淺談經濟型共軌技術在汽車上的應用

涂異琦

淺談經濟型共軌技術在汽車上的應用

涂異琦

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

文章介紹了經濟型共軌技術（FIE發動機、緊耦合DOC、3D吹塑一次成型進氣系統）在汽車上的應用、驗證過程中出現的問題以及社會效益，為降低高品質汽車市場購買成本提供技術經驗參考。

經濟型共軌；輕量化；高壓泵；緊耦合DOC；3D吹塑一次成型

前言

低端PK、順達和新凱運銷量占整個江鈴股份（JMC）同平臺車型銷量的70%～80%。為擴大江鈴產品在市場競爭力，在保留產品原有優質性能的前提下，還需提升產品性價比，降低成本，以降低市場的購買成本。針對此要求，具有經濟型共軌技術特性的FIE系統發動機、進排氣系統就被應用于江鈴寶典和新凱運、順達車型中，使江鈴產品及時在低端PK/N車市場更具備競爭力。經濟型共軌技術應以“短、平、快、低成本、高品質”的思路，盡快開發應用到江鈴產品中。

1 總體思路（技術原理）及技術方案

經濟型共軌小于3.5噸的發動機是在J X493ZLQ4C基礎上衍生而來，如圖1所示，綠色部分是經濟型共軌在JX493ZL Q4C上的一些主要變更件。

圖1 發動機及整車主要變化圖

1.1 低成本高壓泵的應用

（1）發動機FIE系統相比常規共軌單臺成本節約1 000元左右。

經濟型共軌技術是指在高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環系統中，將噴射壓力的產生和噴射過程完全分開的一種供油方式。由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力大小與發動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發動機轉速的變化，因此也就彌補了傳統柴油機的缺陷，通過高壓泵的工作達到動力性、經濟性和排放的目標要求，CB18 是直列式兩缸活塞高壓泵。它為共軌噴射系統提供各種發動機工況下需要的系統壓力。燃油由葉片泵從油箱吸出，葉片泵裝配在CB18 泵內部，燃油濾清器位于葉片泵進油口與燃油箱之間。

工作原理如下：

1）燃油通過油箱依次經過濾清器→葉片泵→油量控制單元→進油閥→高壓柱塞腔；

2）多余的油量一部分通過外回油到油箱，另一部分通過內回油到葉片泵進油端；

3）零供油（從電子流量控制單元泄漏的油）回到輸油泵，高壓油從柱塞腔到達高壓軌再到噴油器。

系統壓力調節：使用燃油計量單元（MPROP），泵可工作在最大、部分或者零供油狀態。

圖2 CRS2(1)-16 系統概述

（2）高壓泵低壓回路要求

壓力要求：

1）燃油進油壓力：0.35 bar～1 bar（絕對壓力）。

2）燃油回油壓力：1.2 bar（絕對壓力）。

3）機油進油壓力：

①怠速：0.5 bar～2.0 bar（相對壓力）。

②最大扭矩轉速：2.5 bar～4.0 bar（相對壓力）。

③額定轉速：3.5 bar～6.0 bar（相對壓力）。

溫度要求：

1）燃油進油溫度：＜70 ℃（全壽命）；70 ℃～80 ℃（＜100 h）；80 ℃～90 ℃（＜100 h）。

2）機油進油溫度：?25 ℃～100 ℃（全壽命）；120 ℃（＜100 h）；130 ℃（＜10 h）。

通過驅動端軸承強度加強以及油封的應用、標定對機油進油壓力和機油進油溫度控制，有效地控制了機油易滲入噴油器問題的發生。

ECU對噴油器噴油量大小的控制，取決于油軌（燃油軌道）壓力和電磁閥開啟時間的長短。共軌式電控燃油噴射技術是通過共軌直接或間接地形成相對恒定的高壓燃油，再分別送到每個噴油器，并借助集成在每個噴油器上的高速電磁閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機燃燒室的油量，從而保證柴油機達到良好的霧化、最佳的空燃比、最佳的發火時間、足夠的發火能量和最少的污染排放。

與汽油機相比柴油機有很多優勢：能減少20%～25%的CO2廢氣排放，車速較低時的加速性能更有優勢，平均燃油消耗低25%～30%，能提供更多的駕駛樂趣。但是，與汽油機相比，柴油機的排放控制又是一個難點。為滿足排放標準，柴油機先進的燃油噴射系統——高壓共軌技術成為業內人士關注的焦點。為達到排放標準要求，匹配緊耦合DOC排放系統。

1.2 緊耦合DOC的應用

為節省成本及達到排放工程目標要求，后處理采用緊耦合薄壁載體，比較同等正常壁載體催化劑，可以大大減少載體的體積和貴金屬的用量（0.5 g貴金屬），節約成本至少100元。在提高排氣溫度同時貴金屬的轉化效率也有很大的提高，使排放的一致性更好。

圖3 緊耦合DOC樣品

具體詳見圖4和圖5。

圖4 CO&HC + NOx參數值對比表圖

圖5 PM&NOx參數值對比表圖

1.3 3D吹塑一次成型的空濾進氣管技術應用

JMC項目首次采用3D吹塑一次成型的空濾進氣管技術，達到降低進氣背壓目的滿足動力性、經濟性要求，同時將輕量化理念揉入其中，減輕了零部件重量1 kg。

圖6 3D吹塑一次成型的空濾進氣管

2 經濟型共軌技術驗證

驗證數量：5臺發動機+4臺整車。

失效數量：2臺整車+1臺發動機。

故障現象：發動機及車輛在停機后無法正常啟動。

故障排查結果：

1臺皮卡：油泵嚴重磨損→機油進油管堵塞，油泵無潤滑。

1臺輕卡：OFV失效→燃油出口漏油，大量漏氣，OFV的C字擋圈斷裂。

圖7 JMC整車試驗計劃表

圖8 油泵故障圖

圖9 C字擋圈故障圖

C字擋圈失效原因分析：

（1）低壓油路的密封性測試；密封性差的，發動機運行1小時就停機，無法啟動（與整車故障一致）。

圖10 燃油壓力的波動對比

（2）低壓油路在有、無空氣的兩種工況下對比測試，如圖10。

C字擋圈只起保持的作用（可承受力?300 N），在發動機運中，由于油壓的作用，擋圈工作在懸浮狀態。

發動機低壓回路長時間進入大量空氣→油泵OFV壓力波動增大→C字擋圈撞擊溢流閥體→C字擋圈疲勞斷裂。

改進方案：為解決溢流閥卡滯問題，更改CB18泵的OFV閥結構，具體變更如圖11所示。

圖11 改進變更圖

3 總結

成本低廉的技術創新，實現了降本性能提升的大雙贏，擴大了優質產品的市場購買力，為企業后續產品降本性能優化樹立了標桿和信心。奠定了雙贏的思路基礎，填補了公司在雙贏方面的空白，提升了行業技術的創新應用。

Discussion on the Application of Economical Common Rail Technology in Automobile

TU Yiqi

( Jiangling Motors Co., Ltd., Jiangxi Nanchang 330001 )

This paper introduces the economical common rail technology (FIE engine, tightly coupled DOC, 3D blow molding inlet system) in the application of the car, the problems in the verification process and social benefits, in order to reduce the purchase cost of high-quality car market, to provide technical experience reference.

Economical common rail; Lightweight; High pressure pump; Tight coupling DOC; 3D blow molding

U461.99

A

1671-7988(2021)23-145-03

U461.99

A

1671-7988(2021)23-145-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.023.041

涂異琦，就職于江鈴汽車股份有限公司。