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柴油机电控燃油喷射的应用及发展

信息来源:foioo.com  时间:2010-08-28  浏览次数:323

  目前,柴油机已普遍采用电子控制燃油喷射系统 .柴油机实现电子控制喷油的方法有两种 :一是在传统的喷油泵 -油管 -喷嘴系统基础上只对调速器、供油提前器进行改进的电子控制 ;二是采用全新的喷油概念 ,直接控制喷油嘴 .
  1、电控直列式喷油泵
  在直列泵基础上发展起来的电子控制燃油喷射装置最多 ,它具有喷油量与喷油定时控制功能或只具备其中一种功能 ,有些控制系统还具有喷油压力和喷油速率等控制功能电控直列泵的喷油量控制装置为电控调速器 .电控调速器使喷油量随转速变化的控制易于实现 ,而且其响应速度比机械式或机械液压式调速器快得多 ,因此 ,适用范围非常广泛 .电控调速器按执行机构的不同可分为电子调速器 (如日本 DKK公司的 RED- 型电子调速器、德国 Heinzmann公司的 E型电子调速器及美国 Barber Colmann公司的电子调速器等 )及电子液压式调速器 (如德国 Bosch公司的 EDR型调速器等 ) .电控直列泵的喷油定时装置一般采用电子液压式执行器 ,如德国 MTU公司 880系列柴油机的 ECS系统、电装公司的 ECD- P3型电液正时器及美国卡特彼勒公司的 PEEC系统等.日本 ZEXEL 公司的 TICS系统采用柱塞滑套式定时调节机构 ,通过控制定时滑套的位置改变柱塞供油的预行程 ,从而调整供油定时 ,同时还可以与升速式凸轮相配合来控制喷油速率和喷油压力 .日本小松也开发了采用独特的组合式柱塞的可变预行程的 KP2 1型喷油泵 ,德国波许公司也研制了 RP39、 RP43型可变喷油速率、喷油定时和喷油量控制的控制滑套式喷油泵 ,其工作原理和结构与 ZEXEL公司的 P- TICS系统相似 ,也属于一种可变预行程直列泵 .
  2、电控单体泵系统
  德国 Bosch公司的电控单体泵 (EUP)系统 ,采用较短的高压油管 ,可实现较高的喷油压力 ,最高喷油压力可达 1 60 MPa.该系统采用高速电磁阀控制喷油定时及喷油量 .
  3、电控分配泵
  柴油机电控分配泵的喷油量及喷油定时的控制一般采用高速电磁阀 ,电磁阀的闭合时刻对应着喷油定时 ,电磁阀从闭合到开启的时间确定了喷油量 ,如日本丰田公司的 ECD- 型电控VE泵 .德国 Audi公司轿车用柴油机也采用了电子控制分配泵 .美国 Stanadyne公司 90年代初开发的 DS型电控分配泵用于美国 GM公司的 1 994年型 6. 5L增压柴油机上 ,该泵最高喷油压力可达 1 0 0 MPa,新研制的 RS型电控分配泵可达到更高的喷油压力 ,峰值喷油压力接近140 MPa.
  4、电控泵喷嘴系统
  未来载重车用柴油机的燃烧系统要求 1 50 MPa左右的最高喷油压力 ,以满足排放和噪声法规的要求 .为此世界上各大汽车公司都在开发高压电控喷油系统 ,最具代表性的就是电子控制泵喷嘴系统 .这种装置可分为机械驱动式和蓄压式两种 ,均能达到很高的喷射压力 ,使燃油雾化质量提高 ,大大降低了柴油机燃烧系统对缸内涡流强度的要求 ,甚至可以采用无涡流的燃烧系统 .
  5、机械驱动式电控泵喷嘴系统
  目前发展最完善的电控泵喷嘴系统是机械驱动式电控泵喷嘴系统 ,如美国底特律 (De-troit)柴油机公司的 DDEC型电控泵喷嘴、德国 Bosch公司的 PDE2 7和 PDE2 8型电控泵喷嘴、美国 Carterpillar公司的电控泵喷嘴、英国 L ucas CAV公司的 EUI型电控泵喷嘴等 .现有产品的喷油压力已高达 1 50 MPa,科研用的柴油机上已有高达 2 0 0 MPa,甚至更高喷油压力的泵喷嘴系统 .机械驱动式电子泵喷嘴系统在国外已获得充分发展 ,从单缸排量不足 1 L的小型柴油机到单缸排量大到几 L 的重型柴油机都获得了令人满意的使用效果 .
  6、电控蓄压式泵喷嘴系统
  近年来 ,电控蓄压式泵喷嘴的研究比较活跃 .因为它不需要机械驱动装置和机械调节装置 ,因此可以在不重新设计柴油机的情况下发挥泵喷嘴的优点 .如美国卡特彼勒公司的电控蓄压式泵喷嘴系统HEUI,该系统的主要特点是 :将电控和液压技术相结合 ,按时间控制喷射过程和喷射压力 ;该系统的工作与发动机转速无关 ,可在宽广的工况范围内保持较高的喷油压力 ,最高喷油压力可达到 1 50 MPa;具有喷油速率控制功能 ,对初始供油期、着火延迟期和主喷期间的供油量进行优化控制 ;应用该喷油系统的柴油机的烟度、颗粒和 NOX 排放以及响应性都获得了改善。美国 BKM公司从 1 975年开始研制电控蓄压式泵喷嘴 ,于1983年正式批量生产 .这种伺服燃油喷射系统能满足 1 7~ 2 91 0 k W柴油机的匹配需要 ,最高喷射压力可达 1 60 MPa.。其他产品还有日本小松公司 KOMPICS电子液压泵喷嘴、电装公司的共轨系统 ECD- U2、及德国 Bosch公司的柴油机共轨电控蓄压式喷射系统等

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