德爾福首例直驅(qū)柴油燃油噴射系統(tǒng)

1、德爾福首例直驅(qū)柴油燃油噴射系統(tǒng)使用直接驅(qū)動壓電噴油器技術(shù)的柴油機燃油噴射系統(tǒng)新一代柴油噴油器技術(shù)不僅有助于汽車生廠商達到嚴格的歐VI排放標準，同時還大 大提高了汽車的扭矩、動力、燃油經(jīng)濟性和駕駛性能，使汽車整體性能更趨于完美。法國，巴黎德爾福公司推出新一代柴油噴油器德爾福直接驅(qū) 動式共軌系統(tǒng)。此項新產(chǎn)品的推出歷經(jīng)德爾福為期五年的研發(fā)，同時與其整車生產(chǎn)客戶緊密協(xié)作，幫助他們達到將來嚴格的排放要求。新系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)投產(chǎn)，并將首 先于今年年末在歐產(chǎn)轎車上投入使用。德爾福柴油系統(tǒng)總經(jīng)理JoseAvila說：“我感到非常興奮，同時也非常自豪，因為德爾福先于我們的競 爭對手將這一最新技術(shù)理念融入實際產(chǎn)品，并

2、將其推向市場。顧客在今年年底之前就可以享受配備該系統(tǒng)的高級汽車在公路上的馳騁的樂趣。德爾福直 接驅(qū)動式共軌系統(tǒng)已獲專利權(quán)，與現(xiàn)有的燃油噴射技術(shù)采用電-液回路來驅(qū)動有所不同，噴油器針閥是由壓電晶體驅(qū)動器直接驅(qū)動的。這使得噴油器將燃油噴射到燃 燒室的速度更快，且噴霧動量和精確性都得到提高。針閥的開啟關(guān)閉速度極其快速，且與噴油壓力無關(guān)。燃燒控制得以改進使得排放顯著降低，發(fā)動機在整個工作范 圍內(nèi)的扭矩和功率明顯提升，燃油經(jīng)濟性及發(fā)動機整體性能得到改善。市場：Avila說：“為了幫助緩解世界范圍內(nèi)的燃油價格壓力 和對全球變暖現(xiàn)象的擔(dān)憂，我們的客戶都在努力更快地引進新技術(shù)，以及減少燃油消耗和各種污染物質(zhì)的

3、排放，包括未受管制的污染物質(zhì)。”柴油發(fā)動 機所面臨的一項挑戰(zhàn)是要盡可能地減少氮氧化物（NOx）的排放。到2014年歐洲實行Euro6標準時，與當前的Euro4標準相比，對于NOx的排放限 值將會減少到目前的三分之一，而對于顆粒物質(zhì)的排放限值減少到五分之一。在北美地區(qū)，所面臨的挑戰(zhàn)更為嚴峻，因為TierIIbin5中NOx的排放標準 已經(jīng)明確，與現(xiàn)行的Euro4的250mg/km和Euro6的80mg/km標準相比，該標準僅等同于43mg/km（盡管這些數(shù)據(jù)并不可以直接對比， 因為歐洲和美國規(guī)定的試驗循環(huán)是不同的）。另一項挑戰(zhàn)是來自當今歐洲、日本和美國關(guān)于減少二氧化碳排放以緩解全球變暖現(xiàn)象的討論

4、。有關(guān)二氧化 碳排放限值的討論現(xiàn)如今還未結(jié)束，并且已經(jīng)提上議事日程（歐盟已經(jīng)起草了在2012年達到120g/km排放量這一極具挑戰(zhàn)性的目標），但是顧客在選購汽 車時，已經(jīng)逐漸開始將燃油經(jīng)濟性和二氧化碳的排放量考慮在內(nèi)?！耙獧?quán)衡這兩者實屬不易，因為不管是通過發(fā)動機機內(nèi)優(yōu)化或是通過后處理de- NOx系統(tǒng)來減少NOx排放，都會增加燃油消耗和二氧化碳的排放量，”Avila說道，“這些挑戰(zhàn)驅(qū)使福爾德研發(fā)出一系列新技術(shù)，其中包括創(chuàng)新的直接驅(qū)動 式柴油機共軌系統(tǒng)?！碑斍暗膰娪推骷夹g(shù)：目前，噴油器技術(shù)劃分為“電磁式”或“壓電式”兩種。在這兩種形式中，通過驅(qū)動器（“電磁式”或“壓電式”）來驅(qū)動控制 閥，以此控

