博世柴油共軌系統噴油特性分析

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：追夢流星雨1 類別：汽車構造維修時間：2008-01-15

博世柴油共軌系統是一種針對傳統噴油系統的缺陷按標準模式設計的系統。現在對比傳統噴油系統介紹一下共軌系統的噴油特性。

傳統噴油系統

    傳統噴油系統采用分配式與直列式噴油泵，燃油噴射僅由主噴射階段組成，沒有預噴射和延遲噴射階段。盡管在電磁閥控制的分配泵上有預噴射的趨勢，但是在傳統的噴油系統中，產生壓力與儲備噴油量是被凸輪和柱塞連接在一起的，對噴油特性有以下影響：
    1.噴油壓力隨發動機轉速和噴油量的增加而增加。
    2.在實際噴油過程中，噴油壓力首先上升，在噴油結束時下降至噴油關閉。
    傳統噴油系統在低壓時所噴燃油量較小而不是較大；峰值壓力是平均噴油壓力的2倍以上；與有效燃燒的要求同步，噴射率曲線呈三角形。
    噴油峰值壓力對燃油噴射泵部件與驅動系統的機械負荷是起決定作用的。在傳統的噴油系統中，這對燃燒室內空氣/燃油混合物的形成質量也具有決定性作用。

共軌噴油系統

    共軌噴油系統是一種按標準模式設計的系統。與傳統噴油系統相比，共軌系統可以達到理想噴油特性的要求：
    1.噴油量與噴油壓力互不影響，是由發動機每次運行工況確定的（提供了形成理想空氣/燃油混合物更多的自由度）。
    2.在噴油過程開始時，所噴燃油量應盡可能少（即在噴油始點與燃燒點之間的點火滯后階段）。
    形成共軌噴油特性的主要原因是以下部件：高壓泵、安裝在缸蓋上的電磁閥噴油器、蓄壓器（軌道）、凸輪軸速度傳感器（相位傳感器）。
    用于產生壓力的高壓泵在車輛中是一個徑向柱塞泵，壓力的產生與噴射無關。高壓泵的轉速與發動機轉速有一個固定的傳動比。與傳統噴油系統相比，供油更均勻。這意味著共軌高壓泵不僅尺寸更小，而且其驅動裝置不用承受高壓負載峰值。
    噴油器通過幾根短的油管與共軌連接，主要由噴油嘴和每個油管處的電磁閥組成。ECU向電磁閥供電，接通電磁閥（噴油始點）。電磁閥斷開，噴油結束。在給定壓力下，噴油量與電磁閥的接通時間成一定比例，但與發動機轉速或油泵的轉速無關（時間控制噴油）。
    ECU通過較高的電壓和電流觸發電磁閥而得到所需的極短的電磁閥接通時間。這意味著ECU中的電磁閥觸發極應進行相應的設計。
    噴油時間點由電子柴油控制（EDC）的角度、時間系統來調節。它在曲軸上使用一個傳感器以記錄發動機轉速。凸輪軸上的傳感器用以檢測相位（工作循環）。
    下面就幾個噴油階段介紹一下共軌系統噴油特性。

預噴射

    預噴射可以設定在上止點到90°曲軸轉角之間。若噴油始點出現在上止點前40°曲軸轉角以下，燃油可沉積在活塞表面與汽缸壁上，這樣會導致潤滑油不必要的稀釋。在預噴射時會有少量的柴油（1～4 mm3）進入汽缸，它起到了對燃燒室“預處理”的作用，燃燒效率因此得以提高，并可得到理想的效果。由于預噴作用與部分燃燒，使壓縮壓力稍微升高，從而導致主噴射的點火延遲被縮短并且燃燒壓力上升值和燃燒壓力峰值都減小（柔和燃燒）。
    這些理想效果起到了降低燃燒噪音和燃油消耗的作用，同時也降低了排放。在沒有預噴射的壓力曲線中，在上止點區域內壓力的上升對應壓縮力非常平滑，但燃燒開始后斜度變得非常大，在壓力最大時形成一個相對陡峭的尖峰。而壓力上升線過于傾斜，尖峰過于陡峭都是造成柴油發動機燃燒噪聲的重要原因。在帶有預噴射的壓力曲線中，在上止點的區域中壓力已經達到一個較高的數值，燃燒壓力上升曲線傾斜度就會減小。
    預噴射只是通過縮短點火延遲來間接影響發動機扭矩的產生。單位燃油消耗比的升降可以作為主噴始點與預噴和主噴之間時間差的函數。

主噴射

    發動機輸出的能量來自主噴射階段，這意味著主噴射負責提高發動機扭矩。在蓄壓式共軌噴油系統中，噴油壓力實際上保持恒定。

二次噴射

    隨著NOx催化轉換器的改進，可采用二次噴射減少NOx排放。二次噴射要接著主噴射進行，并在上止點后曲軸轉角為200°時，在膨脹沖程過程中定時發生。二次噴射把精確數量的燃油噴入廢氣中。
    預噴與主噴過程相比，所噴的燃油不燃燒，而是借助廢氣中的殘余熱量使燃油氣化。在排氣過程中，燃油與廢氣所形成的混合氣體在壓力下通過排氣門進入廢氣系統。部分燃油通過廢氣再循環系統重新回到燃燒室中達到與早期預噴同樣的效果。若安裝有合適的NOx催化轉換器，可利用廢氣中的燃油作為還原劑以降低廢氣中的NOx含量。二次噴射延遲可導致發動機機油稀釋，因此二次噴射通常必須由發動機制造商驗證。