博士柴油电喷技术

博士柴油电喷技术
博士柴油电喷技术
轿车柴油化潮流
虽然,传统柴油机给人留下的滚滚黑烟、轰隆噪声等恶劣印象余患未除,
但是随着现代电子控制技术在柴油机中的大量应用,现代柴油机的性能也早已
脱胎换骨,柴油机不仅继续稳居中重型商用车龙头地位,而且在轿车及SUV等
乘用车领域中的应用也呈现出普及之势。
在欧洲,欧盟主要国家的柴油轿车市场份额已经从1991年的16%快速增长
到目前的45%,其中在德国、法国和西班牙一些国家,柴油汽车普及率甚至高
达50%以上。同时,在日本及北美,柴油轿车的普及正方兴未艾。仅最近的5
年中,美国市场柴油车销售便增长了56%。此外,在国内市场,除一汽大众、
上海大众等欧系合资品牌汽车制造商,相继推出搭载柴油机的捷达、宝来、奥
迪A6及帕萨特(出租车试用车型)外,江淮瑞风MPV和长城、陆风、曙光及华泰现代特拉卡SUV等诸多国产车,也纷纷推出了柴油机车型,以降低高油价给车
主带来的经济压力。
据日本实野经济所预测,在2010年,欧洲50%以上的轿车是柴油轿车,同时,日本及美国的比例分别会达到10%和5.7%。另据美国的JD.POWER公司统计,到2015年全世界约有35%的车辆是柴油车。可见,国际汽车市场正呈现出一股
强劲的轿车柴油化潮流。
柴油技术优势
总体而言,现代柴油机具有如下几大性能优势:
首先,燃油经济性高。与汽油机相比,柴油机可节省30%左右的燃油消耗。
其次,排放低。与汽油机相比,柴油机可降低二氧化碳排放20%~25%,具
有良好的环保性。
再次,动力性强。柴油机固有的高压缩取
另外,使用寿命长。柴油机属于压燃式内燃机,没有汽油机所用的高压放
电点火系统,因此其可靠性更高、使用寿命更长。
此外,技术成熟、成本低。与其他新能源动力相比,现代柴油机在技术成
熟度及制造成本方面均具有优势。
博世清洁柴油动力
博世是全球柴油系统及其技术开发领域的领军企业,亦是全球最大的柴油
喷射技术供应商,其致力于柴油喷射技术生产研发的历史可追溯到78年前。1986年,博世在全球率先推出创新的电子柴油控制系统(EDC)技术;1997年,
博世车用柴油高压喷射共轨系统投放市场。2004年,博世在全球售出的高压柴
油喷射系统逾700万套。
博世电控柴油喷射系统
目前,博世公司引领技术潮流的柴油喷射技术主要有:
1.分配泵
电控分配式喷油泵DIP(Distributor Injection Pump),简称分配泵,于
上世纪80年代末推出,开创了轻量化及紧凑型高性能喷射系统的新时代。如今,博世分配泵已经历数代更新升级,最新的第4代产品中的VP30轴向分配泵和单顶置凸轮轴
VP44径向分配泵的最大喷射压力分别可达1550巴和2000巴。高喷射压力提升
了喷嘴气化(雾化)效果,进而降低了油耗及排放。同时,通过集成预喷射功能,博世新型分配泵能够有助于降低柴油车的噪声及提高柴油车驾乘舒适性。博世
分配泵适用于轿车及中型商用车的柴油喷射系统,如一汽大众的捷达及奥迪A6等。
博世电控分配式喷油泵
2.泵喷嘴
泵喷嘴UIS(Unit Injector System),是由高压泵和喷嘴组成一个紧凑的独立单元,安装在发动机缸头的气门之间,无需冗长的高压传输管路。泵喷嘴系统由发动机顶置凸轮轴提供安装在缸盖内单体喷油器(UI)所需的驱动力,其嘴端喷射压力最大可达到2050巴,通过机械和液压方式可以使全喷油量分成预喷和主喷两部分。泵喷嘴几乎适用于从轿车到重卡的各类车型。世界上首款百公里油耗仅3升的大众路波轿车便采用了博世泵喷嘴技术。此外,一汽大众推出的宝来1.9升TDI柴油车也采用了该泵喷嘴技术。
博世泵喷嘴
3.单体泵
单体泵UPS(Unit Pump System),与UIS同属单柱塞泵系统,即每缸对应一个柱塞泵(喷油泵),因此能够精确控制喷入每一气缸的油量。与UIS略有不同的时,UPS的高压泵和喷油器总成之间,通过一根很短的高压油管连接在一起。由于主要部件彼此分离,所以其在发动机的安装布置更为自由,并且对结构紧凑化的要求可有所降低,因此单体泵主要适用于中重型柴油车,其最大嘴端喷射压力可达2000巴。
4.共轨系统电控柴油车维修培训工程师,霍力平:153******** iPO S
共轨系统CRS(Common Rail System)属蓄压式喷油系统,由高压泵将燃油泵入并高压蓄存在一根共用的燃油轨道内而得名"共轨"。CRS喷射压力的产生和喷射过程相互独立,为进一步降低柴油机油耗和排放开辟了新途径,同时,共轨系统易于实现预喷射,有助于柴油车降低噪声及提高舒适性。
博世第一代共轨系统于1997年投放市场,其设计喷射压力为:轿车用1350巴,商用车用1400巴;博世于2001年开始批量生产的第二代共轨系统可产生高达1600巴的最大喷油压力。博世最新的第三代共轨系统不仅最高喷射压力升至1800巴,而且还采用压电式执行器取代传统的高速电磁阀,令喷油器开关速度倍增、喷射计量更精确,进而大幅降低了油耗和有害物排放。据悉,博世计划于2007年推出的共轨系统的喷射压力更将升至2000巴。
