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博世柴油共軌系統(tǒng)噴油特性分析

www.guilinhy.com 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：追夢流星雨1 類別：汽車構(gòu)造維修時(shí)間：2008-01-15

博世柴油共軌系統(tǒng)是一種針對傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的缺陷按標(biāo)準(zhǔn)模式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。現(xiàn)在對比傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)介紹一下共軌系統(tǒng)的噴油特性。

傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)

    傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)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(yù)噴射和延遲噴射階段。盡管在電磁閥控制的分配泵上有預(yù)噴射的趨勢，但是在傳統(tǒng)的噴油系統(tǒng)中，產(chǎn)生壓力與儲(chǔ)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(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油量的增加而增加。
    2.在實(shí)際噴油過程中，噴油壓力首先上升，在噴油結(jié)束時(shí)下降至噴油關(guān)閉。
    傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)在低壓時(shí)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械負(fù)荷是起決定作用的。在傳統(tǒng)的噴油系統(tǒng)中，這對燃燒室內(nèi)空氣/燃油混合物的形成質(zhì)量也具有決定性作用。

共軌噴油系統(tǒng)

    共軌噴油系統(tǒng)是一種按標(biāo)準(zhǔn)模式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)相比，共軌系統(tǒng)可以達(dá)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(fā)動(dòng)機(jī)每次運(yùn)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(shí)，所噴燃油量應(yīng)盡可能少（即在噴油始點(diǎn)與燃燒點(diǎn)之間的點(diǎn)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(chǎn)生壓力的高壓泵在車輛中是一個(gè)徑向柱塞泵，壓力的產(chǎn)生與噴射無關(guān)。高壓泵的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有一個(gè)固定的傳動(dòng)比。與傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)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(qū)動(dòng)裝置不用承受高壓負(fù)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(gè)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(diǎn)）。電磁閥斷開，噴油結(jié)束。在給定壓力下，噴油量與電磁閥的接通時(shí)間成一定比例，但與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或油泵的轉(zhuǎn)速無關(guān)（時(shí)間控制噴油）。
    ECU通過較高的電壓和電流觸發(fā)電磁閥而得到所需的極短的電磁閥接通時(shí)間。這意味著ECU中的電磁閥觸發(fā)極應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。
    噴油時(shí)間點(diǎn)由電子柴油控制（EDC）的角度、時(shí)間系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。它在曲軸上使用一個(gè)傳感器以記錄發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。凸輪軸上的傳感器用以檢測相位（工作循環(huán)）。
    下面就幾個(gè)噴油階段介紹一下共軌系統(tǒng)噴油特性。

預(yù)噴射

    預(yù)噴射可以設(shè)定在上止點(diǎn)到90°曲軸轉(zhuǎn)角之間。若噴油始點(diǎn)出現(xiàn)在上止點(diǎn)前40°曲軸轉(zhuǎn)角以下，燃油可沉積在活塞表面與汽缸壁上，這樣會(huì)導(dǎo)致潤滑油不必要的稀釋。在預(yù)噴射時(shí)會(huì)有少量的柴油（1～4 mm3）進(jìn)入汽缸，它起到了對燃燒室“預(yù)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(yù)噴作用與部分燃燒，使壓縮壓力稍微升高，從而導(dǎo)致主噴射的點(diǎn)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(shí)也降低了排放。在沒有預(yù)噴射的壓力曲線中，在上止點(diǎn)區(qū)域內(nèi)壓力的上升對應(yīng)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(shí)形成一個(gè)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(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲的重要原因。在帶有預(yù)噴射的壓力曲線中，在上止點(diǎn)的區(qū)域中壓力已經(jīng)達(dá)到一個(gè)較高的數(shù)值，燃燒壓力上升曲線傾斜度就會(huì)減小。
    預(yù)噴射只是通過縮短點(diǎn)火延遲來間接影響發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的產(chǎn)生。單位燃油消耗比的升降可以作為主噴始點(diǎn)與預(yù)噴和主噴之間時(shí)間差的函數(shù)。

主噴射

    發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量來自主噴射階段，這意味著主噴射負(fù)責(zé)提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。在蓄壓式共軌噴油系統(tǒng)中，噴油壓力實(shí)際上保持恒定。

二次噴射

    隨著NOx催化轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)，可采用二次噴射減少NOx排放。二次噴射要接著主噴射進(jìn)行，并在上止點(diǎn)后曲軸轉(zhuǎn)角為200°時(shí)，在膨脹沖程過程中定時(shí)發(fā)生。二次噴射把精確數(shù)量的燃油噴入廢氣中。
    預(yù)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(jìn)入廢氣系統(tǒng)。部分燃油通過廢氣再循環(huán)系統(tǒng)重新回到燃燒室中達(dá)到與早期預(yù)噴同樣的效果。若安裝有合適的NOx催化轉(zhuǎn)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(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油稀釋，因此二次噴射通常必須由發(fā)動(dòng)機(jī)制造商驗(yàn)證。

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