关于柴油机的几种喷射系统的讨论

xichen828

最近，公司准备开发一款新型的柴油机；现正处于方案筹备阶段。我想了解一下关于单体泵、泵喷嘴、共轨系统的控制原理、结构特点、以及优劣性对比。希望大家不吝赐教，先谢谢了！

xichen828

有高手讲解一下么？

suma

三言两语是揭示不清楚的，底下引用了一些说明资料。如果想研究清楚的话，还应该找书去看。就我的体会来说，高压共轨是市场的主流，也是未来的趋势。如果是开发新发动机，起码要有5--10的换代周期，而共轨技术可以保持同样的系统，仅通过更新部分部件，提高轨压，就可以满足欧三，欧四，欧五。（当然对于欧五来说，后处理是必需的） 相似的系统可以减小开发规模，技术的积累和延续更容易，所以早日研发和应用高压共轨才符合长远利益。而单体泵则是一种过渡产品。
[以下为引用的一些技术简洁]
　　高压共轨与单体泵这两种技术各有长短，是实现国Ⅲ排放的普遍方式。高压共轨式喷油系统用高压供油泵，将高压燃油贮存在油轨内，依靠喷油器电磁阀的开闭，控制喷油时间和喷油量。高压共轨式喷油系统的轨道压力始终保持在设定压力值，便于实现喷射的灵活控制，能持续高压喷射，容易实现单循环多次喷射。当前，国外已经使用的共轨系统最高压力可达200MPa。高压共轨可以实现欧Ⅲ标准，还具有达到欧Ⅳ及欧Ⅴ标准的能力。
  单体泵每个缸配装一个高压泵，最高喷射压力可以达到200MPa。它的优势是结构相对简单，性能可靠，故障率低，寿命长，维修方便。单体泵系统制造工艺相对简单，成本低，产品价格也低。另外，单体泵对油品的清洁度不太敏感，尤其是大功率柴油机，由于喷射压力更大，在当前国内油品质量无法满足要求的条件下，使用单体泵具有更好的保障。
  两种技术各有长短，有各自的市场。高压共轨系统多用于轻型车，而单体泵系统则多用于重型柴油车。欧洲市场上85％以上的重型柴油机采用电控单体泵技术，而美洲重型柴油机市场则偏向于高压共轨技术。

xichen828

感谢3楼的讲解！

cash0501

什么公司啊，这么厉害，说开发就可以在这么多技术方案中任意选择，佩服。

cash0501

某些厂家看不上单体泵，直接上共轨机型。听说现在共轨机型很不好卖啊，估计一台机器就会亏好多。

风中的眼睛

我们公司做组和单体泵，也是有很多困难，批量装机的可能性很小，设计问题不大，但国内的工艺水平实在难以满足要求呀！

sparkplug

就目前国内的生产厂家而言，能达到欧3排放水平的柴油机，基本上采用三种技术路线。
1.高压共轨技术。高压共轨式喷油系统采用高压供油泵，将高压燃油储存在轨道内并保持一个高压环境，依靠喷油器电磁阀的开闭控制喷油时间和喷油量。高压共轨喷油系统的轨道压力始终保持在设定值，便于实现喷射的灵活控制，容易实现单循环多次喷射。独特的技术使其更容易达到欧Ⅲ标准之后更高的排放要求。其特点如下：
(1)共轨喷油器高速电磁阀一次喷射最多可进行5次脉动，要求响应速度更快，对电子控制要求较高。
(2)共轨轨道压力较高(一般为150～180 MPa)，焊接和铆接工艺水平要求高，一旦发生漏油，可能会危及到人员的安全。
(3)轨道和高压油管始终处在高压环境下，对密封材料和金属材质的要求更高。
(4)对燃油品质比较敏感。油品中会对燃油系统产生不良影响的是燃油中的水分、杂质和芳香烃等，杂质会加速运动副磨损甚至使其卡死，芳香烃会使橡胶失去弹性从而影响密封。
2.单体泵。单体泵技术是在每个气缸装配1个高压泵，最高喷射压力可达200 MPa。它的优势是结构相对简单、性能可靠、故障率低、寿命长且维修方便。单体泵系统制造工艺相对简单，成本低，产品价格也低。另外，单体泵对油品的清洁度(即杂质和芳香烃类)不太敏感，尤其是大功率柴油机，由于喷射压力更高，在当前国内油品质量不稳定的情况下，单体泵技术具有更好的工作保障。其特点如下：
(1)结构相对简单，凸轮轴同步驱动，无需独立的高压泵。
(2)喷射高压在泵体内形成，由高速电磁阀控制，可以实现提前和延时的高压脉冲。
(3)喷射高压只是在极短的时间内存在，对密封材料和金属材质要求相对较低。
3.机械泵，采用不同出油阀（等压阀、阻尼阀等）的机械泵，通过更改凸轮轴的型线、优化燃烧室、重新匹配燃烧室等一些技术措施，同样可以达到欧三的水平。其特点如下：
（1）结构简单，直接在与那里欧2的结构基础上就可以实现。
（2）相对与高压共轨与单体泵成本很低。
（3）实用，操作简单，比如调节供油提角度等。
几种技术的应用与对比：目前，高压共轨和单体泵两种技术都有各自的市场，高压共轨系统多用于中小功率的柴油机，而单体泵多用于大功率的重型柴油机。欧洲市场上85%以上的重型柴油机均采用电控单体泵技术。
　　从排放功能的实现来看，电控单体泵由于增加了与柴油机缸体同等数量的外置泵，使最高喷油压力可达200 MPa。正是较高的喷油压力使得燃油能够充分燃烧，从而提高了排放水平。因此，在达到欧Ⅲ标准之后对更高排放标准的追求中，电控单体泵也具有一定的优势。
　　从使用看，电控单体泵对油品的要求不高，而电控共轨技术要求油品必须达到欧Ⅲ或以上排放所需要的标准。在我国油品质量普遍难以达到欧Ⅲ或以上要求的条件下，电控单体泵技术不挑剔燃油的优势已被公众普遍认可。
　　而机械泵的路线，属于“非典型路线”，中国重汽的产品已经投放市场，目前玉柴也在积极的研究机械泵欧三的发动机，目前的排放水平已经达标，通过国家认证。中国用户更倾向与使用机械泵，第一，发动机本身的价格相对低廉；第二，维修简单；第三，国三的车上并没有排放检测装置，因此用户可以通过自己调节共有提前角度来减少油耗，当然随着角度的增大排放是不会达标的。但是机械泵达到欧三的水平，普遍存在一个问题：就是油泵的泵嘴断压力过高，会使油泵的负荷增加，寿命降低，可靠性下降。