共轨系统是博世公司在全球推广的主打产品,适用于各类车型,如标致307柴油车及南京依维柯轻型车等。目前,博世公司计划将共轨系统销量在柴油喷射系统总销量中的比重,从2002年的42%提高到到2006年的65%。
博世柴油高压共轨喷射系统
博世第三代共轨系统用压电式喷油器
传统柴油机内可燃混合气形成时间很短,而且可燃混合气七形成与燃烧过程交错在一起。通过分析柴
油机喷油规律得到:喷入燃料的雾化质量、汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展以及有害排放物的生成。依靠传统的机械控制喷油系统难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求,也不可能满足国际上日益严格的排放控制标准。
1柴油机电子控制技术使命
电控技术的高速发展为柴油发动机获得更好的动力性能、排放指标与燃油经济性提供了可能,电喷柴油机和电喷汽油机一样有着相同的使命,那就是要满足日趋严格的排放要求,更加节能、高效、实用。电子控制技术的汽油机尽量实现最佳空燃比、最佳点火提前角;同样,柴油机也需要最佳喷油量、最佳喷射正时以及最佳喷射压力控制。
1.1最佳喷油量的控制
在柴油机中,喷油量是通过控制喷油时间来调节输出油量的大小,ECU根据发动机的转速和加速踏板位置传感器信息来计算出基本喷油量,然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正,再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正,确定最佳喷油量。而柴油机冷启动性能和减少颗粒排放是通过预喷射控制来提高,但不同工况预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔也不一样,所以需要可变的预喷射能力。另外,怠速工况的小油量在高的喷射压力下需要有快速断油能力,否则就会使油量增加或油压降低。AI;=k 1.2最佳喷射正时的控制
最佳喷油提前角受发动机转速、负荷、冷却液温度、燃油温度、进气温度及压力等多种因素的影响。喷射正时与否将影响活塞到达汽缸上止点前喷入的
油量,从而影响汽缸内压力峰值时刻,不在最佳时刻做功本质就是伤害柴油的效能。高的汽缸压力和温度改善了燃油使用经济性,但也会导致NOx形成机理复杂,普遍认为,燃烧气体的温度和氧的体积数,以及其停留在高温高压下的时间是影响增加NOx生成的原因)。柴油机电控系统应能在不同的工况及工作条件下精确地控制喷油提前角,并始终保持在最佳值,以降低燃油消耗和减少排放污染,即在达到排放标准同时选择最具有经济的燃油消耗率的喷射正时是最佳的喷射正时。
1.3最佳喷射压力的控制
传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有关,柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动,使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化,随之引起不稳定的喷射,尤其在低转速或部分负荷条件下容易产生上述现象,严重时不仅喷油不均匀,而且会发生间歇性不喷射现象。这种特性对燃油经济性和排放极为不利。若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力,就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最佳,使柴油机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优,这种最佳的喷射压力控方式就是独立的喷射压力控制。
2现代柴油机喷射技术
2.1现代柴油机技术发展状况
柴油轿车已有了近70年的历史,现代柴油机技术却只有十几年的历史。受世界范围内对内燃机动力性能、燃油经济性能、排放要求的提高,以及电控燃油系统的发展,20世纪80年代以来,德国博世公司、奔驰汽车公司、英国卢卡斯公司、美国康明斯公司等都竞相开发新产品并投放市场,以满足需求。先后出现电控喷油泵技术、电控泵喷嘴技术和共轨喷射电控燃油系统,共轨系统相对于其它燃油喷射系统具有极大的优越性。这类电控系统又可分为:蓄压式电控燃油喷射系统、液力增压式电控燃油喷射系统和高压共轨式电控燃油喷射系统,其中高压共轨式电控燃油喷射系统又最具有优越性。虽然如此该型燃油系统也有不足之处,如整个系统始终处于高压燃油作用之下;各系统易产生变形和漏泄;共轨压力的微小波动仍能造成喷油量欠佳问题;由于油轨压力固定

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