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電控泵噴嘴和共軌燃油系統(tǒng)的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2023-01-02 10:57:06  ▏閱讀:

 

性能特點(diǎn)和作用說明

電控泵噴嘴和共軌燃油系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)與區(qū)別

 

摘要:眾所周知,柴油發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是省油、動(dòng)力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)、維修方便,只要解決環(huán)保排放問題這個(gè)缺點(diǎn)就具有更大的市場(chǎng)前景,而實(shí)現(xiàn)電控柴油機(jī)的方案現(xiàn)在看來是一個(gè)很好的解決措施。實(shí)現(xiàn)柴油控制有三條技術(shù)路線圖,分別是單體泵、泵噴嘴和高壓共軌??得魉构驹诒疚闹兄鼐褪袌?chǎng)上主用的泵噴嘴和高壓共軌兩大燃油系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)進(jìn)行綜合對(duì)比及分析,最終給予的結(jié)論是高壓共軌更具有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。

 

一、泵噴嘴燃油系統(tǒng)(EUI)的特征

 

       泵噴嘴系統(tǒng)原理如圖1所示。其最大的特點(diǎn)是增加了噴油壓力,泵噴嘴的噴射壓力都能達(dá)到200MPa以上。由于噴射壓力直接影響柴油燃燒做功效率,因此,泵噴嘴的燃燒效率很高。在泵噴嘴系統(tǒng)中,噴油泵和噴嘴組成一個(gè)單元。每個(gè)氣缸的缸蓋上都裝有這樣一個(gè)單元,它直接通過搖臂或間接地由柴油機(jī)的凸輪軸通過推桿來驅(qū)動(dòng)。

       電控泵噴嘴燃油噴射系統(tǒng)主要由泵噴嘴、驅(qū)動(dòng)搖臂機(jī)構(gòu)、電子控制單元(ECU)及各種傳感器等組成,如圖2所示。電控泵噴嘴燃油噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)是燃油壓力升高仍然是機(jī)械式的,噴油始點(diǎn)和終點(diǎn)由電磁閥控制,噴油量和噴油時(shí)間是由電磁閥控制。

1、優(yōu)點(diǎn)

(1)高壓燃油通過氣缸蓋頂端的頂置凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)形成,沒有了額外的高壓燃油管路,避免了管路泄漏并消除了管路壓力損失的可能。

(2)由于噴射裝置與燃油增壓的一體化,燃油噴射可以在短時(shí)間內(nèi)高效高壓完成,且靈活控制其噴油量、壓力、正時(shí),且其噴油壓力達(dá)到200MPa以上,超過共軌系統(tǒng)所能夠達(dá)到的水平。

(3)對(duì)燃油的適應(yīng)性比高壓共軌強(qiáng)。

(4)燃油系統(tǒng)能進(jìn)行單缸維修。

2、缺點(diǎn)

(1)要求頂置凸輪軸設(shè)計(jì),因而對(duì)缸蓋的剛度設(shè)計(jì)有較高要求。

(2)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制噴射壓力,低速時(shí)油壓低,不利于改善低速燃燒性能。

(3)多次噴射難于實(shí)現(xiàn),更新?lián)Q代產(chǎn)品缺乏技術(shù)延續(xù)性,即便對(duì)噴油器采用二級(jí)電磁閥控制,會(huì)使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

 

電控柴油機(jī)泵噴嘴燃油系統(tǒng)原理圖.png

圖1  電控柴油機(jī)泵噴嘴燃油系統(tǒng)原理圖

柴油機(jī)電控泵噴嘴結(jié)構(gòu)圖.png

圖2  柴油機(jī)電控泵噴嘴結(jié)構(gòu)圖

 

二、高壓共軌(DCR)的特征

 

      高壓共軌全稱叫做電控高壓共軌噴射系統(tǒng),結(jié)構(gòu)組成如圖3所示,原理如圖4所示。共軌噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)單的說就是由一個(gè)油泵產(chǎn)生高壓柴油,再將高壓柴油儲(chǔ)存倒共軌管里,由ECU根據(jù)各傳感器的數(shù)據(jù)計(jì)算出最佳噴油正時(shí)和噴油量,再由電控的噴油器噴入汽缸進(jìn)行燃燒。它的最大特點(diǎn)是產(chǎn)生壓力和噴入汽缸的過程完全分開,這樣的好處是能保證每個(gè)噴油器的噴射壓力一致,并且可以做到多次噴射,使燃燒更完全排放更佳。高壓共軌是通過高壓油泵在共軌管里建立高壓柴油,再由ECU通過各信號(hào)調(diào)節(jié)電控噴油器的噴油量及噴油正時(shí),這里面的核心部件電控噴油器配合精度高,噴油孔直徑也較小,這就對(duì)柴油的清潔程度要求也較高。

1、優(yōu)點(diǎn)

(1)高噴射壓力,目前最高可達(dá)180MPa,比一般直列泵高出一倍。

(2)噴油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān),把產(chǎn)生壓力與實(shí)際燃油噴射過程分離,使發(fā)動(dòng)機(jī)低速、大負(fù)載的性能得到改善。

(3)特殊設(shè)計(jì)的電控噴油器可靈活實(shí)現(xiàn)多次噴射,調(diào)節(jié)噴油率形狀,噴油規(guī)律實(shí)現(xiàn)理想化。

