高壓共軌系統(tǒng)的實效性

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宋治衡

全球變暖成為當下熱議的話題，各國倡導(dǎo)保護環(huán)境、減少排放污染的議題。中國這一發(fā)展中國家從汽車能源利用和污染排放方向入手解決問題，對車輛行業(yè)提出新的要求，從2022年開始不斷執(zhí)行國家統(tǒng)一的排放標準。高壓共軌系統(tǒng)的研發(fā)，在車輛發(fā)動機上作出了革新，燃料的高效率利用，尾氣污染物質(zhì)的減少，使得高壓共軌系統(tǒng)成為汽車發(fā)展行業(yè)新的基石。

Globalwarminghasbecomeahottopicatthemoment.Countriesadvocatetheissueofprotectingtheenvironmentandreducingtheemissionofpollution.China，asadevelopingcountry，begantosolvetheproblemfromthedirectionofautomobileenergyutilizationandpollutionemission，andputforwardnewrequirementsfortheautomobileindustry.Since2022，Chinahassuccessivelyimplementedthenationalunifiedemissionstandards.Thedevelopmentofhighpressurecommonrailsystemhasbeeninnovatedonthevehicleengine.Thehighpressurecommonrailsystemhasbecomeanewfoundationforthedevelopmentofautomobileindustrybecauseofthehighefficiencyutilizationoffuelandthereductionofexhaustpollutant.

全球變暖;高壓共軌;新能源;基石;發(fā)展趨勢

globalwarming;highpressurecommonrail;newenergysources;foundation;developmenttrend

TK423

A

1673-1069（2021）06-0180-02

1高壓共軌技術(shù)應(yīng)用在車輛工業(yè)技術(shù)中的介紹

現(xiàn)代車輛工業(yè)衍生出大量新能源車型，如混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車、其他能源汽車等。石油資源的過度開采和利用，使得石油資源成為稀缺資源，燃料汽車行業(yè)受到影響，為提高燃油燃燒效率，高壓共軌技術(shù)的研發(fā)，為燃料汽車行業(yè)帶來了活力。高壓共軌技術(shù)是靠一個ECU芯片操縱噴油器實現(xiàn)確切噴油，高壓噴嘴使得燃油霧化率提升，燃料燃燒效率得到了優(yōu)化，實現(xiàn)理想噴油的規(guī)律，同時保證優(yōu)良的動力性和經(jīng)濟性。

2高壓共軌技術(shù)運用的優(yōu)勢

高壓共軌技術(shù)在車輛行業(yè)運用的潮流漸漸興起，這樣的趨勢是必然的，高壓共軌系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢帶來跨越傳統(tǒng)機械領(lǐng)域的革新，讓我們從高壓共軌系統(tǒng)的部分優(yōu)勢進行探究。

2.1技術(shù)可持續(xù)

高壓共軌技術(shù)的衍生，使得燃油燃燒效率得到了質(zhì)的提升，從普通燃油發(fā)動機對燃料燃燒率30%到高壓共軌發(fā)動機對燃料燃燒率90%。國家排放標準的不斷更替，對環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提出了更高的要求。高壓共軌技術(shù)的利用，使得燃油的霧化效率和燃燒效率都能達到最高，減少了CO2的排放，減少了PM顆粒物的排放和NOx的排放，對環(huán)境更友好，相較于之前的傳統(tǒng)機械系統(tǒng)，高壓共軌技術(shù)實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的延伸。

2.2技術(shù)效應(yīng)高

由于高壓共軌技術(shù)是由電磁閥操縱噴油嘴噴油，噴油可以實現(xiàn)柔性操縱。燃油通過公共油缸進入高壓油路，由于操縱精度提升，高壓油路中不會出現(xiàn)剩余氣泡和殘壓為零的狀況，循環(huán)噴油量變化量降低，各個缸供油不均勻得到了改善，不僅減輕了發(fā)動機的機械振動還降低了排放，高效清潔將被帶入車輛工業(yè)，不斷提高效應(yīng)，可以實現(xiàn)更高規(guī)格的應(yīng)用。高壓共軌發(fā)動機在省油方面是一個質(zhì)的提升，有更高的繼承性，國家排放標準的改進，勢必也會促進發(fā)動機的改進，高壓共軌技術(shù)也勢必迎來技術(shù)效應(yīng)的提高。

