基于柴油机共轨系统研究终稿.docx

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1、柴油机共轨系统（日）伊藤栄次古田克则【摘要】虽然柴汕机热效率高，但排放法规的强度也在逐年增加。为此，近年来，具有高度柔性控制的、能进行超窩斥喷射的共轨系统已逐渐成为主流。介绍了共轨系统的结构、运行、特性及其主婆部件??供油泵和喷油器的技术和未來发展趋势。1前言与汽油机柑比，柴油机热效率高，也就是说在燃油耗方面占冇优势，因此在热衷环保的欧洲，柴油车占据汽车总产量的40%。另一方面，从防止大气污染的观点出发，颗粒（PM）和NOx的排放法规日趋严格，为了应对严格的排放法规，就必须实现燃油的高压喷射化和高度的喷油控制。本文介绍在近年来町实现超高压喷射

2、且控制自山度高的共轨喷油系统屮供油泵和喷油器的相关技术及其今后的发展动向。2共轨系统的构成、运行及特征图1以日本DENSO公司第二代共轨系统为例示出了系统构成图，图2为系统构成部件的照片。其主要部件为：供油泵（生成高压燃油）、共轨（擀积高压燃料）、喷油器（喷射燃油）以及控制这些部件的ECU和检测发动机运行状态的各种传感器。共轨系统是把在供汕泵中生成的高压燃汕醤积在共轨中，然后通过喷汕器中的执行器决定喷汕开始和结束的电控燃汕喷射系统。图1共轨系统构成供油泵,HP3ECU啖油器,G2图2系统构成部件共轨系统的第一个特征是可以实现高压喷射而与发动机

3、的转速无关，燃油喷雾可实现微粒化，从而促进燃油和空气的混合。因此可以实现更完全的燃烧，降低排气中的叽为了实现这样的超高压喷射，产生高压的供油泵和希压的共轨必不可少。第二个特征是实现了以往喷汕系统不能实现的一个燃烧循环中的多次喷汕，也提高了燃烧控制口由度。第三个特征是山于可以修正喷油量，所以喷油粘:度髙。因为考虑到燃油耗和降低排放，所以提高喷油器的喷油控制精度很遁要。最近的研究表明，预喷射的喷油量越小，PM和NOxZ间的折衷就越弱，为了实现高精度的多次喷射，装冇高速执行器的喷油器不可或缺。3共轨系统构成部件以下详细介绍构成上述共轨系统的基本部件

4、：供汕泵和喷汕器。3.1供油泵如图3的产品发展历史所示，第一代供油泵为卡车用的、以直列式喷油泵为基础的11P0泵，以及乘用车用的、以分配型喷油泵为基础的HP2泵。乘用车用的HP2泵利用电磁阀实现进油暈调整，并采用了在分配型喷汕泵上卓有成效的内凸轮。HP2泵垠人压力为145MPa,而比这更高的压力对传统的内凸轮方式而言已达到极限。为此，如图4所示，第二代供油泵把柱塞的驱动结构由滚子机构改为平面滑动机构,降低了驱动部分的面压,以实现180MPa的超高压喷射。进而,作为对应180MPa超高压喷射的另一项技术，在采用上述压力供给机构的同时，在柱塞的滑

5、动面上涂覆陶瓷涂层，进行0.5/Mm的超精密精加工。在180MPa的床力下，冇必要考虑到材料中川级的不纯物而优化强度设计。因而开发了一种只含极少量不纯物的高清洁度材料（图5）o另外，在高压燃油通道的交义部位进行电解磨削，以改善R倒角和面的粗糙度，进而提高耐压性。柴油机共轨系统199619982000200220042006小型货乍中型货乍大型货乍乘用V图3供油泵产品发展〃丿史①喷油高爪化(180MPa)•提高耐压强度一开发高滴洁度材料•改施抗烧结性f低血压结构(柱塞)CrN涂层②轻就化•采用铝制壳体③低成木•减少和件个数f柱塞和挺杆的一体化结

6、构凸轮环图4供油泵概念图T祈发附玄1通过添加轿低硫材料骷偲维持开发日标一开发耐烏压材料传统材料夹杂物(MnS)通过材料的低篠化减少夹杂物数斤切削件使用高祥洁度材料达到180MPaA/jffi-图5180Mpa的高压性能作为DENSO公司的供汕泵系列，有通用高压燃汕压送部分的气缸、并将2个气缸对置排列的HP3泵，以及将3个气缸星型配置的IIP4泵2种，使用而覆盖了小型发动机到中型货车。这些泵的特征是在设计上将高压燃油通道和低压燃汕通道完全分离，并将高压燃汕通道集中丁•铁制气缸。通过这项措施，可以在泵壳上使用铝压铸工艺，使HP3泵实现了相同喷射量

7、泵中的最轻质量(3.8kg)(图6)o2种泵在进油时都使用了内觉的次摆线式输油泵，使用可改变各缸每次进油量的小烈线性螺线管式进油面积控制阀來实现燃油的调量O设计理念：分离m压淞分和低压部分的燃油通道空间设计•通过FEM解析便铝制处体形状艰住化髙压部位f气缸:铁质材料I图6轻量化设计图7喷油器产品发展丿力史如上所述，为了实现180MPa的超高压，就必须融介先进的设计技术、材料技术和先进的加工技术，HP3泵系列集上述技术于一体，其结杲是实现了共轨泵中世界领先的高压化。3.2喷油器喷油器的用途是把在供汕泵中产生的超高压燃汕微粒化，并在最适当的时间将

8、必要量的燃汕供给燃烧室。DENSO公司生产的喷油器产品发展如图7所示。第一代产品是以最高压力145MPa和以预喷射/主喷射构成2次喷射为特征的电磁阀式喷油器。与此相