第四章柴油機燃油供應系統(tǒng)

1、4. 柴油機發(fā)展的新技術(shù)v4.1 柴油機供油系統(tǒng)新技術(shù)v4.2 柴油機增壓、中冷新技術(shù)v4.3 柴油機噪聲控制新技術(shù)v4.4 柴油機發(fā)展的其他新技術(shù)v4.5 柴油機廢氣凈化及后處理技術(shù)柴油機的特點v燃油經(jīng)濟性高，比汽油機高3040%。壓縮比高；無泵吸損失；稀薄燃燒；燃油密度大。v工作可靠，不需要點火系統(tǒng)。v工作扭矩大，壓縮比高使氣缸爆發(fā)壓力高。v不會爆震及產(chǎn)生鉛污染。v排放品質(zhì)好。v機械效率高。v燃油耗低。v噴油量受轉(zhuǎn)速影響大，低速扭矩?。▊鹘y(tǒng)直列泵柴油機）。v不足：燃燒噪聲大、機械負荷高、NOx和微粒排放高。歐洲轎車柴油機的發(fā)展1993 1994 1995 1996 1997 1998 19

2、99 2000020406080年 份直噴式柴油機比例直噴式柴油機比例1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000051015202530歐洲柴油機比例歐洲柴油機比例年 份3）柴油轎車的加入使柴油轎車的加入使1980年以來的轎車平均燃油消耗年以來的轎車平均燃油消耗率減少率減少20%。到。到2005年還將要減少到年還將要減少到25%(CO2同時下同時下降降)。4.1 柴油機供油系統(tǒng)新技術(shù)v單體泵；v泵噴嘴；v電控高壓噴射系統(tǒng)；v共軌燃油噴射系統(tǒng)。柴油機供油系統(tǒng)功用及分類v在柴油機中，燃油在壓縮行程結(jié)束前，將燃油噴入氣缸，通過燃油噴射量來調(diào)節(jié)發(fā)動機的負荷。柴油機供

3、油系統(tǒng)對混合氣質(zhì)量和柴油機的性能及排放起著決定性作用。v燃油噴射泵的功能就是能夠提供足夠的噴射壓力、根據(jù)轉(zhuǎn)速和負荷對供油定時、噴油量和供油規(guī)律進行調(diào)節(jié)。v從燃油噴射泵結(jié)構(gòu)上分：轉(zhuǎn)子分配泵；直列柱塞泵；單體泵；泵噴嘴；共軌系統(tǒng)。幾種供油系統(tǒng)性能對比柴油性能與噴射壓力的關(guān)系燃油噴射壓力逐年提高的趨勢超高壓燃油噴射對柴油機性能的影響傳統(tǒng)直列柱塞泵供油系統(tǒng)直列柱塞泵供油系統(tǒng)直列柱塞泵泵噴嘴供油系統(tǒng)v由于高壓油管的物理特性的限值，傳統(tǒng)的泵-管-嘴系統(tǒng)所能產(chǎn)生的燃油壓力有限，并且油壓波動對燃油噴射也有不利影響。v泵噴嘴將油泵和油嘴做成一體，取消了高壓油管，燃油的噴射壓力可以達到1800bar，并縮短了燃油

4、噴射時間，提高了怠速和低負荷燃油噴射的穩(wěn)定性。v泵噴嘴由于在氣缸蓋上產(chǎn)生很高的壓力，對氣缸套和氣缸蓋的剛性要求較高。高壓油泵的凸輪離曲軸距離較遠，對傳動系的剛度要求較高，這限值了泵噴嘴燃油噴射壓力的進一步提高。泵噴嘴基本都得電磁控制，因為時高壓噴射，對電磁閥要求高。增加了氣缸高度，并且對氣門特別是4氣門布置帶來很大困難。泵噴嘴供油系統(tǒng)工作過程v泵噴嘴直接安裝在氣缸蓋上，由柴油機上的凸輪軸8驅(qū)動。它的噴油始點和終點都由快速啟閉的電磁閥5控制。當電電磁閥開啟時，泵噴嘴內(nèi)的油壓較低，不足以打開噴油嘴，燃油經(jīng)回油孔流走。當電磁閥關(guān)閉時，凸輪驅(qū)動柱塞泵產(chǎn)生的高壓燃油噴入氣缸。根據(jù)發(fā)動機MAP控制電磁閥，

5、可以優(yōu)化燃油的噴射量和噴射定時。泵噴嘴工作過程圖示泵噴嘴供油系統(tǒng)形式泵噴嘴結(jié)構(gòu)形式泵噴嘴與直列柱塞泵噴射壓力、排放對比大眾公司泵噴嘴技術(shù)v世界第一輛百公里油耗為3L的大眾路波車的研制成功很大程度上得益于其泵噴嘴技術(shù)。大眾泵噴嘴在氣缸蓋上的安裝單體泵供油系統(tǒng)v采用單體泵的柴油機，每個氣缸配備一個高壓油泵，高壓油管介于直列柱塞泵和泵噴嘴之間。由于單體泵對氣缸蓋和氣缸套的剛度要求不像泵噴嘴那么高，傳動結(jié)構(gòu)也比較緊湊，經(jīng)過優(yōu)化的單體泵最高噴射壓力可以達到1700bar。v單體泵供油系統(tǒng)在氣缸蓋上占用的空間和傳統(tǒng)的燃油噴射系統(tǒng)相似。電控高壓噴射系統(tǒng)分類v按柴油機電控噴射的控制方式分：位移控制方式；時間控