2.3技術(shù)受眾廣

高壓共軌發(fā)動機通過ECU芯片實現(xiàn)數(shù)字化精準操縱。柔性操縱是彈性的，不同的車型對應(yīng)需要不同型號的發(fā)動機進行有效驅(qū)動，根據(jù)不同車型的不同需求可以滿足個體車型的要求，相當于汽車發(fā)動機的專屬定制，高壓共軌技術(shù)的廣泛使用，ECU的數(shù)字調(diào)制，可以輕松滿足不同客戶的不同需求，技術(shù)的受眾面廣泛，實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)后，降低經(jīng)濟成本。高壓共軌原理適用于更多的領(lǐng)域，社會科技的進步，也會產(chǎn)生高壓共軌技術(shù)的科技浪潮。

3高壓共軌系統(tǒng)改善方法

目前，高壓共軌技術(shù)仍存在一些問題，根據(jù)以上提出的關(guān)于未來高壓共軌系統(tǒng)的展望，應(yīng)當從系統(tǒng)中探尋線索，結(jié)合新型的科研成果不斷完善高壓共軌系統(tǒng)。

3.1電控革新

高壓共軌系統(tǒng)引進不同的操縱閥實現(xiàn)效率的提升。高壓共軌發(fā)動機是電控發(fā)動機，通過傳感元件輸送到ECU的電信號，計算給出最正確的噴油時間，噴油次數(shù)和噴油量，達到節(jié)油、環(huán)保、動力更強勁的目的。目前，高壓共軌系統(tǒng)依舊存在穩(wěn)定性不足的部分問題，現(xiàn)通過調(diào)理小噴油量和屢屢循環(huán)噴油的變量操縱，來實現(xiàn)對高壓共軌系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計。實現(xiàn)電控革新要從以上2個問題入手。研究說明，對循環(huán)噴油量的影響性和相關(guān)性分析，以及噴油量的波動特性可知，大多數(shù)的參數(shù)影響都是針對電控噴油閥。對其電磁閥和操縱腔進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提出了雙密封電磁閥結(jié)構(gòu)，同時在操縱腔內(nèi)參與穩(wěn)定腔實現(xiàn)穩(wěn)壓作用。結(jié)構(gòu)的革新更好地為高壓共軌系統(tǒng)提供了支點，不斷完善其設(shè)計缺陷，也將會引領(lǐng)新的發(fā)動機工業(yè)革新。

3.2雙閥電控

根據(jù)對高壓共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改善，提出了帶有穩(wěn)壓腔的雙密封面操縱閥電控噴油器，相較于傳統(tǒng)噴油器多出了一個電控閥，多出的電控閥提升了操縱難度。第一，對ECU的電信號要求更高。其次，2個電磁閥同時工作會產(chǎn)生電磁干擾，彼此影響。為最大限度地解決存在的問題，在設(shè)計雙閥噴油器時采用了壓電執(zhí)行器。壓電技術(shù)是由居里夫人發(fā)現(xiàn)的，壓電技術(shù)的采用直接降低了燃燒噪聲。相比于傳統(tǒng)的電磁閥式的噴油器，壓電產(chǎn)生的反應(yīng)更為迅速，反應(yīng)信號會在0.1ms內(nèi)完成反饋，準確度得到了大大的提升，使得系統(tǒng)重復(fù)的精度十分高，也避免了由于設(shè)計中一些無法消除的誤差帶來的影響，也實現(xiàn)了單一操縱器對雙密封面的操縱，從而采用壓電式電控閥單一執(zhí)行器，解決了系統(tǒng)操縱的繁雜性和2個電控閥會產(chǎn)生的電磁干擾。

