在過去的二十年里,柴油機(jī)燃油噴射技術(shù)經(jīng)歷了從用于轎車的自然吸氣式與非直噴結(jié)合的
發(fā)動(dòng)機(jī)和用于卡車的直噴發(fā)動(dòng)機(jī)到100%直噴與電控結(jié)合的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)變。噴油器的峰值壓力也由當(dāng)時(shí)的500-800巴增加到現(xiàn)在可達(dá)到2000巴的泵噴嘴系統(tǒng)。
柴油機(jī)噴射技術(shù)的發(fā)展目標(biāo):
精確計(jì)算所需的噴油量,以增加
功率,減少振動(dòng);
提供較高且適宜的噴油壓力,以改進(jìn)燃燒,降低油耗,減少煙塵和顆粒物的排放;
靈活而準(zhǔn)確地控制噴油時(shí)刻,降低HC和NOx的排放,提高燃油經(jīng)濟(jì)性;
優(yōu)化燃油噴射率曲線以降低噪聲;
當(dāng)今,最先進(jìn)的燃油噴射系統(tǒng)是泵噴嘴系統(tǒng)和共軌式噴油系統(tǒng)。
泵噴嘴系統(tǒng)
在泵噴嘴系統(tǒng)中,電控的油泵和
噴油嘴沒有用管路連接,而是被做成一體,直接裝在汽
缸蓋上,這樣不占用更多的空間。每個(gè)油泵都象普通的低壓泵那樣,由
頂置凸輪軸來驅(qū)動(dòng)。這樣,頂置凸輪軸將同時(shí)驅(qū)動(dòng)
氣門和泵噴嘴。
這也意味著頂置凸輪軸必須具有極高的硬度和剛度以承受噴油器產(chǎn)生的高壓,同時(shí),凸輪軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也需專門設(shè)計(jì)。
"這是迄今為止效能最高的燃油噴射系統(tǒng),"博世(蘇州)公司銷售總經(jīng)理Ingolf Pfannenschmidt先生這樣評(píng)價(jià)它。因?yàn)楸脟娮煜到y(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,噴油嘴孔徑非常小,所以燃油噴射壓力非常高,目前用于滿足歐洲四號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的車輛上使用的柴油機(jī)的峰值壓力可達(dá)2050巴。
共軌式噴油系統(tǒng)
共軌式噴油系統(tǒng)主要由高壓供油系統(tǒng)、共軌油道、每缸一個(gè)的噴油器、高壓油泵和電控單元(
ECU)組成。高壓油泵安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的一側(cè),高壓油從油泵進(jìn)入一個(gè)儲(chǔ)油管,這個(gè)儲(chǔ)油管被稱為共軌油道。在共軌油道和每個(gè)裝在氣缸蓋上的噴油器之間有短油管相連,這樣噴油器頂端始終保持著很高的壓力。噴油器的開閉由ECU驅(qū)動(dòng)電磁閥進(jìn)行控制。具有這種始終保持的高壓是共軌式系統(tǒng)與泵噴嘴系統(tǒng)的主要區(qū)別,它能實(shí)現(xiàn)燃燒過程中燃油再噴射,以減少NOX的生成。
共軌式噴油系統(tǒng)的峰值壓力最高可達(dá)1600巴,盡管這看起來并不太高,但已經(jīng)足夠了。因?yàn)楣曹壥较到y(tǒng)在整個(gè)噴油過程中都能保持這個(gè)壓力,而泵噴嘴系統(tǒng)的峰值壓力只能持續(xù)幾毫秒。這個(gè)系統(tǒng)被用于戴姆勒
克萊斯勒生產(chǎn)的轎車中。因?yàn)樗梢越档筒裼蜋C(jī)的噪音以致與您在車中無法區(qū)分是汽油機(jī)還是柴油機(jī)。同時(shí)其性能比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛更加卓越,因?yàn)椴裼蜋C(jī)可以在低速時(shí)提供高的
扭矩輸出。
技術(shù)帶來的好處
以上兩種系統(tǒng)都縮短了增壓和供油過程的時(shí)間延遲,更高的噴油壓力使得噴入的燃油更充分地霧化。由于精確地控制了噴油過程,燃油得以充分燃燒,降低了排放。
高壓燃油噴射技術(shù)的進(jìn)步,越來越嚴(yán)格的排放法規(guī),以及很高的燃油費(fèi)用,使歐洲人的目光更多地投向了柴油機(jī)。根據(jù)博世公司的統(tǒng)計(jì),在1998年,歐洲柴油機(jī)車的市場(chǎng)占有率由22%增加到25%,銷量增加了450000輛。
大眾公司的研究結(jié)果表明,與點(diǎn)燃式汽油機(jī)相比,直噴式汽油機(jī)的油耗將減少15-20%,壓燃式柴油機(jī)將減少25-30%,而
渦輪增壓直噴式柴油機(jī)將減少40-45%。
滿足排放標(biāo)準(zhǔn)
歐洲1號(hào)和2號(hào)標(biāo)準(zhǔn):使用機(jī)械控制噴油系統(tǒng)即可達(dá)標(biāo)
歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn):必須使用電子控制噴油系統(tǒng)
歐洲4號(hào)標(biāo)準(zhǔn):目前,共軌式系統(tǒng)、泵噴嘴系統(tǒng)和vp44系統(tǒng)能夠滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
在全球燃油章程中這樣寫道:發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)取決于噴油系統(tǒng)是否盡責(zé)。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)不正常,就會(huì)出現(xiàn)噪音、冒煙及排氣污染。