5、制液壓管路，最終驅(qū)動噴油器針閥。這一過程被稱作“伺服驅(qū)動”。伺服驅(qū)動系列進一步細分為兩類，根據(jù)施加在閥兩端的壓力：一種稱之 為“平衡式”，而另一種則為“非平衡式”。因此，目前市場上的噴油器的種類包括：-伺服電磁非平衡閥（率先投入市場的共軌類 型）；-高速伺服電磁平衡閥（德爾福理念的產(chǎn)品）-伺服壓電非平衡閥（目前唯一的一種在產(chǎn)的壓電噴油器）；-（投產(chǎn) 的產(chǎn)品中尚無伺服壓電平衡閥設(shè)計）。驅(qū)動平衡閥所需的電能要比驅(qū)動非平衡閥少很多。因此，平衡閥僅需要較小的驅(qū)動器以12v（蓄電池電壓）驅(qū) 動，驅(qū)動器封裝在噴油器內(nèi)部且非常接近噴油針閥。這樣就實現(xiàn)了較短的液壓管路，較小的運動質(zhì)量，在德爾福伺服電磁平衡閥設(shè)

6、計中實現(xiàn)噴油器針閥的驅(qū)動速度， 與非平衡伺服壓電系統(tǒng)的相當。這就意味著，德爾福平衡閥伺服電磁系統(tǒng)和競爭對手的非平衡伺服壓電系統(tǒng)之間無明顯的性能差別，這就使得德爾福Multec高 速伺服電磁噴油器成為如今市場上最具價值的解決方案，可與眾多售價昂貴的伺服壓電技術(shù)相抗衡。直接驅(qū)動式噴油器：德爾福新款直接 驅(qū)動式共軌系統(tǒng)代表了柴油噴射技術(shù)的又一個根本性的突破，因為噴油器針閥首次由壓電晶體直接驅(qū)動，免除了的液壓回路，及其相關(guān)的遲滯和能量消耗，并且為發(fā) 動機的設(shè)計者提供了眾多的附加控制的可能性。其它優(yōu)勢包括，整個使用周期的穩(wěn)定性，噴油參數(shù)變換時噴油量的可靠性，高的噴射一致性和高的噴霧動量。 德爾福直接驅(qū)動

7、式柴油共軌系統(tǒng)采用了已獲專利的直接驅(qū)動技術(shù)，即壓電晶體驅(qū)動器直接驅(qū)動噴油器的針閥做初始提升，例如預(yù)噴時用到的，而一個液壓放大器則 幫助針閥做完全提升用于完成大油量噴射。此技術(shù)能避免使用其它共軌噴油器所采用的伺服液壓回路。相比目前的系統(tǒng)，噴油器能夠更高效的，在更高的壓力下（高 達2000bar）以更快的速度和更高的噴油精度將燃油注入發(fā)動機燃燒室。噴油器利用壓電晶體加載電壓時產(chǎn)生的形變進行工作。它能用不到 100微秒的時間打開和關(guān)閉噴油器的針閥，并將高壓柴油噴射到發(fā)動機中，在每個發(fā)動機循環(huán)時可實現(xiàn)七次（或者更多）的噴射。德爾福液壓管路設(shè)計在最大程度 上發(fā)揮了壓電晶體驅(qū)動器的特性：高驅(qū)動力和高速度。

8、德爾福柴油系統(tǒng)工程總監(jiān)DetlevSchoeppe博士說：“這一優(yōu)勢就相當于將系統(tǒng)壓力提高了大約 200bar。換句話說，2000bar直接驅(qū)動式壓電噴油器的性能可與2200bar伺服噴油器媲美”。該噴油器的革命性的工作原理是完全無回油的，因 此沒有高壓燃油會在回油時浪費，能夠節(jié)約目前伺服系統(tǒng)損失的一千瓦能量，也不需要使用昂貴的燃油冷卻器。 研發(fā)此系統(tǒng)的最初目的是為了優(yōu)化某些排放參數(shù)求以滿足未來日益嚴格的排放法規(guī)：-高平均有效噴射壓力（方形噴油速率直至壓力達到 2000bar；目前的伺服系統(tǒng)尤其在排放控制的中低軌壓力下很難達到此噴油速率）-多次噴射靈活性（七次噴射或更多）o在兩次 噴射之間可達

