現(xiàn)代柴油機(jī)的新技術(shù)

柴油機(jī)的優(yōu)點是：省油、環(huán)保、動力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)、維修方便，只要解決缺點就具有更大的市場前景，而實現(xiàn)電控柴油機(jī)的方案現(xiàn)在看來是一個很好的解決措施。隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識的 "　　柴油機(jī)的優(yōu)點是：省油、環(huán)保、動力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)、維修方便，只要解決缺點就具有更大的市場前景，而實現(xiàn)電控柴油機(jī)的方案現(xiàn)在看來是一個很好的解決措施。隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識的不斷加強(qiáng)，對柴油機(jī)的技術(shù)要求也越來越高。這些要求是：提高動力性能的同時降低燃油消耗、降低排氣污染。這些目標(biāo)的實現(xiàn)，對柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和精確性提出了更高的要求。滿足這些要求的四種噴射技術(shù)分別是單體泵、泵噴嘴、分配泵和高壓共軌系統(tǒng)），分別介紹如下。

1-現(xiàn)代柴油機(jī)的四種燃油噴射技術(shù)

　　1.單體泵技術(shù)
　　單體泵主要由一個柱塞和柱塞套構(gòu)成，本身不帶凸輪軸，有的甚至不帶滾輪傳動部件。由于這種單體泵便于布置在靠近氣缸蓋的部位，使高壓油管大大縮短，目前應(yīng)用在缸徑為200mm以上的大功率中、低速柴油機(jī)上。如道依茨BFM1013系列柴油機(jī)就是采用單體泵燃油噴射系統(tǒng)。 (責(zé)任編輯：華全動力) 2.泵噴嘴技術(shù)（圖2） 優(yōu)良的混合氣是提高柴油柴油機(jī)動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性；降低排放率、噪音率的關(guān)鍵因素。這就要求噴射系統(tǒng)產(chǎn)生足夠高的噴射壓力， "

　　2.泵噴嘴技術(shù)（）
　　優(yōu)良的混合氣是提高柴油柴油機(jī)動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性；降低排放率、噪音率的關(guān)鍵因素。這就要求噴射系統(tǒng)產(chǎn)生足夠高的噴射壓力，確保燃油霧化良好，同時還必須精確控制噴油始點和噴油量。而泵噴嘴系統(tǒng)能夠符合上述的嚴(yán)格要求。因此，早在1905年柴油柴油機(jī)的創(chuàng)始人Rudolf diesel 先生就提出了泵噴油器概念，設(shè)想將噴油泵和噴嘴合成一體，省去高壓油管并獲得高噴射壓力。20世紀(jì)50年代，間歇控制泵噴射系統(tǒng)的柴油柴油機(jī)就已應(yīng)用在輪船及卡車上。之后，Volkswagen和Robert Bosh AG公司合作研制出適用于乘用車的電磁閥控制泵噴射系統(tǒng)。泵噴嘴的主要部件作用如下：
　�。�1）單向閥：柴油機(jī)不工作時，防止燃油回流。
　　（2）旁通閥：若燃油內(nèi)有空氣，則通過此處排出。
　　（3）節(jié)流孔與過濾器：收集、分離供油管內(nèi)的氣泡。
　�。�4）限壓閥1：調(diào)節(jié)供油管內(nèi)壓力大于0.75MPa時打開。
　�。�5）限壓閥2：保持回油管內(nèi)壓力在0.10MPa。
　�。�6）燃油泵：燃油泵是間歇式葉片泵，其優(yōu)點是在較低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速時也可供油。泵體內(nèi)油道使油泵轉(zhuǎn)子始終處于被燃油浸潤的狀態(tài)，從而可隨時輸送燃油。

　�。�7）燃油分配管集成：燃油分配管集成在缸蓋內(nèi)的供油管內(nèi)，其功能是等量向各泵噴嘴分配燃油，在此，燃油與受熱燃油混合，并被泵噴嘴強(qiáng)制流回供油管。使供油管內(nèi)流向各缸的燃油溫度一致。所有泵噴嘴被提供相同量的燃油，使柴油機(jī)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。否則，泵噴嘴的油溫將會不同，并且泵噴嘴被提供不同質(zhì)量的燃油。這將會使柴油機(jī)運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)并將在前幾個缸中產(chǎn)生極度高溫。
　　（8）燃油冷卻泵：使冷卻液在冷卻環(huán)路中循環(huán)。當(dāng)燃油溫度達(dá)到70℃，柴油機(jī)控制單元通過燃油冷卻泵繼電器將其接通。
　　在國內(nèi)很多的乘用車上使用泵噴嘴，如：寶來TDI、途安TDI和奧迪TDI等。泵噴嘴技術(shù)相對于之前的技術(shù)（如柱塞泵），已經(jīng)具有明顯改進(jìn)，而其大的好處是大大增加了噴油壓力，其渦輪增壓泵噴嘴的噴射壓力都能達(dá)到200MPa以上。由于噴射壓力直接影響柴油燃燒做功效率，因此，泵噴嘴的燃燒效率很高。 (責(zé)任編輯：華全動力) 3.高壓共軌技術(shù)（） 由于柴油機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是在沒有進(jìn)氣節(jié)流的情況下直接通過改變噴油量來達(dá)到的，因此噴油系統(tǒng)必須以35～200MPa之間的壓力將 " style="float:right; clear:both; top:0; vertical-align:top;">  
　　3.高壓共軌技術(shù)（）
　　由于柴油機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是在沒有進(jìn)氣節(jié)流的情況下直接通過改變噴油量來達(dá)到的，因此噴油系統(tǒng)必須以35～200MPa之間的壓力將燃油噴入柴油機(jī)氣缸內(nèi)，并形成均勻的可燃混合氣。其間噴油量的計量必須盡可能精確，對噴油過程中的噴油壓力、噴油時刻和噴油次數(shù)的控制必須靈活，而且必須能夠隨運轉(zhuǎn)工況而任意變化。因此，繼續(xù)沿用機(jī)械調(diào)節(jié)式噴油系統(tǒng)或噴油壓力較低而控制功能有限的電子控制式分配泵已無法滿足這些要求，新型的電控高壓共軌噴油系統(tǒng)則是佳選擇。因此近幾年來，電控高壓共軌噴油系統(tǒng)在車用柴油機(jī)上得到了迅速的推廣。到目前為止，電控高壓共軌噴油系統(tǒng)已開發(fā)了3代。

