壓泵，利用高壓將柴油輸送到共軌內(nèi)部，不同缸內(nèi)的柴油器利用自身的高壓油管鏈接在共軌上。每缸噴油器需要利用特定獨(dú)立的高速電磁閥實(shí)現(xiàn)控制，系統(tǒng)內(nèi)部的油壓由電控回路進(jìn)行控制。電控回路中包括電控單元、壓力控制閥、共軌壓力傳感器等，系統(tǒng)內(nèi)部安裝一個(gè)限壓閥對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，避免壓力過(guò)高；為有效避免噴油器在非指定的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生泄露問(wèn)題，防止燃油進(jìn)入燃燒室內(nèi)部，系統(tǒng)中需要安裝油量限制保護(hù)裝置。為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音和排放量，需要設(shè)定噴射機(jī)調(diào)節(jié)功能和預(yù)噴射功能。和傳統(tǒng)的凸輪驅(qū)動(dòng)噴油系統(tǒng)對(duì)比來(lái)看，直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的共軌式噴油系統(tǒng)具有更高的靈活性。其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，能夠運(yùn)用在輕型的載重車或是轎車上，單缸的功率甚至達(dá)到30kW，在船舶或是機(jī)車、重型載重車上，單缸功率能夠達(dá)到200kW；最高的噴射壓力達(dá)到160MPa；實(shí)現(xiàn)主噴射、預(yù)噴射、后噴射；噴油始點(diǎn)變化，噴油壓力和工作實(shí)際條件調(diào)整適應(yīng)。

我國(guó)的柴油機(jī)共軌噴油系統(tǒng)發(fā)展相對(duì)比較晚，早期大部分在第一代置控字式的電噴系統(tǒng)上進(jìn)行共軌研究，在主要部件和系統(tǒng)構(gòu)成上取得了相應(yīng)的成績(jī)。目前仍舊沒(méi)有成熟的產(chǎn)品，主要在于中壓共軌技術(shù)向高壓共軌技術(shù)的轉(zhuǎn)化。部分企業(yè)加入共軌零部件的研發(fā)中，天津大學(xué)在共軌系統(tǒng)關(guān)鍵部件的研究中提出新型的控制系統(tǒng)，院校內(nèi)部的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提出了共軌蓄壓式電控燃油系統(tǒng)PAIRCUI，促進(jìn)國(guó)內(nèi)三代電控燃油噴射系統(tǒng)發(fā)展。后續(xù)研究出靈活控制噴油規(guī)律的高壓共軌噴油器FIRCRI，實(shí)現(xiàn)少量的穩(wěn)定預(yù)噴射，多次控制噴射功能、控制噴油率的形狀剪裁功能。此外，上海交通大學(xué)利用定容式的儲(chǔ)壓器，利用電液比例電磁閥輸入電壓的控制，更好地管理儲(chǔ)壓器的儲(chǔ)油壓力。通過(guò)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)研發(fā)出增壓共軌式噴油噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的電控噴油器供油系統(tǒng)是全新的形式，將整個(gè)噴油過(guò)程劃分為噴射和計(jì)量?jī)煞N過(guò)程，降低制造的高難度要求，控制電磁閥的響應(yīng)速度。在蓄壓共軌燃油噴射系統(tǒng)方面，開(kāi)發(fā)出高速的響應(yīng)電磁閥和壓力調(diào)節(jié)器，包括GD1型的系統(tǒng)和YC6112系統(tǒng)，在CA6110增壓中冷柴油機(jī)上完成共軌式噴射系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

總而言之，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用高壓共軌技術(shù)，可以滿足基本的排放需求，提升總體的性能，可以滿足用戶的低消耗要求。結(jié)合國(guó)內(nèi)技術(shù)狀況分析發(fā)現(xiàn)，目前的研究工作還不夠合理，未來(lái)應(yīng)深入分析比較，加大研究力度，不斷提升水準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

王兆前.高壓共軌技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究[D].南京理工大學(xué)，2011.