9、到零間隔o噴油器內(nèi)的蓄壓器因此避免了噴油器和供油之間的壓力波，以及其對噴油針閥動作和噴油量的影響。-噴油器噴 油針閥的快速開啟/關(guān)閉（針閥速度將近3m/s，或者說比目前系統(tǒng)快3倍）-無回油-通過發(fā)動機控制單元（ECU）控制針閥提升 比例，實現(xiàn)噴油速率在ECU內(nèi)可控。這就實現(xiàn)了怠速噪音，排放及滿負荷性能的分別優(yōu)化，而目前噴油速率是由噴油器硬件決定，且必須是這三個方面性能的折 中。技術(shù)優(yōu)勢：低排放、改善的燃油經(jīng)濟性和更大扭矩和動力，提供更完美的駕駛體驗-低排放：更快的噴油器針閥動做速度減少了針閥 較小升程時的燃油噴射量，將噴油開始和結(jié)束時燃油霧化較差時的噴油量最小化。在噴油開始和結(jié)束時，較小的噴霧

10、動量降低了油束在燃燒室的穿透能力，影響油氣 的混合從而導(dǎo)致明顯的顆粒和炭煙生成。直接驅(qū)動式噴油系統(tǒng)，在相同燃油壓力和廢氣循環(huán)（EGR）量下，比目前伺服系統(tǒng)排放的顆粒物質(zhì)減少了百分之三十。采 用當前的燃油噴射技術(shù)，在中高負荷的情況下，冷卻EGR的大量使用實現(xiàn)了非常低的NOx排放，但是卻導(dǎo)致了炭煙的增加。而采用德爾福直接驅(qū)動式壓電噴油 器，對于相同的炭煙標準和軌壓，通過使用更多的EGR，NOx排放量可降低百分之三十。這一目標是完全可以實現(xiàn)的，因為直接驅(qū)動式噴油器提供了更高的噴霧 動量，尤其是在噴射開始和結(jié)束階段，因此可以允許使用更多的EGR。直接驅(qū)動式的這一排放優(yōu)勢通過以下措施，能夠優(yōu)化后處理階段

11、的成本：o顆 粒捕集器在尺寸上可減小，或者，NOx的后處理可能被省略。o另外可以大大減少價格日益上漲的用作氧化催化劑的貴金屬-優(yōu)化的燃 油消耗：德爾福壓電噴油器的革命性工作原理是無回油的。因此，所有燃油都噴入汽缸而不會浪費在回油中。由此，噴油系統(tǒng)的熱循環(huán)就能達到一定的程度的改善， 即使在2000bar的壓力下，仍然無需燃油冷卻。該種獨特的無回油設(shè)計最終實現(xiàn)了能量節(jié)約，縮小了高壓泵的尺寸，同時有效提高了燃油經(jīng)濟性。這種液力技 術(shù)相對于其他的噴油器技術(shù)，在燃油經(jīng)濟性方面減少了一到兩個百分點的燃油消耗。然而，這里所指油耗減低是以之前討論的低排放為基礎(chǔ)的。對于相類似的排放標 準，燃油消耗能減少三至五個

12、百分點，因為通過降低軌道壓力或降低顆粒捕集器再生次數(shù)，可以額外地在燃油消耗方面獲益。德爾福直接驅(qū)動式柴油機共軌系統(tǒng)同樣 具有單個噴油器特性（I3C），這項德爾福專利技術(shù)允許針對單個噴油器的ECU標定，這同樣提高了燃油噴射的精確度并降低了維護成本。 -更高的功率和扭矩：德爾福直接驅(qū)動式共軌系統(tǒng)可應(yīng)用至2000bar壓力。壓力上的提升，與最初的共軌系統(tǒng)相比，提高了超過百分之六十，有助于增加發(fā)動 機的輸出功率和扭矩。-駕駛樂趣：除了在動力和扭矩方面的改善，由于使用了多次噴射技術(shù)，噪音也得以降低5dBA。另外，通過與壓力無關(guān)的， 噴油器針閥升程比例電子控制，發(fā)動機標定可解決NVH最優(yōu)化和廢氣排放最小化

