现代柴油机的最新技术

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现代柴油机的最新技术现代柴油机的最新技术

　　柴油机的优点是：省油、环保、动力强、经济、维修方便，只要解决缺点就具有更大的市场前景，而实现电控的柴油发电机的方案现在看来是一个很好的解决措施。随着人们环保和节能意识的"style="float：right；clear：both；top：0；vertical-align：top；">
　　
　　柴油机的优点是：省油、环保、动力强、经济、维修方便，只要解决缺点就具有更大的市场前景，而实现电控柴油机的方案现在看来是一个很好的解决措施。随着人们环保和节能意识的不断加强，对柴油机的技术要求也越来越高。这些要求是：提高动力性能的同时降低燃油消耗、降低排气污染。这些目标的实现，对柴油机燃油喷射系统的准确性和精确性提出了更高的要求。满足这些要求的四种喷射技术分别是单体泵、泵喷嘴、分配泵和高压共轨系统（图1），分别介绍如下。
　　
　　图1-现代柴油机的四种燃油喷射技术
　　
　　1。单体泵技术
　　
　　单体泵主要由一个柱塞和柱塞套构成，本身不带凸轮轴，有的甚至不带滚轮传动部件。由于这种单体泵便于布置在靠近气缸盖的部位，使高压油管大大缩短，目前应用在缸径为200mm以上的大功率中、低速柴油机上。如道依茨BFM1013系列柴油机就是采用单体泵燃油喷射系统。（责任编辑：华全动力）2。泵喷嘴技术（图2）优良的混合气是提高柴油柴油机动力性、燃油经济性；降低排放率、噪音率的关键因素。这就要求喷射系统产生足够高的喷射压力，
　　
　　2。泵喷嘴技术（图2）
　　
　　优良的混合气是提高柴油柴油机动力性、燃油经济性；降低排放率、噪音率的关键因素。这就要求喷射系统产生足够高的喷射压力，确保燃油雾化良好，同时还必须精确控制喷油始点和喷油量。而泵喷嘴系统能够符合上述的严格要求。因此，早在1905年柴油柴油机的创始人Rudolfdiesel先生就提出了泵喷油器概念，设想将喷油泵和喷嘴合成一体，省去高压油管并获得高喷射压力。20世纪50年代，间歇控制泵喷射系统的柴油柴油机就已应用在轮船及卡车上。之后，Volkswagen和RobertBoshAG公司合作研制出适用于乘用车的电磁阀控制泵喷射系统。泵喷嘴的主要部件作用如下：
　　
　　（1）单向阀：柴油机不工作时，防止燃油回流。
　　
　　（2）旁通阀：若燃油内有空气，则通过此处排出。
　　
　　（3）节流孔与过滤器：收集、分离供油管内的气泡。
　　
　　（4）限压阀1：调节供油管内压力大于0。75MPa时打开。
　　
　　（5）限压阀2：保持回油管内压力在0。10MPa。
　　
　　（6）燃油泵：燃油泵是间歇式叶片泵，其优点是在较低柴油机转速时也可供油。泵体内油道使油泵转子始终处于被燃油浸润的状态，从而可随时输送燃油。
　　
　　图2-博世泵喷嘴
　　
　　（7）燃油分配管集成：燃油分配管集成在缸盖内的供油管内，其功能是等量向各泵喷嘴分配燃油，在此，燃油与受热燃油混合，并被泵喷嘴强制流回供油管。使供油管内流向各缸的燃油温度一致。所有泵喷嘴被提供相同量的燃油，使柴油机运转平稳。否则，泵喷嘴的油温将会不同，并且泵喷嘴被提供不同质量的燃油。这将会使柴油机运转不平稳并将在前几个缸中产生极度高温。
　　
　　（8）燃油冷却泵：使冷却液在冷却环路中循环。当燃油温度达到70℃，柴油机控制单元通过燃油冷却泵继电器将其接通。
　　
　　在国内很多的乘用车上使用泵喷嘴，如：宝来TDI、途安TDI和奥迪TDI等。泵喷嘴技术相对于之前的技术（如柱塞泵），已经具有明显改进，而其最大的好处是大大增加了喷油压力，其涡轮增压泵喷嘴的喷射压力都能达到200MPa以上。由于喷射压力直接影响柴油燃烧做功效率，因此，泵喷嘴的燃烧效率很高。（责任编辑：华全动力）3。高压共轨技术（图3）由于柴油机的负荷和转速调节是在没有进气节流的情况下直接通过改变喷油量来达到的，因此喷油系统必须以35～200MPa之间的压力将
　　
　　3。高压共轨技术（图3）
　　
　　由于柴油机的负荷和转速调节是在没有进气节流的情况下直接通过改变喷油量来达到的，因此喷油系统必须以35～200MPa之间的压力将燃油喷入柴油机气缸内，并形成均匀的可燃混合气。其间喷油量的计量必须尽可能精确，对喷油过程中的喷油压力、喷油时刻和喷油次数的控制必须非常灵活，而且必须能够随运转工况而任意变化。因此，继续沿用机械调节式喷油系统或喷油压力较低而控制功能有限的电子控制式分配泵已无法满足这些要求，新型的电控高压共轨喷油系统则是最佳选择。因此近几年来，电控高压共轨喷油系统在车用柴油机上得到了迅速的推广。到目前为止，电控高压共轨喷油系统已开发了3代。
