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「視點」國三柴油機為何用電控高壓共軌燃油系統?

我們先來看看柴油發動機的發展歷程

1893年2月17日,德國人魯道夫· 狄塞爾(Rudolf Diesel)讓“第一台狄塞爾發動機”穩定工作了一分多鐘。 正是這一分多鐘, 讓發動機行業打開了歷史新的一頁。 時至今日, 已過去120多年, 柴油發動機進入了“電控共軌時代”。

在這過去的120年以及今後的發展過程中, 柴油發動機的發展經歷“兩個30年”, “兩個50年”,總體是從機械控制向電子控制方向發展,從研發、探索到成熟, 節能與環保是當今及未來的總體發展目標。

接下來我們需要瞭解一理柴油發動機分類的方法

柴油發動機按燃燒室結構、燃油系統結構、控制方式等, 可以有如下(表二)幾種分類方式。

直噴式燃燒室發動機, 就是噴油器直接將燃油噴進燃燒室的發動機, 簡稱直噴發動機。 間隔式燃燒室是把燃燒室分隔成兩個部分, 兩者中間由通道連接, 這樣燃燒室的發動機被稱為間隔式燃燒室發動機。

直噴式燃燒室

間隔式燃燒室

市場上量較大的傳統柴油發動機是直噴、合成泵、機械控制燃油系的發動機(如:五十鈴的6BG1發動機),

這類柴油發動機可以簡稱為傳統型柴油發動機。

傳統柴油發動機燃油系統通常是:輸油泵將燃油送入柱塞式高壓油泵, 高壓油泵將高壓燃油通過高壓油管送到噴油器, (泵噴嘴式發動機沒有高壓油管, 高壓油泵與噴油嘴連在一起)高壓燃油達到開起壓力後機械式噴油器自動打開, 燃油被噴入柴油機的燃燒室。

傳統柴油機燃油系統

目前新型柴油發動機市場擁有量較多的是:直噴、高壓共軌、電子控制燃油系統發動機(如:五十鈴電控高壓共軌的4HK1發動機), 可以簡稱電噴型柴油發動機。 (目前行業內常說的分類方式:直噴機與電噴機, 顯然是不太準確的)

五十鈴電控高壓共軌4HK1發動機

高壓共軌式燃油系統只有電子控制方式,機械控制方式很難實現對高壓共軌燃油系統的精准控制。(也正是這個原因,使高壓共軌燃油系統直到近20年,才得到發展) 高壓油泵通過高油管將燃油送入共軌。共軌壓力感測器檢測出到的共軌壓力信號,送入ECU(電腦板)進行計算,然後ECU將控制信號輸送給高壓油泵的電磁閥,實現共軌壓力的控制。共軌中的高壓燃油通過高壓油管被送到每一個噴油器。來自己ECU的控制信號控制著各缸噴油器的開起時刻及開起時間的長短。ECU隨時收集發動機工況的各種資訊,並通過高壓油泵電磁閥及噴油器的控制,實現對發動機的工況的控制。

電控高壓共軌柴油發動機燃油系統

20世紀80年柴油發動機開始使電控技術

20世紀80年代後,隨著電子技術的發展,很多柴油機製造商把電子控制技術用在控制柴油發動機上,用以提高柴油發動機的各種性能,滿足環保要求。非共軌燃油系統發動機,用電子控制方式將傳統發動機進行升級,同樣可以實現“三次排放”的標準。如果加上尾氣後處理技術,電控高壓油泵式柴油發動機用機械式噴油器目前最高可以滿足“四次排放”標準。

應環保節能的需求電控高壓共軌柴油發動機將成為主流

要實現柴油發動機的節能與環保,需要對柴油發動機及柴油發動機的燃油系統進行以下幾種控制:

1. 噴油壓力的控制;

2.噴油時間的控制;

3.噴油率的控制,即一個做功衝程的多次燃油噴射;

4.每個工作迴圈的燃油噴射量;

5.燃燒室的燃燒溫度;

6.發動機尾氣的處理。

20世紀90年代,隨著材質、生產技術、電子控制技術的發展,電磁閥式噴油器、壓電晶體式噴油器、各種電子控制需要的感測器及共軌油槽被製作出來,限制柴油機共軌技術發展的難題得到解決。目前世界各國為了實現對環境的保護,都在逐步提高發動機尾氣排放的要求。所有這些,都在迫使發動機製造商加快對清潔發動機的研發。因此,近20年電控高壓共軌柴油發動機得到了快速發展。

電控高壓共軌技術,可以也只有此技術可以做到自由控制噴油壓力,可在20-200MPa範圍間變化,使燃油霧化得更好,更充分的燃燒。共軌燃油噴射系統,可以方便地實現多次噴油,每個迴圈最多可以實現9次噴油,可以實現預噴射、主噴射、後噴射,實現了對氣缸內燃燒狀況的控制。傳統柴油機噴油量用機械式調速器控制,不能滿足現代柴油機所需的噴油精准度。要降低燃油消耗、減少有害氣體排放,要求柴油發動機工作狀況及環境溫度變化時,快速調整噴油量,電控高壓共軌噴油技術可以方便地實現此項控制。電控高壓共軌噴油技術,因為共軌內有持續的高壓燃油,加之可以精准控制開、關時刻的高速噴油器,很容易地實現了對噴油時間的控制,可以根據發動機工況改變噴油的起始與結束。

