02-電裝與博士的發(fā)展對比

gdbtaian 2023-09-0913:53轉(zhuǎn)載：柴油機共軌噴油技術(shù)的進展本文將介紹日本電裝公司的ECD-U2共軌噴油系統(tǒng)和博世公司的共軌噴油系統(tǒng)，并闡述共軌噴油技術(shù)的進展趨勢。柴油機共軌噴油系統(tǒng)有一個共同的特點，就是有一個共同的高壓燃油蓄勢器，稱為共軌。高壓供油泵只負責向這個蓄勢器供給高壓燃油，不負責掌握燃油定量和噴油定時。治理燃油壓力和向各個氣缸輸送燃油的任務通過燃油定量掌握和噴油定時掌握可以更為敏捷和自由。相對于其他燃油噴射系統(tǒng)，共軌燃油噴射系統(tǒng)有如下特點：在燃油定量和噴油定時方面實行全電子的和柔性的掌握；噴油規(guī)律曲線外形可以比較自由地調(diào)整；優(yōu)化的、已可到達1800bar的噴油壓力〔僅次于博世公司的泵噴嘴和泵管嘴〕掌握；能實現(xiàn)每個工作循環(huán)多達七次的燃油噴射；高度的緊湊性和較低的高壓油泵驅(qū)動扭矩。日本電裝公司的ECD-U2共軌噴油系統(tǒng)日本電裝〔Denso〕公司領(lǐng)先在上世紀九十年月初推出了名為ECD-U2的共軌燃油噴射系統(tǒng)。ECD-U2共軌噴油系統(tǒng)由高壓供油泵、共軌、噴油器以及掌握這些部件的電子掌握單元和各種傳感器等組成〔如圖1〕。系統(tǒng)利用泵掌握閥轉(zhuǎn)變高壓供油泵的燃油出油量來掌握共軌壓力，共軌壓根據(jù)發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速確定的數(shù)值而調(diào)整。泵掌握閥與燃油壓力傳感器相結(jié)合進展共軌壓力的閉環(huán)掌握。[attachment=182580]噴油器的工作原理共軌壓力長期施加在噴油器針閥的底面上。只有在噴油器不通電時才施加在針閥的反面上。當噴油器不通電的時候，三通閥使單向孔板上面的空腔與共軌連通，高壓燃油通過單向孔板流入掌握腔〔液壓柱塞的上方〕，通過液壓柱塞對針閥施加向下的壓力，跟回位彈簧的作用力一起抑制針閥下方燃油壓力，使針閥關(guān)閉。在這個過程中，單向孔板沒有節(jié)流作用。當ECU發(fā)出噴油脈沖時，三通閥使單向孔板上面的空腔與回油管連通，燃油流到回油管去，布滿在這個空腔里的高壓燃油壓力馬上下降到大氣壓力。由于單向孔板節(jié)流，其下面掌握腔中的壓力只能緩慢地下降，噴油器針閥漸漸地升起，造成所謂的德爾塔型〔三角型〕噴油規(guī)律，這種噴油規(guī)律對氣缸內(nèi)的燃燒格外有利。當由電子掌握單元掌握的噴油持續(xù)時間過去之后，噴油器斷電，三通閥恢復到它的初始狀態(tài)。此時，來自共軌的高壓燃油通過三通閥和單向孔板流,斷。由此可見，噴油嘴的開啟和關(guān)閉完全由噴油器掌握腔中的壓力和共軌壓力的差值打算。轉(zhuǎn)變施加在三通閥上的電脈沖寬度，可以掌握噴油量；轉(zhuǎn)變施加在三通閥上的電脈沖發(fā)生的時刻，可以掌握噴油定時。由于ECD-U2共軌噴射系統(tǒng)是一個全電子掌握的、完善的壓力-時間燃油定量掌握系統(tǒng)，所以沒有傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)固有的問題，如：由于噴油系統(tǒng)內(nèi)的壓力傳播而產(chǎn)生難以掌握的或者不能掌握的工況區(qū)域；由于調(diào)速器掌握力量缺乏而引起低速下掌握效能不良。