　　
　　图3-柴油机高压共轨喷油系统
　　
　　第一代共轨高压泵总是保持在最高压力，导致燃油的浪费和很高的燃油温度。第一代共轨系统为商用车设计的，最高喷射压力为140MPa，乘用车喷射压力为135MPa。
　　
　　第二代共轨系统可根据柴油机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。带有控制油量的油泵，喷射压力能达到160MPa。即使在压力较低的情况下，该系统也可以根据实际状况提供适量的喷油压力。不仅有助于降低燃油消耗，而且还可以降低燃油温度，从而省去燃油冷却装置。预喷射降低了柴油机噪声：在主喷射之前百万分之一秒内少量的燃油被喷进了气缸压燃，预热燃烧室。预热后的气缸使主喷射后的压燃更加容易，缸内的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧，将缸内温度增加200～250℃，降低了排气中的碳氢化合物。博世公司的第二代共轨系统产品已经在沃尔沃的S60、V70D5及宝马的230d等乘用车上试用。（责任编辑：华全动力）第三代共轨系统带有压电直列式喷油器。2003年，第三代共轨系统面世，压电式（piezo）共轨系统的压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控"
　　
　　第三代共轨系统带有压电直列式喷油器。2003年，第三代共轨系统面世，压电式（piezo）共轨系统的压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。省去了回油管，在结构上更简单。压力从20～200MPa弹性调节。最小喷射量可控制在0。5mm3，减小了烟度和NOX的排放。最高喷射压力达到180MPa。此套采用新研发的压电直列式喷油器的系统使带预喷和后喷的喷油率曲线范围更为自由。
　　
　　有关电控高压共轨喷油系统的详细介绍见本书第四章：柴油机电控共轨燃油喷射系统的结构与维修。
　　
　　4。分配泵供油系统（图4）
　　
　　分配式喷油泵DIP（DistributorInjectionPump），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。
　　
　　图4-分配泵供油系统（责任编辑：华全动力）5。EGR废气再循环技术（图5）（1）EGR的作用：废气再循环（EGR）系统用于降低废气中的氧化氮（NOx）的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反
　　
　　5。EGR废气再循环技术（图5）
　　
　　（1）EGR的作用：
　　
　　废气再循环（EGR）系统用于降低废气中的氧化氮（NOx）的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，柴油机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。
　　
　　图5-电控柴油机EGR系统
　　
　　当柴油机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至柴油机。汽车废气是一种不可燃气体（不含燃料和氧化剂），在燃烧室内不参与燃烧。它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着柴油机转速和负荷的增加而增加。
　　
　　（2）工作原理：
　　
　　EGR系统的主要元件是数控式EGR阀。数控式EGR阀安装在右排气歧管上，其作用是独立地对再循环到柴油机的废气量进行准确的控制，而不管歧管真空度的大小。
　　
　　EGR阀通过3个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧管的废气量，以产生7种不同流量的组合。每个计量孔都由1个电磁阀和针阀组成，当电磁阀通电时，电枢便被磁铁吸向上方，使计量孔开启。旋转式针阀的特性保证了当EGR阀关闭时，具有良好密封性。
　　
　　EGR阀通常在下列条件下开启：
　　
　　①柴油机暖机运转。②转速超过怠速。ECM根据柴油机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量传感器来控制EGR系统。

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