(4)可以自由選定噴油正時(shí)和噴油量。

(5)驅(qū)動(dòng)扭矩振動(dòng)小,噪聲小、振動(dòng)低。

(6)適用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易在發(fā)動(dòng)機(jī)上的安裝。

2、缺點(diǎn)

(1)油品的適應(yīng)性較差,共軌系統(tǒng)對(duì)燃油中的硫含量比較敏感,會(huì)使維修頻次增加。

(2)故障后,用戶的維修成本高。

 

電控柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.png

圖3  電控柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電控蓄壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)原理圖.png

圖4  電控蓄壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)原理圖

 

三、性能對(duì)比

 

1、原理不一樣

(1)共軌式電控燃油噴射技術(shù)通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油,分送到每個(gè)噴油器,并借助于集成在每個(gè)噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合,定時(shí)、定量地控制噴油器噴射至柴油機(jī)燃燒室的油量。

(2)泵噴嘴系統(tǒng)的燃油噴射執(zhí)行器是一個(gè)動(dòng)力噴嘴。動(dòng)力噴嘴能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為機(jī)械能,通過機(jī)械能噴射和霧化燃油,泵噴嘴動(dòng)力噴嘴的工作是由電脈沖(PWM)驅(qū)動(dòng)的。

2、特點(diǎn)不一樣

(1)共軌式電控系統(tǒng)采用先進(jìn)的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥;采用共軌方式供油等。

(2)泵噴嘴一體化。燃油箱內(nèi)不再需要一個(gè)分離式的燃油泵用于提供壓縮燃油;不需要一個(gè)內(nèi)含高壓油的管道(油軌),與油箱連接的管路均為低壓油管。

3、優(yōu)缺點(diǎn)不一樣

(1)共軌式電控系統(tǒng)保證柴油機(jī)達(dá)到最佳的燃燒比和良好的霧化,以及最佳的點(diǎn)火時(shí)間、足夠的點(diǎn)火能量和最少的污染排放。

(2)泵噴嘴發(fā)動(dòng)機(jī)都有冷起動(dòng)加濃、自動(dòng)冷車快怠速功能,能保證發(fā)動(dòng)機(jī)不論在冷車或熱車狀態(tài)下順利起動(dòng)。

      泵噴嘴(EUI)與高壓共軌(DCR)燃油噴射系統(tǒng)的綜合比較優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1。

 

表1 泵噴嘴和高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)各自的特點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn)比較

序號(hào)
EUI
DCR
優(yōu)缺點(diǎn)
1
通過氣缸蓋頂端的頂置凸輪軸直接驅(qū)動(dòng)燃油形成高壓,無額外的高壓燃油管路
高壓油軌和噴油器間利用管路連接
泵噴嘴消除了管路壓力損失并避免了管路泄漏的可能
2
噴油壓力達(dá)到200MPa以上
噴油壓力最高可達(dá)180MPa
泵噴嘴的噴油霧化更好,有利于充分燃燒,但對(duì)缸蓋的剛度設(shè)計(jì)要求較高;高壓共軌的驅(qū)動(dòng)扭矩及其振動(dòng)小,噪聲小
3
對(duì)燃油中的硫含量敏感度低
對(duì)燃油中的硫含量敏感度高
泵噴嘴對(duì)燃油的適應(yīng)性更好
4
噴射壓力依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
噴油壓力獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
泵噴嘴在低速時(shí)油壓低,對(duì)改善低速燃燒性能不利;高壓共軌把壓力產(chǎn)生與實(shí)際燃油噴射過程分離,可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速、大負(fù)載的性能
5
難于實(shí)現(xiàn)多次噴射,無法滿足對(duì)燃油系統(tǒng)的要求
特殊設(shè)計(jì)的電控噴油器可實(shí)現(xiàn)靈活的多次噴射,調(diào)節(jié)噴油率形狀,實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律
高壓共軌靈活的噴射可以改善燃燒,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪聲
6
系統(tǒng)故障時(shí),能進(jìn)行單缸單油泵維修
涉及油軌和噴嘴的故障較多
泵噴嘴的維修比高壓共軌的維修簡(jiǎn)單,并且費(fèi)用會(huì)低一些

 

總結(jié):

       與其它噴射系統(tǒng)相比,共軌系統(tǒng)把壓力產(chǎn)生與實(shí)際燃油噴射過程分離。“軌”被作為高壓蓄壓器,其內(nèi)部燃油壓力始終保持與發(fā)動(dòng)機(jī)具體工況相適應(yīng)的最佳壓力。共軌系統(tǒng)可被輕易地安裝到各類不同的發(fā)動(dòng)機(jī)中。除此之外,共軌系統(tǒng)還提供了更廣闊的擴(kuò)展功能和在燃燒過程設(shè)計(jì)上更多大的自由度,它可以使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以更低的排放、更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和低噪聲運(yùn)行。電控共軌系統(tǒng),是國內(nèi)專家一致認(rèn)為目前水平最高、將來會(huì)占統(tǒng)治地位的一種電控系統(tǒng)。其噴油器的特殊設(shè)計(jì),可實(shí)行靈活的多次噴射,且噴射壓力可在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷條件下任意調(diào)節(jié),給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來的好處是極為理想的指標(biāo)。由于這些因素,電控共軌技術(shù)已普遍為新一代康明斯發(fā)電機(jī)組所采用的最佳柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

 


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