電控共軌噴射系統的新進展

摘要：介紹了共軌系統新的發展。為改善共軌噴油器的漏泄特性，提出了內腔式共軌電控噴油器；為增強共軌系統噴油規律的可控性，提出的高低壓組合式的新一代共軌系統，為共軌系統的發展研究開拓了思路。
關鍵詞：柴油機共軌系統發展
1 前言
共軌式燃油噴射系統，是隨著世界範圍內對內燃機排放要求的提高以及電控燃油系統的發展，產生的第三代電控燃油系統，在對內燃機排放要求和經濟性要求日益增長的今天，共軌系統相對於其它燃油系統具有極大的優越性。國內外已有多家公司和研究機構投入大量人力、物力進行研究，國外已有成熟的機型獲得應用。雖然如此，該型燃油系統也有它固有的不足，如整個系統始終處於高壓燃油作用之下，各系統產生變形而使得漏泄量更大，由於油軌壓力固定使得實現理想靴型噴油規律較困難等。為克服這些不足，針對以上的缺點提出了對共軌系統的新構想。
2 內腔式共軌噴油器
共軌噴油器作為系統中的重要部件以及最複雜部件，對整個共軌系統噴射特性具有重要的影響。常規典型共軌噴油器結構如圖1 所示，為保證對噴油器針閥的控制，噴油器上部為控制柱塞，與控制柱塞套為精密配合偶件。由於控制室為高壓燃油，在高壓燃油的作用下，控制柱塞直徑減小，控制柱塞套直徑增大，使該偶件的配合件的配合間隙增大，導致漏泄量增大。為解決此問題，提出了內腔式共軌噴油器[1]，結構如。為控制部分的詳細結構圖。典型共軌噴油器內腔式共軌噴油器

控制部分結構圖內腔式共軌噴油器漏泄量該型噴油器的主要特點，是將高壓燃油引入控制柱塞內部，利用高壓燃油的平衡來減小控制柱塞的變形，從而減小由控制柱塞部分的漏泄量。給出了該型噴油器控制柱塞和針閥偶件處的漏泄量對比，控制柱塞的漏泄量是針閥體漏泄量的1/5，這一方面是由於使用的是常規噴射系統採用的標準S 形噴嘴，針閥體的徑向配合間隙是4μm，而柱塞體的徑向間隙是2μm，並且在控制柱塞上有一個接通進油量孔的充滿高壓燃油的較大的內孔，這意味著控制柱塞由於內孔中的高壓燃油的壓力而使其外徑增大，這樣由於當導向體的內徑由於壓力而增大時，則可保證配合間隙保持在一個範圍之間，從而使其漏泄量相對於沒有內孔的柱塞少。
該型噴油器的另一個特點是用一個平面閥代替通常共軌噴油器採用的球形閥，如圖5 所示。採用平面電磁閥，可大大減小電磁閥關閉時對閥座的衝擊應力，為減小高壓燃油作用在電磁閥上的液壓力，在電磁閥座上開了泄流槽，保證電磁閥在燃油壓力下產生小的漏泄時的燃油迅速泄流。採用該型電磁閥后，其靜態漏泄量極小，給出了不同壓力下的電磁閥靜態漏泄量試驗結果，如在柴油機轉速1000r/min，系統壓力2000bar 時，其漏泄量為每循環16mm3，而對應於此時的循環噴油量為每循環220mm3。
平面電磁閥結構平面電磁閥的靜態漏泄試驗結果3 新一代共軌系統(NCRS)
由於共軌系統具有極大的柔性，在噴油壓力和噴油定時控制方面具有更大的自由度，使得在任何運行狀態下實現噴油壓力和噴油定時的優化控制成為可能，這使得共軌系統成為未來最滿意的燃油噴射系統之一。但是共軌系統具有一個近似於矩形的噴油規律，相對於脈動式噴射系統如泵管嘴系統和凸輪驅動的整體噴油器系統來說，起初的噴油量較大。這產生的後果就是發動機的燃燒雜訊和Nox水平較高，為解決此矛盾，提出了新一代共軌系統[2]的概念。
為新一代共軌系統結構。NCRS 的基本部件包括：(a)噴油器，(b)低壓油軌(LPCR)，(c)高壓油軌(HPCR)，(d)高壓油泵，(e)LPCR 控制閥，(f)噴油器的開關控制閥，(g)檢查閥和量孔，( h)油管和連接件。這個系統除了轉換閥、LPCR 和LPCR 壓力控制閥以外，就是典型的CRS。
新一代共軌系統結構示意圖噴油規律形狀的控制通過打開LPCR 和HPCR 向噴油器的供油來實現。在噴射開始前，所有的電磁閥和轉換閥都是關閉的，低壓燃油通過LPCR 供給噴油器。噴油器電磁閥打開，開始噴油，由於初始噴射階段轉換閥仍保持關閉，又LPCR 提供燃油進行低壓噴射。在達到設定時間時，轉換閥打開，高壓燃油由HPCR 供給噴油器，完成高壓噴射。在高壓噴射期間，檢查閥防止了高壓燃油迴流到LPCR。完成噴射后，噴油器電磁閥關閉停止噴油，然後關閉檢查閥。由此可以看出，如果LPCR 壓力、HPCR 壓力、轉換閥的開啟時間同時調整，就可實現噴油規律的柔性控制。