解释电燃油喷射系统的奥秘,而不是简单地喷射到气缸上。
随着国内汽车排放法规的不断升级,对柴油机工作中产生的排放物的要求越来越苛刻。同时,随着运输效率的提高,重型车辆搭载的发动机需要高动力性能,大马力柴油机越来越受到Kauu的喜爱。
总的来说,汽车用柴油机朝着高动力、低排放、高可靠性的方向发展,这同时要求柴油机最核心的系统3354燃油喷射系统必须继续进行技术升级,以满足现代高性能柴油机的需求。
历代柴油机燃油喷射系统原理介绍及特点
直列柱塞喷油泵
直列式机械活塞泵是我们常说的“大型泵”,相信很多老司机对它比较熟悉。在国家2、国家3排放标准实施的时代,几乎所有柴油机都装有这种喷油泵。
但是,这种传统的机械喷射装置无法根据发动机速度和负载的变化提供准确的喷射时序、喷射量、喷射率等参数,导致柴油机工作粗暴、燃烧不完全和排放污染等问题逐渐被淘汰。
同时,它也成为一代人回忆的经典。我相信,几年后,考友们可以回忆起当时油路像空气一样进入,发动机发动不起来,在路边不停地按手泵排出空气的场景。
电控单体泵
电控单体泵工作原理个人认为与机械柱塞泵相似,不同的是,安装在柴油机上时,每个气缸都有单独的单体泵组件(燃油泵、输油管道、喷嘴),单体泵使用电控高速高精度电磁阀控制燃油喷射。
单体泵系统的燃油泵和喷嘴之间连接着短高压输油管道,燃油压力的产生和喷雾分离使附件更加简单可靠,维修成本更低。故障时只能维修单个罐子的单个部件,大大降低了卡朋特的使用和维护成本。
电控泵喷嘴
电泵喷嘴系统与电控单体泵控制燃油喷射的原理相似,但泵喷嘴从单体泵系统中移除高压输油管,并将喷油泵和喷嘴直接集成到单独的喷射装置中。
每个气缸的气缸盖都装有泵喷嘴,泵喷嘴由凸轮轴直接通过挺柱驱动。通过泵喷嘴这种高度集成的结构,可以实现高喷射压力。
另外,节约了高压输油管道,通过高压容积减少,在一定程度上减少了持续喷射时的压力波动和燃料压缩损失的影响。减少整个喷雾系统的有害容积,提高系统刚度,缓解喷雾延迟现象,减少压缩损失,提高喷雾效率。
电控高压共轨
高压共轨-现代柴油主流喷射系统
高压共轨系统与以前各燃油喷射系统的结构原理不同,最大的特点是分别进行燃油压力和喷射过程。共轨内燃料压力的大小与发动机速度几乎无关,由高压泵产生。
传统的喷油泵是由发动机直接驱动的,因此,如果转速下降,喷油压力也会相应降低,很难实现高压喷射和理想的喷油规律。
高压共轨系统可大大减少柴油机加油压力随发动机速度变化的现象,共轨的压力调节阀可根据发动机负荷状态和经济性及排放性的要求及时调节共轨内的油压。特别是优化了发动机在低速下的性能。
由于一系列优点,该系统成为现代柴油机的主流喷射系统,并对其组成和工作原理进行了介绍。
高压共轨系统组成及工作原理
高压共轨系统的主要部件如下图所示。主要包括高压油泵、共轨管、导轨压力传感器、限制阀、电控高压喷嘴、电控装置和各种传感器。
efd?from=article.detail&_iz=31825&index=5" width="600" height="349"/>燃油供给系统分为低压油路和高压油路。低压油路通过柴油滤清器和油水分离器将燃油输入高压油泵,高压油泵将燃油进行加压并送入供轨,油轨压力由轨压传感器实时监测并及时通过限压阀调节。
电控单元通过各个传感器发送回来的信号并结合其内部预设MAP图中的参数精确计算喷油量、喷油时刻、喷油持续时间、喷射次数和喷油速率曲线等关键参数。
最后电控单元向喷油嘴发出电信号控制其开启和关闭,有规律的将燃油喷入气缸,最大限度的满足发动机此时理想的喷射规律。
燃油喷射过程主要参数
现代高性能柴油机既具有高动力性能而且污染物排放水平也较低,这就要求其所匹配的燃油喷射系统不只是将燃油以高压的形式喷入气缸。
同时喷射进的燃油也必须要具有一定的规律,以保证发动机能同时在动力性能、燃油消耗、尾气排放、工作噪声等之间找到折中满足点。
电控燃油喷射系统控制燃油进入气缸的主要参数有喷油提前角、喷射速率和预喷-主喷等。
● 喷油提前角(喷油正时)
喷油提前角就是从燃油通过喷油嘴开始进入燃烧室的时刻到活塞到达上止点之间曲轴所转过的角度。
喷油提前角对发动机的排放水平、油耗和工作噪声具有决定性的影响。喷油提前角过大会导致柴油在压缩冲程结束之前很长一段时间内就开始燃烧,缸内压力急剧上升,阻碍活塞继续上升。
从而降低了发动机的效率,增加了油耗,燃烧噪声也会增大,出现所谓的爆震现象,并伴有尖锐的敲缸声。
反之喷油提前角过小会导致当燃料从开始点燃到完全燃烧的时候活塞已经下行,燃料燃烧不完全,排放物中碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的增加。
● 喷油压力
喷油压力是燃油喷射过程中重要参数,影响到喷油速率以及燃油雾化质量。较高的喷油压力能使燃油在喷油嘴处以高速率流出并充分雾化。
油雾能够与缸内空气均匀混合并充分燃烧,提升动力,降低油耗并减少污染物排放。但喷油压力也不是越高越好,过高的压力会导致燃油直接被喷到缸壁上,不易完全燃烧。
喷油压力是根据不同发动机的结构特性和运转工况通过大量实验得出的最佳值,随着技术的不断进步柴油机的喷油压力持续提升,甚至能够达到2000bar(约为2000个大气压)。
● 预喷-主喷
为了进一步降低柴油机的排放,在一个做工循环中燃油并不是一次性全部喷入气缸而是被分为多次逐渐喷入气缸,通常被分为预喷射和主喷射。
所谓预喷射即在主喷射之前进行一次少量燃油的喷射,这样在主喷射时缸内的温度和压力将会升高,缩短了主喷射阶段的点火延迟时间。预喷射可以一定程度的降低燃烧噪声和排放,这也被叫做柴油机的机内净化技术。
编后语
随着工业设计和制造水平的不断提升,现代柴油机机性能愈来愈优良。高动力、低排放、低油耗和高可靠性已成为各大厂商发动机产品的卖点。
相信通过国内综合工业水平的大幅度提升,各主机厂和发动机厂不断努力进步定会造出更加性能优良的产品,让卡友们在使用过程中更加舒心。(文/卡家号:擎动未来)
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