綜上所述,,電控高壓共軌柴油發動機,很簡單實現了對上述6種共控制的需要,達到了現階段對柴油發動機的環保要求和節能要求。而且,隨著工藝技術的提高,電控高壓共軌柴油發動機很容易地就能滿足未來環保的要求。電控高壓共軌燃油系統,將成為柴油機下一時代的主流。

為更好的服務行業、服務讀者,《工程機械與維修》特面向行業人士徵集稿件。

“技術•維修”欄目內容

★某類工程機械整機或零部件的技術現狀及發展趨勢,其中包括工程機械節能、環保、智慧化、輕量化、人性化的理念實現路徑;

★某種工程機械產品的研發、技術升級和改裝路徑;

★工程機械中液壓、電控、發動機、工作裝置等系統關鍵技術的概括通俗性解讀;

★工程機械維修與再製造技術的理念、設備和工藝;

“使用者•施工”欄目內容

★國內外最新的施工工藝、新機型的施工工法;

★施工中設備的合理化配套及使用,施工工藝的創新及應用;

★國內外先進的設備管理理念和管理方法。

基本要求:

內容貼近實際應用,語言通俗易懂,儘量少涉及複雜公式,字數控制在2000~5000之間。配相關圖片3~5張,圖片要求500k以上。

線上投稿:www.ccmm.com.cm

內容溝通:王小龍

電話:010-64882625-817

郵箱:js@ccmm.com.cn

五十鈴電控高壓共軌4HK1發動機

高壓共軌式燃油系統只有電子控制方式,機械控制方式很難實現對高壓共軌燃油系統的精准控制。(也正是這個原因,使高壓共軌燃油系統直到近20年,才得到發展) 高壓油泵通過高油管將燃油送入共軌。共軌壓力感測器檢測出到的共軌壓力信號,送入ECU(電腦板)進行計算,然後ECU將控制信號輸送給高壓油泵的電磁閥,實現共軌壓力的控制。共軌中的高壓燃油通過高壓油管被送到每一個噴油器。來自己ECU的控制信號控制著各缸噴油器的開起時刻及開起時間的長短。ECU隨時收集發動機工況的各種資訊,並通過高壓油泵電磁閥及噴油器的控制,實現對發動機的工況的控制。

電控高壓共軌柴油發動機燃油系統

20世紀80年柴油發動機開始使電控技術

20世紀80年代後,隨著電子技術的發展,很多柴油機製造商把電子控制技術用在控制柴油發動機上,用以提高柴油發動機的各種性能,滿足環保要求。非共軌燃油系統發動機,用電子控制方式將傳統發動機進行升級,同樣可以實現“三次排放”的標準。如果加上尾氣後處理技術,電控高壓油泵式柴油發動機用機械式噴油器目前最高可以滿足“四次排放”標準。

應環保節能的需求電控高壓共軌柴油發動機將成為主流

要實現柴油發動機的節能與環保,需要對柴油發動機及柴油發動機的燃油系統進行以下幾種控制:

1. 噴油壓力的控制;

2.噴油時間的控制;

3.噴油率的控制,即一個做功衝程的多次燃油噴射;

4.每個工作迴圈的燃油噴射量;

5.燃燒室的燃燒溫度;

6.發動機尾氣的處理。

20世紀90年代,隨著材質、生產技術、電子控制技術的發展,電磁閥式噴油器、壓電晶體式噴油器、各種電子控制需要的感測器及共軌油槽被製作出來,限制柴油機共軌技術發展的難題得到解決。目前世界各國為了實現對環境的保護,都在逐步提高發動機尾氣排放的要求。所有這些,都在迫使發動機製造商加快對清潔發動機的研發。因此,近20年電控高壓共軌柴油發動機得到了快速發展。

電控高壓共軌技術,可以也只有此技術可以做到自由控制噴油壓力,可在20-200MPa範圍間變化,使燃油霧化得更好,更充分的燃燒。共軌燃油噴射系統,可以方便地實現多次噴油,每個迴圈最多可以實現9次噴油,可以實現預噴射、主噴射、後噴射,實現了對氣缸內燃燒狀況的控制。傳統柴油機噴油量用機械式調速器控制,不能滿足現代柴油機所需的噴油精准度。要降低燃油消耗、減少有害氣體排放,要求柴油發動機工作狀況及環境溫度變化時,快速調整噴油量,電控高壓共軌噴油技術可以方便地實現此項控制。電控高壓共軌噴油技術,因為共軌內有持續的高壓燃油,加之可以精准控制開、關時刻的高速噴油器,很容易地實現了對噴油時間的控制,可以根據發動機工況改變噴油的起始與結束。

綜上所述,,電控高壓共軌柴油發動機,很簡單實現了對上述6種共控制的需要,達到了現階段對柴油發動機的環保要求和節能要求。而且,隨著工藝技術的提高,電控高壓共軌柴油發動機很容易地就能滿足未來環保的要求。電控高壓共軌燃油系統,將成為柴油機下一時代的主流。

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