　　*代共軌高壓泵總是保持在高壓力，導(dǎo)致燃油的浪費和很高的燃油溫度。*代共軌系統(tǒng)為商用車設(shè)計的，高噴射壓力為140MPa，乘用車噴射壓力為135MPa。
　　第二代共軌系統(tǒng)可根據(jù)柴油機(jī)需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。帶有控制油量的油泵，噴射壓力能達(dá)到160MPa。即使在壓力較低的情況下，該系統(tǒng)也可以根據(jù)實際狀況提供適量的噴油壓力。不僅有助于降低燃油消耗，而且還可以降低燃油溫度，從而省去燃油冷卻裝置。預(yù)噴射降低了柴油機(jī)噪聲：在主噴射之前百萬分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進(jìn)了氣缸壓燃，預(yù)熱燃燒室。預(yù)熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程中進(jìn)行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200～250℃，降低了排氣中的碳?xì)浠衔�。博世公司的第二代共軌系統(tǒng)產(chǎn)品已經(jīng)在沃爾沃的S60、V70D5及寶馬的230d等乘用車上試用。 (責(zé)任編輯：華全動力) 第三代共軌系統(tǒng)帶有壓電直列式噴油器。2003年，第三代共軌系統(tǒng)面世，壓電式（piezo）共軌系統(tǒng)的壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控 " style="float:right; clear:both; top:0; vertical-align:top;">  
　　第三代共軌系統(tǒng)帶有壓電直列式噴油器。2003年，第三代共軌系統(tǒng)面世，壓電式（piezo）共軌系統(tǒng)的壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。省去了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從20～200MPa彈性調(diào)節(jié)。小噴射量可控制在0.5mm3，減小了煙度和NOX的排放。高噴射壓力達(dá)到180MPa。此套采用新研發(fā)的壓電直列式噴油器的系統(tǒng)使帶預(yù)噴和后噴的噴油率曲線范圍更為自由。
有關(guān)電控高壓共軌噴油系統(tǒng)的詳細(xì)介紹見本書第四章：柴油機(jī)電控共軌燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與維修。
　　4.分配泵供油系統(tǒng)（）
　　分配式噴油泵DIP（Distributor Injection Pump），簡稱分配泵，于上世紀(jì)80年代末推出，開創(chuàng)了輕量化及緊湊型高性能噴射系統(tǒng)的新時代。如今，博世分配泵已經(jīng)歷數(shù)代更新升級，新的第4代產(chǎn)品中的VP30軸向分配泵和VP44徑向分配泵的大噴射壓力分別可達(dá)1550巴和2000巴。高噴射壓力提升了噴嘴氣化（霧化）效果，進(jìn)而降低了油耗及排放。同時，通過集成預(yù)噴射功能，博世新型分配泵能夠有助于降低柴油車的噪聲及提高柴油車駕乘舒適性。博世分配泵適用于轎車及中型商用車的柴油噴射系統(tǒng)，如一汽大眾的捷達(dá)及奧迪A6等。

　　5.EGR廢氣再循環(huán)技術(shù)（）
　　(1)EGR的作用：
　　廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)用于降低廢氣中的氧化氮（NOx）的排出量。氮和氧只有在高溫高壓條件下才會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的溫度和壓力滿足了上述條件，在強(qiáng)制加速期間更是如此。

　　當(dāng)柴油機(jī)在負(fù)荷下運轉(zhuǎn)時，EGR閥開啟，使少量的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，與可燃混合氣一起進(jìn)入燃燒室。怠速時EGR閥關(guān)閉，幾乎沒有廢氣再循環(huán)至柴油機(jī)。汽車廢氣是一種不可燃?xì)怏w（不含燃料和氧化劑），在燃燒室內(nèi)不參與燃燒。 它通過吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少氧化氮的生成量。進(jìn)入燃燒室的廢氣量隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而增加。
　　(2)工作原理：
　　EGR系統(tǒng)的主要元件是數(shù)控式EGR閥。數(shù)控式EGR閥安裝在右排氣歧管上，其作用是獨立地對再循環(huán)到柴油機(jī)的廢氣量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，而不管歧管真空度的大小。
　　EGR閥通過3個孔徑遞增的計量孔控制從排氣歧管流回進(jìn)氣歧管的廢氣量，以產(chǎn)生7種不同流量的組合。每個計量孔都由1個電磁閥和針閥組成，當(dāng)電磁閥通電時，電樞便被磁鐵吸向上方，使計量孔開啟。旋轉(zhuǎn)式針閥的特性保證了當(dāng)EGR閥關(guān)閉時，具有良好密封性。
　　EGR閥通常在下列條件下開啟：
　�、�柴油機(jī)暖機(jī)運轉(zhuǎn)。②轉(zhuǎn)速超過怠速。ECM根據(jù)柴油機(jī)冷卻水溫傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和空氣流量傳感器來控制EGR系統(tǒng)。 

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