全面解析第三代柴油共轨直喷涡轮增压技术

汽车的发源地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。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)。共轨柴油喷射技术现在被应用在奔驰、大众、双龙等品牌的车型上,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。这项技术尤其在以SUV为主打车型的双龙汽车上得到了广泛应用。



双龙第三代柴油高压共轨直喷涡轮增压发动机
  共轨掀起柴油动力反叛

  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xx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,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,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{zg}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。这一系统能够在发动机的所有转速范围内获得非常高的燃油压力。灵活的电子控制系统对正时和喷射压力的控制在发动机各种工况下都能够获得低排放和高效率。由于压力的形成与喷射过程分离,使发动机设计人员在研究燃烧和喷油过程时获得了更大的自由。可根据发动机工况的要求调节喷射压力和喷射正时,使发动机在低速工况下也能实现xx燃烧,所以既使是在很低的转速也能获得大扭矩。预喷射技术的应用在降低排放和噪音方面取得了更大的进步。通过对以上特性的控制,共轨已经使柴油机的响应性和驾驶舒适性达到了汽油发动机水平,同时它具有着显著的燃油经济性和低排放特性。

  {dy}代的共轨高压泵总是保持在{zg}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xx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。

  直喷供油得到xx控制

  燃油喷射是很复杂的机械、液压、电子系统联合做业,要适应发动机各种工况下的工作环境,在燃烧之前燃油必须经过过滤和增压,在准确的时间以一定的喷射速率喷射到每一个气缸内。发动机电脑控制废气再循环、增压、排气后处理系统,以得到{zj0}的发动机特性和废气排放。低压油泵将柴油从油箱中吸出,经过过滤提供给高压油泵,在低压泵内有一电磁阀控制燃油到达高压泵室,燃油进入管形蓄压器—燃油轨道。在共轨上有压力传感器时时监测燃油压力,并将这一信号传递给ECU,通过对流量的调节控制共轨内的燃油压力达到希望值。喷射压力根据发动机运转条件的不同从200~1800巴,再通过电脑控制分别喷射到气缸中,共轨不但保持了燃油压力,还xx了压力波动。

  涡轮增压获取全面动力

  涡轮增压器的作用是增加发动机的进气量,使功率和扭矩都有较大幅度的增长。它工作起来就像一台微型航空发动机,涡轮位于柴油机排气系统上,把排气能量转换成旋转动能,驱动压缩机把更多的进气送入燃烧室。增压器与发动机没有任何的机械连接,因此不会消耗发动机的能量,其润滑和冷却由发动机上引出的机油来完成。这项被保时捷911等跑车应用的技术如今也出现在不少柴油动力系统中。它大大弥补了以往柴油动力系统高转速区域动力不足的问题,使得新一代的柴油动力具有几乎全转速区间的充沛动力。



越来越多的车型运用柴油动力
  随着越来越多高级轿车应用柴油技术,以及奥迪柴油动力赛车TD10在世界上最严酷的赛事之一-勒芒24小时耐力赛上以压倒性优势多年蝉联{gj}。以第三代柴油共轨直喷涡轮增压技术为核心的柴油动力将在越来越多的车型上被应用,很可能某{yt}除了SUV外,街头的大小车辆甚至超级跑车都将以第三代柴油共轨直喷涡轮增压技术为动力。



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