博世柴油共轨系统喷油特性分析

www.qp110.com 来源：互联网作者：追梦流星雨1 类别：汽车构造维修时间：2008-01-15

博世柴油共轨系统是一种针对传统喷油系统的缺陷按标准模式设计的系统。现在对比传统喷油系统介绍一下共轨系统的喷油特性。

传统喷油系统

    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。
    喷油峰值压力对燃油喷射泵部件与驱动系统的机械负荷是起决定作用的。在传统的喷油系统中，这对燃烧室内空气/燃油混合物的形成质量也具有决定性作用。

共轨喷油系统

    共轨喷油系统是一种按标准模式设计的系统。与传统喷油系统相比，共轨系统可以达到理想喷油特性的要求：
    1.喷油量与喷油压力互不影响，是由发动机每次运行工况确定的（提供了形成理想空气/燃油混合物更多的自由度）。
    2.在喷油过程开始时，所喷燃油量应尽可能少（即在喷油始点与燃烧点之间的点火滞后阶段）。
    形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。
    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）。
    下面就几个喷油阶段介绍一下共轨系统喷油特性。

预喷射

    预喷射可以设定在上止点到90°曲轴转角之间。若喷油始点出现在上止点前40°曲轴转角以下，燃油可沉积在活塞表面与汽缸壁上，这样会导致润滑油不必要的稀释。在预喷射时会有少量的柴油（1～4 mm3）进入汽缸，它起到了对燃烧室“预处理”的作用，燃烧效率因此得以提高，并可得到理想的效果。由于预喷作用与部分燃烧，使压缩压力稍微升高，从而导致主喷射的点火延迟被缩短并且燃烧压力上升值和燃烧压力峰值都减小（柔和燃烧）。
    这些理想效果起到了降低燃烧噪音和燃油消耗的作用，同时也降低了排放。在没有预喷射的压力曲线中，在上止点区域内压力的上升对应压缩力非常平滑，但燃烧开始后斜度变得非常大，在压力最大时形成一个相对陡峭的尖峰。而压力上升线过于倾斜，尖峰过于陡峭都是造成柴油发动机燃烧噪声的重要原因。在带有预喷射的压力曲线中，在上止点的区域中压力已经达到一个较高的数值，燃烧压力上升曲线倾斜度就会减小。
    预喷射只是通过缩短点火延迟来间接影响发动机扭矩的产生。单位燃油消耗比的升降可以作为主喷始点与预喷和主喷之间时间差的函数。

主喷射

    发动机输出的能量来自主喷射阶段，这意味着主喷射负责提高发动机扭矩。在蓄压式共轨喷油系统中，喷油压力实际上保持恒定。

二次喷射

    随着NOx催化转换器的改进，可采用二次喷射减少NOx排放。二次喷射要接着主喷射进行，并在上止点后曲轴转角为200°时，在膨胀冲程过程中定时发生。二次喷射把精确数量的燃油喷入废气中。
    预喷与主喷过程相比，所喷的燃油不燃烧，而是借助废气中的残余热量使燃油气化。在排气过程中，燃油与废气所形成的混合气体在压力下通过排气门进入废气系统。部分燃油通过废气再循环系统重新回到燃烧室中达到与早期预喷同样的效果。若安装有合适的NOx催化转换器，可利用废气中的燃油作为还原剂以降低废气中的NOx含量。二次喷射延迟可导致发动机机油稀释，因此二次喷射通常必须由发动机制造商验证。