2 、共軌管
共軌管將供油泵提供的高壓燃油分配到各噴油器中,起蓄壓器的作用, E
CD-U2 系統(tǒng)的供軌管如圖 4 所示。它的容積應(yīng)削減高壓油泵的供油壓力波動(dòng)和每個(gè)噴油器由噴油過(guò)程引起的壓力震蕩,使高壓油軌中的壓力波動(dòng)控制在 5Mpa 之下。但其容積又不能太大,以保證共軌有足夠的壓力響應(yīng)速度以快速跟蹤柴油機(jī)工況的變化。 ECD-U2 系統(tǒng)的高壓泵的最大循環(huán)供油量為 600mm3 ,共軌管容積為 94000mm3 。
高壓共軌管上還安裝了壓力傳感器、液流緩沖器(限流器)和壓力限制器。壓力傳感器向
ECU 提供高壓油軌的壓力信號(hào);液流緩沖器(限流器)保證在噴油器出現(xiàn)燃油漏泄故障時(shí)切斷向噴油器的供油,并可減小共軌和高壓油管中的壓力波動(dòng);壓力限制器保證高壓油軌在出現(xiàn)壓力異常時(shí),迅速將高壓油軌中的壓力進(jìn)行放泄。
從上述分析可見(jiàn),精確設(shè)計(jì)高壓共軌管的容積和形狀適合確定的柴油機(jī)是并不容易的。
3 、電控噴油器
電控噴油器是共軌式燃油系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復(fù)雜的部件,它的作用根據(jù) ECU 發(fā)出的控制信號(hào),通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉,將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時(shí)、噴油量和噴油率噴入柴油機(jī)的
燃燒室。
BOSCH 和 ECD-U2 的電控噴油器的結(jié)構(gòu)基本相似,都是由于傳統(tǒng)噴油器相似的
噴油嘴、控制
活塞、控制量孔、控制電磁閥組成,圖 5 為 BOSCH 的電控噴油器結(jié)構(gòu)圖。在電磁閥不通電時(shí),電磁閥關(guān)閉控制活塞頂部的量孔 A ,高壓油軌的燃油壓力通過(guò)量孔 Z 作用在控制活塞上,將噴嘴關(guān)閉;當(dāng)電磁閥通電時(shí),量孔 A 被打開(kāi),控制室的壓力迅速降低,控制活塞升起,噴油器開(kāi)始噴油;當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí),控制室的壓力上升,控制活塞下行關(guān)閉噴油器完成噴油過(guò)程。
控制了噴油率的形狀,需對(duì)其進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)預(yù)定的噴油形狀?刂剖业娜莘e的大小決定了針閥開(kāi)啟時(shí)的靈敏度,控制室的容積太大,針閥在噴油結(jié)束時(shí)不能實(shí)現(xiàn)快速的斷油,使后期的燃油霧化不良;控制室容積太小,不能給針閥提供足夠的有效
行程,使噴射過(guò)程的流動(dòng)阻力加大,因此對(duì)控制室的容積也應(yīng)根據(jù)機(jī)型的最大噴油量合理選擇。
控制量孔 A 、 Z 的大小對(duì)噴油嘴的開(kāi)啟和關(guān)閉速度及噴油過(guò)程起著決定性的影響。雙量孔閥體的三個(gè)關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)是進(jìn)油量孔、回油量孔和控制室,它們的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)噴油器的噴油性能影響巨大;赜土靠着c進(jìn)油量孔的流量率之差及控制室的容積決定了噴油嘴針閥的開(kāi)啟速度,而噴油嘴針閥的關(guān)閉速度由進(jìn)油量孔的流量率和控制室的容積決定。進(jìn)油量孔的設(shè)計(jì)應(yīng)使噴油嘴針閥有足夠的關(guān)閉速度,以減少噴油嘴噴射后期霧化不良的部分。
此外噴油嘴的最小噴油壓力取決于回油量孔和進(jìn)油量孔的流量率及控制活塞的端面面積。這樣在確定了進(jìn)油量孔、回油量孔和控制室的結(jié)構(gòu)尺寸后,就確定了噴油嘴針閥完全開(kāi)啟的穩(wěn)定、最短噴油過(guò)程,同時(shí)就確定了噴油嘴的穩(wěn)定最小噴油量?刂剖胰莘e的減少可以使針閥的響應(yīng)速度更快,使燃油溫度對(duì)噴油嘴噴油量的影響更小。
但控制室的容積不可能
無(wú)限制減少,它應(yīng)能保證噴油嘴針閥的升程以使針閥完全開(kāi)啟。兩個(gè)控制量孔決定了控制室中的動(dòng)態(tài)壓力,從而決定了針閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)這兩個(gè)量孔的流量系數(shù),可以產(chǎn)生理想的噴油規(guī)律。
由于高壓共軌噴射系統(tǒng)的噴射壓力非常高,因此其噴油嘴的噴孔截面積很小,如 BOSCH 公司的噴油嘴的噴孔直徑為 0.169mm × 6 ,在如此小的噴孔直徑和如此高的噴射壓力下,燃油流動(dòng)處于極端不穩(wěn)定狀態(tài),油束的噴霧錐角變大,燃油霧化更好,但貫穿距離變小,因此應(yīng)改變?cè)裼蜋C(jī)進(jìn)氣的渦流強(qiáng)度、燃燒室結(jié)構(gòu)形狀以確保最佳的燃燒過(guò)程。
對(duì)于噴油器電磁閥,由于共軌系統(tǒng)要求它有足夠的開(kāi)啟速度,考慮到預(yù)噴射是改善柴油機(jī)性能的重要噴射方式,控制電磁閥的響應(yīng)時(shí)間更應(yīng)縮短。關(guān)于電磁閥的研究已由較多的文獻(xiàn)報(bào)道,本文不再對(duì)此進(jìn)行分析。
4 、高壓油管
高壓油管是連接共軌管和電控噴油器的通道,它應(yīng)有足夠的燃油流量減小燃油流動(dòng)時(shí)的壓降,并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)較小,能承受高壓燃油的沖擊作用,且起動(dòng)時(shí)共軌中的壓力能很快建立。各缸高壓油管的長(zhǎng)度應(yīng)盡量相等,使柴油機(jī)每一個(gè)噴油器有相同的噴油壓力,從而減少
發(fā)動(dòng)機(jī)各缸之間噴油量的偏差。各高壓油管應(yīng)盡可能短,使從共軌到噴油嘴的壓力損失最小。 BOSCH 公司的高壓油管的外經(jīng)為 6mm ,內(nèi)徑為 2.4mm ,日本電裝公司的高壓油管的外經(jīng)為 8mm ,內(nèi)徑為 3mm 。
三、結(jié)束語(yǔ)
由于高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)具有可以對(duì)噴油定時(shí)、噴油持續(xù)期、噴油壓力、噴油規(guī)律進(jìn)行柔性調(diào)節(jié)的特點(diǎn),該系統(tǒng)的采用可以使柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性能都會(huì)有進(jìn)一步的提高。這就需要我們加大對(duì)高壓共軌系統(tǒng)的研究力度,使我國(guó)的柴油機(jī)水平跨上一個(gè)新的臺(tái)階。