3.3量化分析影響參數(shù)

對于高壓共軌系統(tǒng)進行影響因素的量化分析，高壓油泵輸入高壓軌道內(nèi)的燃油，供油的動態(tài)變化直接關(guān)系到軌道內(nèi)壓力的波動特性。由于高壓油泵運行涉及多種物理場的耦合作用，高壓油泵循環(huán)供油量取決于進油量，進入的燃油會受到電磁閥的調(diào)控，在出口油量滾動率上作用，這樣往復(fù)作用反饋回電磁閥，間接反映了電磁閥對高壓油泵輸油的動態(tài)特性，可得電磁閥出口燃油滾動率與供油柱塞吸油滾動率有關(guān)。在高壓油泵供油的同時，電磁閥存在振蕩周期會影響出油滾動率，進而影響循環(huán)供油量。上述供油時區(qū)內(nèi)的變化，對應(yīng)循環(huán)噴油量的影響機理，得出了相應(yīng)參數(shù)變化，進而分析參數(shù)變化影響與共油量之間的相關(guān)性。對于循環(huán)噴油量在小脈寬區(qū)域?qū)﹄姶砰y和針閥預(yù)緊力的變化更為靈敏。量化分析的改進，提出了研究循環(huán)噴油量的新概念，消除百分百比量化指標的影響。高壓共軌系統(tǒng)對小噴油量曲線存在非線性拐點的成因機理，進回流節(jié)流孔直徑對于循環(huán)油量的影響規(guī)律，減少回節(jié)流孔的直徑能顯著提高小噴油量的操縱裕度，還減少了循環(huán)回油量，減少功的損失。高壓共軌系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)、操縱閥等實現(xiàn)了相較于傳統(tǒng)機械式發(fā)動機的革新，整體機能的量化分析，分段解決存在的隱患，使得結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)化，有高度的可循性，最大效率實現(xiàn)功用，希望部分有待解決的問題，在不遠的未來能一一實現(xiàn)。

3.4波動特性參數(shù)分析

波動特性分析針對于壓力波動的影響因素：

第一，主噴油量的影響，操縱變量，主預(yù)噴油量的不同（依次增加），以及時間間隔不同（依次增加）。盛油腔內(nèi)壁壓力浮現(xiàn)幅值遞減的周期波動規(guī)律。

其次，軌壓的影響，對于一致主預(yù)噴油量，當軌壓上升時，噴油脈寬的減少，影響周期的持續(xù)壓力波動，進而改變主噴的波動特性。壓力波動是導(dǎo)致屢屢噴射循環(huán)噴油量波動的主要原因。由于屢屢循環(huán)噴油波動的影響會導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒和排放的不完全，因此應(yīng)當找尋方式降低或者消除壓力波動，以便提升噴射循環(huán)的穩(wěn)定性。高壓共軌油路內(nèi)存在2種壓力波動，分別是膨脹波和壓縮波。2種不同的壓力波與電磁閥和針閥的開閉相聯(lián)系。2種波在共軌油路內(nèi)壁不斷傳遞和疊加形成了壓力波動。高壓共軌系統(tǒng)中通過波動特性的分析得到了噴射油量循環(huán)的波動性，建立了高壓共軌模型的LC無阻尼液體系數(shù)學(xué)模型，對高壓油路內(nèi)燃料的壓力波動和頻率周期進行預(yù)計，最終提出了壓力幅值變化規(guī)律預(yù)計公式，通過計算得到壓力波的頻率，從而對不同的數(shù)學(xué)模型和仿真模型進行預(yù)計，驗證了壓力幅值對噴射引起的波動預(yù)計的可靠性?？梢詾閷覍已h(huán)噴油的穩(wěn)定提供確切的理論指導(dǎo)，數(shù)字模型預(yù)計仿真，為高