三種外形的噴油規(guī)律ECD-U2共軌噴射系統(tǒng)的噴油規(guī)律可以掌握成三種的外形，即德爾塔型〔三角型〕、靴型和預噴型：德爾塔型〔三角型〕噴油率型式：噴油率漸漸上升并快速截止的型式預噴型式：在主噴之前實施一次小油量的預噴的型式靴型噴油率型式：預噴跟主噴連在一起，形成一種靴子外形的噴油率型式其中最有意義的是預噴。預噴是通過在主噴脈沖之前供給一個小小的預噴脈沖，因此三通閥在每次噴油中都開啟兩次。預噴量小到1立方毫米/沖程。預噴和主噴的間隔時間已經(jīng)可以縮小到0.1毫秒。預噴可以削減在滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣，進而有效地降低柴油機的燃燒噪聲。高壓供油泵的掌握策略高壓供油泵的功能是掌握出油量以產(chǎn)生高壓燃油。它承受便于產(chǎn)生高壓的〔見圖1〕通過對泵掌握閥關(guān)閉時刻的掌握，或者通過對凸輪預升程的掌握來掌握出油量，燃油在沒有經(jīng)過壓縮的狀況下進展回油并定量，從而削減了高壓回油。因此，泵驅(qū)動扭矩明顯地下降了。最大驅(qū)動扭矩只有直列泵的三分之一。博世〔BOSCH〕公司的共軌噴油系統(tǒng)世界性大公司爭論開發(fā)和生產(chǎn)的共軌噴油系統(tǒng)，其根本原理大同小異，但在一些關(guān)鍵零部件的設計上則各有特色。BOSCH公司對共軌噴油技術(shù)的爭論與開發(fā)1997年才起步，但是進展快速，現(xiàn)在已經(jīng)進展到了第四代，累計已經(jīng)生產(chǎn)出了大約1500萬套共軌燃油噴射系統(tǒng)。[attachment=182581]圖2所示為BOSCH公司共軌噴油系統(tǒng)的高壓局部。這個系統(tǒng)的特點是，增加了限壓閥和限流器。其中：1〕壓力掌握閥使燃油壓力保持恒定，壓力掌握有兩條掌握環(huán)路：一條慢響應的電氣掌握環(huán)路，用于設定共軌中變動著的平均壓力；一條快響應的機械掌握環(huán)路，用于補償高頻壓力脈動。2〕共軌壓力傳感器的特點是，產(chǎn)生的信號由安裝在傳感器內(nèi)部的運算電路放大后送往ECU觸發(fā)成“關(guān)閉”狀態(tài)，同時起動緊急〔跛行回家〕功能，承受固定值。3〕限壓閥起泄壓作用，它將最大共軌壓力限制在一個確定的數(shù)值，例如1500bar。4〕共軌通往每一個噴油器的出口處都裝設了一個限流器，限流器的另一頭擰入噴油管。在某一個噴油器中發(fā)生永久開啟的格外不尋常的狀況下，限流器可防止連續(xù)地噴油。噴油器與日本電裝公司共軌噴油器的設計原理差不多，也是以電掌握液，用液掌握噴油嘴針閥，但是具體構(gòu)造有所不同〔見圖3〕。該噴油器可以分成假設干個功能模塊：孔式噴油嘴；液壓伺服系統(tǒng)；電磁閥。掌握腔(8)通過一個由噴油器的電磁閥開啟的泄油孔(6)與回油管(1)相連通。當電磁閥不通電，泄油孔封閉，在閥掌握柱塞(9)上的液壓力超過施加在噴油嘴針閥壓力臺肩(11)上的液壓力，針閥被壓到針閥座上，使高壓通道保持對燃燒室的密封。當電磁閥被觸發(fā)時，泄油孔開啟，掌握腔內(nèi)的壓力降低，柱塞上的液壓力也降低。一旦這個液壓力降低到低于作用在噴油嘴針閥臺肩上的力，噴油嘴針閥就將開啟。