2柴油发动机的性能特点和技术发展
2.1柴油机的主要特点
(1)燃油消耗率较低,能量密度高高, 因此能源节约和经济效益的提高都很重要。
(2)较好的燃油经济性;
(3)在环境保护和尾气排放方面已引起足够的重视,二氧化碳气体排量少, 比汽油发动机的污染排放物低大约30- 35%,但噪声较大,有害成分(颗粒物,NO 化合物等)尾气排放中较多。
(4)柴油机功率和转速有较大的范围,故其应用范围较广。
(5)与汽油机相比较质量大,结构复杂,工艺和材料要求高,成本较高,。
(6)新技术、新材料不断的推陈出新, 特别是计算机技术和电子技术飞迅猛发展。新产品开发及生产装备的投入较大, 属于资金密集型与技术密集型的企业。
2.2柴油发动机新技术
(1)电子控制的高压共轨燃油喷射技术
传统的柴油发动机由于结构的缺陷造成提供燃油不够准确,使用的方式是安装了EFI来取代以前的系统。与汽油发动机相比,柴油机的EFI有异曲同工之处, 在整体的电控系统的管理方面有相似的地方,但是柴油发动机的喷射系统采用的方式多样,电子控制系统的硬件设施也是多种多样,因为柴油发动机对喷油量、喷油定时、喷射压力、喷油油路等实行综合参数控制,和汽油发动机比较柴油发动机的软件控制的要求更高。
柴油发动机经过的几代的变迁,最终形成的现在的技术特点,当然随着技术的发展柴油机会不断的出现新的控制系统。
首先是位置控制系统,被称为第一代,其主要特点是供油量的控制是通过电子伺服机构进行控制的,这一技术的使用也使得调速器-滑套控制退出历史的舞台,同时这一技术对定时和预喷射控制进行了平衡,尽量达到最优化。
其次是时间控制系统,被称为第二代,其供油系统最大的特点是依然沿用了柱塞泵油,,定时和油量的变化则由电控单元所控制。
再次是直接数控系统,这一系统也是现在最常用的系统,被称为第三代,这一系统是通过时间、共轨和喷油压力的综合控制燃油供给,解决了各种工况下准确的供油的特性。
柴油机的电子控制燃油喷射系统复杂多变,国外柴油发动机的电控系统也是采用各种不同的方式,比如有喷嘴形式的,有预行程形式的,有共轨形式的,共轨又分和高压共轨。不同的形式都是在原有的技术上,但未来柴油机发展的方向是高压共轨。
(2)柴油机共轨式电子控制燃油喷射技术系统
柴油发动机共轨式喷射技术,采用高压产生燃油,通过管道输送到每个缸的喷油器,每个喷油器都是通过电磁阀来控制,定时、定量地把燃油喷入燃烧室,使得柴油发动机达到良好的雾化和最佳的空燃比,以及最佳的燃烧时间和最佳的排放污染。
柴油机高压共轨的组成有高压油泵、ECU、共轨管、喷油器及相关的执行器和传感器等。柴油从邮箱通过低压油泵泵入高压泵,然后进入高压共轨,高压共轨产生通过压力传感器和油轨压力的信号根据系统的需要进行分配和调节,ECU根据脉谱图中的喷油时刻、喷油时间与柴油机运行的状况进行比较后由喷油器将燃油喷入燃烧室。
柴油机电控燃油喷射系统的特点主要有如下三个方面:
(1)燃油量与喷油时刻独立控制, ECU控制喷油过程和喷油压力。
(2)最佳喷油点ECU根据柴油发动机运行状况进行修正喷油时间、喷油时刻、喷油压力,使得发动机处于最佳状态运行。
(3)能进燃油的预喷射,并且有较高的喷油压力。
如今这一技术已开广泛在国内外柴油机上应用。主要是为了适应严格的汽车尾气排放标准。