6、制方式。v位移控制系統(tǒng)的特點：在原機械控制控制循環(huán)噴油量和噴油定時原理基礎(chǔ)上，改進更新機構(gòu)，用線位移和角位移的電磁液壓執(zhí)行機構(gòu)或電磁執(zhí)行機構(gòu)控制油量調(diào)節(jié)和提前器運動裝置的位移，實現(xiàn)循環(huán)噴油量和定時控制。v時間控制系統(tǒng)的特點：在高壓油路中利用一個或兩個高速電磁閥的啟閉控制噴油泵和噴油器的噴油過程。噴油量控制由噴油器開啟時間長短和噴油壓力共同決定，而噴油定時由控制電磁閥的開啟時刻決定，從而可實現(xiàn)噴油量、噴油定時和噴油速率的柔性控制和一體控制。電控高壓噴射系統(tǒng)形式v位移控制系統(tǒng)：電控直列柱塞泵系統(tǒng)；電控轉(zhuǎn)子分配泵系統(tǒng)。v時間控制系統(tǒng)：共軌噴射系統(tǒng)v奔馳OM611帶高速電磁閥控制的VE泵電控系統(tǒng)：v電

7、裝ECD-U2系統(tǒng)；電控單體泵或泵噴嘴vDDC公司DDRC電控泵噴嘴。電控直列柱塞泵控制原理圖典型電控直列柱塞泵系統(tǒng)v可變預行程是將原固定的柱塞套筒通過旋轉(zhuǎn)電磁鐵使套筒能在小范圍內(nèi)上下移動，從而就能選擇噴油開始時間和噴油泵凸輪工作段的型線位置(b)。在A區(qū)，噴油提前但油泵供油率低（低壓噴油）。在B區(qū)，供油率上升。v當柴油機在低負荷時，選擇凸輪型線低速段，使噴油提前，減少微粒排放，并利用這時的低供油率減小預混燃燒，減小NOx排放。高負荷時選擇高速凸輪型線。v改動小，但過程控制慢、精度低、噴射壓力難以進一步提高。博士公司電控直列柱塞泵系統(tǒng)電控轉(zhuǎn)子分配泵系統(tǒng)v在電子控制轉(zhuǎn)子分配泵中，控制噴油量的調(diào)節(jié)

8、塊6的運動，是由電磁機構(gòu)2控制驅(qū)動的。供油定時則由電磁閥5來控制。當電磁閥開啟時，定時調(diào)節(jié)活塞上的油壓下降，供油定時后移，當電磁閥關(guān)閉時，定時調(diào)節(jié)活塞上的油壓上升，供油定時前移。通過改變電磁閥的開啟與關(guān)閉的時間比例，就可以調(diào)節(jié)供油定時。柴油機電控系統(tǒng)原理圖柴油機電控系統(tǒng)原理圖電控高壓共軌系統(tǒng)v電控高壓共軌系統(tǒng)的高壓油管是共同的，因此稱為共軌。系統(tǒng)的電腦根據(jù)工況和其他環(huán)境條件，通過一個和發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關(guān)的高壓油泵，將高壓油管中的燃油壓力控制在所需要的水平上，并通過對噴油嘴上泄壓閥的控制，以選擇最佳的燃油噴射相位和噴射規(guī)律。共軌燃油噴射系統(tǒng)的特性v柴油機共軌燃油噴射系統(tǒng)的燃油噴射壓力不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的

9、影響，低速時，共軌仍能產(chǎn)生很高的燃油噴射壓力，有助于提高柴油機的低速扭矩。共軌燃油噴射對柴油機低速扭矩的改善電控高壓共軌系統(tǒng)特點和優(yōu)點v電控高壓共軌系統(tǒng)的特點：調(diào)節(jié)自由度大：v噴射壓力；v噴射時刻；v噴油量?？刂凭却蟠蟾倪M。v共軌噴射系統(tǒng)的優(yōu)點：先導噴射以降低燃燒噪聲；低轉(zhuǎn)速時的高噴射壓力可提高低速扭矩，減小低速排煙；供油系統(tǒng)循環(huán)變動小，改善車輛駕駛性能并降低排放；通過后期噴射可望利用觸媒來降低NOx排放。波許共軌系統(tǒng)功能：五次噴射1）預噴Preinjection(冷起動)2）先導噴射PilotInjection(降噪)3）主噴MainInjection(功率)4）遲噴AfterInecti

10、on(加快燃燒)5）后噴PostInjection12345奔馳OM611柴油機上電控共軌系統(tǒng)v奔馳公司OM611柴油機配備的電控共軌系統(tǒng)。v基本參數(shù)：排量：2.2L；功率：95kW；扭矩：300Nm；排放：低于歐III。奔馳共軌柴油機OM611共軌直噴式柴油機增壓和排放控制電裝ECD-U2系統(tǒng)vECD-U2利用電磁式油泵控制閥來調(diào)整油泵供油量，以改變共軌油道中的油壓，而不是決定循環(huán)噴油量的大小。v噴油嘴的啟閉由油嘴頂部液壓活塞控制室中的油壓決定。此油壓大小取決于共軌中壓力和三通電磁閥啟閉的溝通作用。當三通閥通電時，控制室的高壓油流出，噴油嘴針閥因壓力室內(nèi)高壓作用上升，開始噴油。三通閥斷電時，高壓油供到液壓活塞頂部控制室，針閥落座，停止噴油。v噴油定時由卡特彼勒蓄壓式電控噴射系統(tǒng)滿足歐