13、之間的沖突。怠速時，直接驅(qū)動式噴油器幾乎不產(chǎn)生可察覺的噪音，與現(xiàn)有的伺服 壓電噴射系統(tǒng)相比無疑是一項顯著的成就?？傊?，系統(tǒng)可提供改善的噴油霧化和速度，幫助降低排放和發(fā)動機噪音，同時提供無與倫比的駕駛性能。的 確，直接驅(qū)動式壓電系統(tǒng)的高噴霧動量和高度靈活的多次噴射方式，使其成為了下一代燃燒系統(tǒng)（即，HCCI或PCCI等）的最佳選擇，正如SAE技術(shù)論文 “柴油機HCCI降低HC和CO排放方的法研究”所述。德爾福柴油產(chǎn)品系列：兩種解決方案更好滿足客戶需求隨著直接驅(qū)動式共軌技 術(shù)的推出，德爾福目前能提供兩個系列的柴油共軌系統(tǒng)，使用平衡閥快速伺服電磁噴油器的德爾福Multec?共軌系統(tǒng)和使用直接驅(qū)動壓電

14、噴油器的直接驅(qū)動共 軌系統(tǒng)。兩個系列的所有關(guān)鍵部件的設(shè)計均注重互換性。因此，從高速伺服電磁式轉(zhuǎn)換成直接驅(qū)動壓電式噴油器技術(shù)無需對發(fā)動機本體做任何設(shè)計上的 改變。兩個系列的油泵和油軌都很相似，兩種噴油器的安裝方式完全相同，無需對發(fā)動機汽缸蓋做任何變動就可以互換。平衡閥高速伺服電磁噴油器系 列的系統(tǒng)壓力可達2000bar。它是基于平衡閥伺服技術(shù)的一種獨特的設(shè)計。此種驅(qū)動器的小巧尺寸使其能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式安裝，并緊靠噴油器針閥，以提供高速 驅(qū)動及精確計量。Avila說：“該系統(tǒng)性能尤為卓越，甚至超過了目前的伺服-壓電噴油器技術(shù)。其獨創(chuàng)的性能和最優(yōu)化的成本價值，以及技 術(shù)上的革新性，為未來的進一步優(yōu)化設(shè)計

15、提供了極大的潛力?！薄半S著直接驅(qū)動式柴油共軌技術(shù)的推出，德爾?？梢砸勒湛蛻舻男枨筇峁┝可矶ㄖ频淖?佳解決方案：高速平衡閥電磁技術(shù)能夠為大部分車輛提供性能佳、成本經(jīng)濟的解決方案，而直接驅(qū)動式壓電技術(shù)則能夠針對各種對高油量有極高控制要求的應(yīng)用提供 解決方案?！钡聽柛２裼拖到y(tǒng)總經(jīng)JoseAvila說。因此，“該技術(shù)再次表現(xiàn)出德爾福在柴油機燃油噴射技術(shù)方面的業(yè)界領(lǐng)軍地位?！盇vila補充道。 德爾福柴油系統(tǒng)工程總監(jiān)DetlevSchoeppe博士的技術(shù)論文“使用創(chuàng)新的直接驅(qū)動式柴油機燃油噴射系統(tǒng)超越客戶的期望值：突破性技術(shù)的獨特優(yōu) 勢”關(guān)于德爾福動力總成系統(tǒng)德爾福的動力總成技術(shù)為復(fù)雜的挑戰(zhàn)提供了有效的解決方案，幫助其客戶研發(fā)具有卓越性能、排放優(yōu)化的汽車。其中包括多點 噴射和缸內(nèi)直噴汽油系統(tǒng)，共軌和轉(zhuǎn)子泵柴油系統(tǒng)