共軌噴油技術(shù)的進展趨勢隨著排放法規(guī)和燃油經(jīng)濟性的要求不斷提高，對柴油機的要求也越來越高，首當其沖的是柴油噴射技術(shù)。首先，為了降低燃燒噪聲，要求預噴；為了使燃油燃燒充分、從氣缸內(nèi)降低排放和使微粒物捕集器得到再生，要求在主噴之后進展補噴。為了使燃油霧化得好，就要增加噴油孔的數(shù)目，縮小噴油孔的直徑，但這會導致噴油速率的下降。如要保證足夠的噴油速率，就要提高噴油壓力。而為了實現(xiàn)屢次噴射，就要改善噴油系統(tǒng)的響應特性。這些要求打算了共軌噴油技術(shù)的進展方向。1)提高噴油壓力早期的共軌噴油壓力不超過800至1000bar。BOSCH公司第一代共軌系統(tǒng)的噴油壓力只有1350bar，其次代到達1600bar，第三代已經(jīng)到達1800bar，第四代將增大到2200bar的噴油壓力。由于泵噴嘴和泵管嘴系統(tǒng)2050bar的噴油壓力收到了良好的效果。一般認為，柴油機噴油壓力越高，則燃油經(jīng)濟性和排放越好。壓電式噴油器在中低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，噴射的機動敏捷性特別重要，最抱負的狀況是，在2500r/min以下的轉(zhuǎn)速范圍每個工作循環(huán)噴射達5次，在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)每個工作循環(huán)噴射兩次或者三次，在標定轉(zhuǎn)速每個工作循環(huán)噴射一次。前面介紹過的電磁閥共軌噴油器無法滿足這樣的要求。西門子VDO公司開發(fā)了能夠格外機動敏捷地實現(xiàn)多重噴射的、機電一體化的壓電式共軌噴4。壓電式執(zhí)行元件像一個在電壓下馬上就能充電的電容器，其關(guān)鍵元件是陶0.1ms以內(nèi)就會發(fā)生晶體晶格的畸變。為了使執(zhí)行器到達足夠的位移〔行程〕，必需將很多層陶瓷薄膜燒結(jié)成一30mm長的執(zhí)行器由300多層薄膜組成，每層的厚度只有80μm40μm，通過杠桿比為1:1.5的杠桿，使得掌握腔回油通道中的閥開啟。于是，掌握腔內(nèi)的壓力下降，噴油嘴針閥開啟?？芍噩F(xiàn)性格外好；沒有因設計造成的、以氣隙之類的形式消滅的偏差；壽命長，工作格外穩(wěn)定等優(yōu)點。壓電式共軌噴油器推出之后，馬上受到各大A8柴油轎車已經(jīng)承受了這一系統(tǒng)。德國漢諾威大學的工程燃燒爭論所不久前爭論開發(fā)了承受壓電噴油器的柔性噴射系統(tǒng)，見圖5。該系統(tǒng)的噴油器通過對針閥實施直接掌握而為噴油規(guī)律曲線外形的優(yōu)化供給了更大的自由度。這種噴油器具有打算性意義的優(yōu)點是，噴油嘴針閥的升程和速度可以自由地選擇。多孔式噴油嘴BOSCH公司第一代共軌噴油嘴的直徑為0.2mm，其次代為0.14mm，第三代則為0.11-0.13mm46個。特別值得一提的是，噴油孔做成內(nèi)端大、外端小的錐形，可提高出口的噴射速度。而且普遍借助液體磨蝕〔HE〕工藝將噴油孔的入口邊倒圓，其目/或縮小流量公差。共軌技術(shù)在中國進展的兩點建議泵噴嘴/極影響，但是價格過高，而且氣缸蓋的設計改動比較大。中國可以跨過直列泵和安排泵的柴油機電子掌握時代，直接進