浅谈BOSCH高压共轨喷射系统

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24-8-2009 12:08 上传

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浅谈BOSCH高压共轨喷射系统

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摘要：本文以BOSCH公司的电控高压共轨柴油机喷射系统为例介绍了目前符合国Ⅲ排放标准的柴油机共轨系统。意在说明现阶段电控共轨技术必将是国内柴油机新技术运用发展的主流与趋势。

关键词：国Ⅲ、电控高压共轨

2008年7月我国汽车行业开始实施国Ⅲ排放标准。为达到这一标准国内骨干柴油机企业以各种方式开展电控柴油喷射柴油机的研制工作，有的采取技术引进、有的采取合资、有的采取委托国外设计公司开发和技术合作，而第三种方式能使国内柴油机企业参加开发过程并拥有自主知识产权，当然，这些电控燃油喷射柴油机无一例外地都采用德国博世、美国德尔福或日本电装公司三家公司之一的柴油机系统。
目前电控柴油喷射主要有三种技术：电控共轨喷射系统、电控泵喷嘴、电控单体泵系统。而国产柴油机采用最多的是电控高压共轨喷射系统，少量采用电控单体泵系统，基本不采用电控泵嘴技术。目前轻型柴油机几乎全部采用高压共轨喷射系统，中重型柴油机则采用电控单体泵和电控共轨喷射系统量中技术。
国内柴油机企业不采用电控泵喷嘴技术，主要是考虑制造成本。电控泵喷嘴系统是将油泵和油嘴做成一体直接安装于气缸盖上，结构紧凑、喷射压力高，低速和小负荷时燃油喷射稳定性好，具有较好的控制灵活性，低速时用发动机综合性能得到改善。但从经济角度看，很难将此技术运用到我国当前现有的柴油机上，因为它要有与常规发动机缸盖不同的特殊缸盖，这种缸盖制造成本较高，而采用电控共轨喷射技术和电控单体泵对原柴油机的改动较小，相应的制造成本较低。
小型车用共轨柴油机中又以采用Bosch电控高压共轨系统据多。下面具体介绍Bosch公司的高压共轨喷油系统。
1、概述
2003年5月Bosch公司开始批量生产第三代紧凑型压电直接控制式喷油器(如：图1)共轨喷油系统，这是柴油共轨喷射技术领域的重大举措。该系统在160MPa系统压力和无排气后处理的情况下用于重型汽车时，排放值可达到欧4排放标准。Bosch公司第三代共轨喷油系统可降低柴油机废气排放高达20％，此外还能提高功率5％，或降低燃油耗3％。

图1 轿车用压电共轨喷油器结构图

图2轿车用Bosch第三代共轨喷油系统结构图

2、供油系统工作原理（如：图2）
燃油由低压电动燃油泵输送给具有泵油量调节功能的高压油泵，分配单元将进入的燃油分成两路：一路供给泵油元件，另一路用以冷却传动机构和润滑轴承。高压油泵将燃油压缩至最高压力达160MPa，并将其输入油轨。拧紧在油轨上的油轨压力传感器采集实时压力，并通过集成在高压油泵上的分配单元进行燃油压力调节，而拧紧在油轨上的压力调节阀则用于在汽车加速行驶时快速泄压。

高压燃油经油轨到压电喷油器，它由电控单元根据运行工况来控制，能精确地调节喷油始点和喷油持续期，并且可柔性塑造喷油曲线(喷油相位、喷油次数和喷油量)形状。
3、Bosch高压共轨喷油系统的主要部件
3.1泵油量可调式高压油泵
Bosch高压共轨喷油系统采用的新型柴油泵是一种径向柱塞泵，它具有3个柱塞和安装在钢壳体中的多边凸轮轴(如：图3)。油泵转速达到4000r／mln时能提供高达160MPa的喷油压力。通过向油轨精确供应燃油量来调节油轨压力，以

图3新型可调式高压油泵

此维持系统的喷油压力，这样能减少被压缩至高压的燃油量，从而减少油泵消耗的功率。
3.2 高压油管、调压阀和油轨总成

高强度模块式激光焊接油轨的结构方案符合了未来发展趋势，其表面涂层不含Cr6+，满足2007年起实施的法规要求。为了调节油轨压力，在油轨两端轴向装有最新一代的压力传感器和调压阀(如：图4)。

图4 带压力传感器和调压阀的激光焊接油轨总成

电磁调压阀由供电电流占空比来控制，通过优化电磁回路和减小磁滞回线能迅速和精确地调节油轨压力，这样就有可能在各种不同的容积流量下保持油轨压力恒定。 油轨容积必须足够大，以便补偿压力波动，将其对喷射的影响减至最小程度；另一方面油轨容积又必须足够小，以便确保起动时迅速建立起油压。
由于高压共轨系统具有喷油压力柔性可调，独立柔性控制喷油正时，降低排放，柔性控制喷油速率变化等卓著的性能特点必将更广泛的运用于各类柴油机。