欧三排放共轨柴油与老的柴油车的区别.doc

欧三排放柴油车共轨喷射系统简介

中心摘要：
随着现在全球气温升高，人们对环保意识逐步提高，各国政府对汽车尾气的要求也越来越高了，我国环保局也从2007年7月1日起开始实施欧Ⅲ排放标准。这就对汽车的尾气排放提出了更高的要求，为了达到欧Ⅲ排放标准，各大汽车厂家也想了很多办法，也设计出了很多新技术和新工艺。例如柴油车的共轨喷射就是汽车新技术的一种。
关键词：柴油共轨、汽车、尾气、环保、排放
欧洲可以说是柴油车的天堂，在德国柴油轿车占了42%。柴油轿车已有了近70年的历史，而最近10年可以说柴油发动机有了突飞猛进的发展。在1997年，博世与奔驰公司联合开发了共轨柴油喷射系统 (Common Rail System)。今天在欧洲，众多品牌的轿车都配有共轨柴油发动机，如标致公司就有HDI共轨柴油发动机，菲亚特公司的JTD发动机，而德尔福则开发了Multec DCR柴油共轨系统。我国很多汽车厂家为了使车辆符合国家的欧Ⅲ排放标准，也相应的引进或者开发了柴油共轨喷射系统。如江铃全顺、南京依维柯、一汽大柴等。共轨系统与之前以凸轮轴驱动的柴油喷射系统不同，共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，燃油轨中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生，压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定（ECU初始设定）。共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制（共轨压力调节传感器），根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。燃油喷射压力是柴油发动机的重要指标，因为它联系着发动机的动力、油耗、排放等。现在第三代柴油共轨直喷涡轮增压技术使得柴油车具有比以往更高扭矩、高功率、高可靠性以及更低油耗、低排放、低震动、低噪音的特性。
一、 传统的柴油车供油系统
传统喷油系统采用分配式与直列式喷油泵，燃油喷射仅由主喷射阶段组成，没有预喷射和延迟喷射阶段。尽管在电磁阀控制的分配泵上有预喷射的趋势，但是在传统的喷油系统中，产生压力与储备喷油量是被凸轮和柱塞连接在一起的，对喷油特性有以下影响：
1. 喷油压力随发动机转速和喷油量的增加而增加。
2. 在实际喷油过程中，喷油压力首先上升，在喷油结束时下降至喷油关闭。
传统喷油系统在低压时所喷燃油量较小而不是较大；峰值压力是平均喷油压力的2倍以上；与有效燃烧的要求同步，喷射率曲线呈三角形。
燃油喷射压力是柴油发动机的重要指标，因为它联系着发动机的动力、油耗、排放等，高的喷射压力可以在低转速工况下获得良好的燃烧特性。传统直喷柴油发动机使用的是泵喷嘴系统，它的峰值最高喷射压力可达到1800巴。泵喷嘴直喷系统虽然简便好用，但燃油压力不能保持恒定，燃油系统压力与发动机转速呈线性关系，在发动机低转速时形成燃油压力不足。随着排放控制的更加苛刻，就需要更高及恒定的柴油喷射压力和更完善的电子控制，于是众多制造商们就把优点更多的柴油共轨系统作为柴油发动机的发展方向。
二、 共轨柴油系统的分析
共轨系统与之前以凸轮轴驱动的柴油喷射系统不同，共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话，那共轨就可以称作反叛了，因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，燃油轨中的燃油压力由一个径向柱塞式高压泵产生压力大小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定。共轨中的燃油压力由一个电磁压力调节阀控制（共轨压力传感器），根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。
柴油共轨系统发展到今已经历了3代，它有着强大的技术潜力
第一代的共轨高压泵总是保持在最高压力，导致能量的浪费和很高的燃油温度。第二代可根据发动机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。预喷射降低了发动机噪音：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，预加热燃烧室。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。
而共轨系统第3代——压电式(piezo)共轨系统，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。没有了回油管，在结构上更简单。压力从200～2000巴弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3，减小了烟度和NOX的排放。
三、 共轨柴油系统的组成
共轨喷油特性的主要原因是以下部件：高压泵、安装在缸盖上的电磁阀喷油器、蓄压器（轨道）、凸轮轴速度传感器（相位传感器）。
用于产生压力的高压泵在车辆中是一个径向柱塞泵，压力的产生与喷射无关。高压泵的转速与发动机转速有一个固定的传动比。与传统喷油系统相比，供油更均匀。这意味着共轨高压泵不仅尺寸更小，而且其驱动装置不用承受高压负载峰值。
喷油器通过几根短的油管与共轨连接，
主要由喷油嘴和每个油管处的电磁阀组成。
ECU向电磁阀供电，接通电磁阀（喷油始
点）。电磁阀断开，喷油结束。在给定压
力下，喷油量与电磁阀的接通时间成一定
比例，但与发动机转速或油泵的转速无关
（时间控制喷油）。
ECU通过较高的电压和电流触发电磁
阀而得到所需的极短的电磁阀接通时间。
这意味着ECU中的电磁阀触发极应进行相
应的设计。 博世喷射器结构图

　　喷油时间点由电子柴油控制（EDC）的
角度、时间系统来调节。它在曲轴上使用一个传感器以记录发动机转速。凸轮轴上的传感器用以检测相位（工作循环）。

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