柴油高壓共軌噴射發(fā)動機及歐3歐4的差異

1、 柴油高壓共軌噴射發(fā)動機及歐柴油高壓共軌噴射發(fā)動機及歐3 3、歐、歐4 4的區(qū)別的區(qū)別Amy Shi Mar.12,2009 “高壓高壓”與與“共軌共軌” “高壓高壓”是指噴油系統(tǒng)壓力比傳統(tǒng)柴油機要高出是指噴油系統(tǒng)壓力比傳統(tǒng)柴油機要高出3 3倍，最高能達到倍，最高能達到200MPa200MPa（而傳統(tǒng)柴油機噴油壓力在（而傳統(tǒng)柴油機噴油壓力在6070 6070 MPaMPa），壓力大霧化好燃燒充分，從而），壓力大霧化好燃燒充分，從而提高了動力性，最終達到省油的目的。提高了動力性，最終達到省油的目的。 “共軌共軌”是通過公共供油管同時供給各個噴油嘴，噴油量經(jīng)過是通過公共供油管同時供給各個噴油嘴，噴

2、油量經(jīng)過ECUECU精確的精確的計算，同時向各個噴油嘴提供同樣質(zhì)量、同樣壓力的燃油，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)計算，同時向各個噴油嘴提供同樣質(zhì)量、同樣壓力的燃油，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)更加平順，從而優(yōu)化柴油機綜合性能。而傳統(tǒng)柴油發(fā)動機由各缸各自噴油，更加平順，從而優(yōu)化柴油機綜合性能。而傳統(tǒng)柴油發(fā)動機由各缸各自噴油，噴油量和壓力不一致，運轉(zhuǎn)不均勻，造成燃燒不平穩(wěn)，噪音大，油耗高。噴油量和壓力不一致，運轉(zhuǎn)不均勻，造成燃燒不平穩(wěn)，噪音大，油耗高。 共軌技術(shù)共軌技術(shù) 共軌技術(shù)共軌技術(shù)(Common Rail)(Common Rail)是指高壓油泵、壓力傳感器和是指高壓油泵、壓力傳感器和ECUECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)

3、中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，由高壓中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機的缺陷。ECUECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電控制噴油器的噴油量，

4、噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開啟時間的長短。磁閥開啟時間的長短。 高壓共軌電噴技術(shù)高壓共軌電噴技術(shù) 高壓共軌電噴技術(shù)是柴油機燃油噴射的一種高壓共軌電噴技術(shù)是柴油機燃油噴射的一種 共軌系統(tǒng)將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離開來，如果把單體泵柴油噴射技術(shù)共軌系統(tǒng)將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離開來，如果把單體泵柴油噴射技術(shù)比做柴油技術(shù)的革命的話，那共軌就可以稱作反叛了，因為它背離了傳統(tǒng)的比做柴油技術(shù)的革命的話，那共軌就可以稱作反叛了，因為它背離了傳統(tǒng)的柴油系統(tǒng)而近似于順序汽油噴射系統(tǒng)。共軌系統(tǒng)開辟了降低柴油發(fā)動機排放柴油系統(tǒng)而近似于順序汽油噴射系統(tǒng)。共軌系統(tǒng)開辟了降低柴油發(fā)動機排放和噪音

5、的新途徑和噪音的新途徑 燃料系統(tǒng)圖燃料系統(tǒng)圖 共軌式系統(tǒng)優(yōu)點共軌式系統(tǒng)優(yōu)點 噴射高壓化噴射高壓化 控制數(shù)字化控制數(shù)字化 油耗表現(xiàn)佳油耗表現(xiàn)佳 前導(dǎo)噴射改善著火延遲所導(dǎo)致的污染前導(dǎo)噴射改善著火延遲所導(dǎo)致的污染 后燃噴射燃燒更完全后燃噴射燃燒更完全. .熱效率提高熱效率提高 各缸噴射壓力平均各缸噴射壓力平均 黑煙微粒改善黑煙微粒改善(DPF(DPF微粒過慮器微粒過慮器) ) VGTVGT增壓提升馬力增壓提升馬力. .加速扭力反應(yīng)快加速扭力反應(yīng)快 共軌式噴射系統(tǒng)特點共軌式噴射系統(tǒng)特點 共軌系統(tǒng)與之前以凸輪軸驅(qū)動的柴油噴射系統(tǒng)不同，共軌式柴油噴共軌系統(tǒng)與之前以凸輪軸驅(qū)動的柴油噴射系統(tǒng)不同，共軌式柴油噴

6、射系統(tǒng)將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開。電磁閥控制的射系統(tǒng)將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開。電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器，燃油軌中的燃油壓力由一個徑噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器，燃油軌中的燃油壓力由一個徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在一定范向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。共軌中的燃油壓力由一個電磁壓力調(diào)節(jié)閥控制，根圍內(nèi)自由設(shè)定。共軌中的燃油壓力由一個電磁壓力調(diào)節(jié)閥控制，根據(jù)發(fā)動機的工作需要進行連續(xù)壓力調(diào)節(jié)。電控單元作用于噴油器電據(jù)發(fā)動機的工作需要進行連續(xù)壓力調(diào)節(jié)。電控單元作用于噴油器電磁閥上的脈沖信號控制

7、燃油的噴射過程。噴油量的大小取決于燃油磁閥上的脈沖信號控制燃油的噴射過程。噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開啟時間的長短，及噴油嘴液體流動特性。軌中的油壓和電磁閥開啟時間的長短，及噴油嘴液體流動特性。 共軌式燃油系統(tǒng)壓力控制共軌式燃油系統(tǒng)壓力控制 由凸輪軸驅(qū)動控制的軸向柱塞式分配泵的發(fā)動機，燃油系統(tǒng)壓力與發(fā)由凸輪軸驅(qū)動控制的軸向柱塞式分配泵的發(fā)動機，燃油系統(tǒng)壓力與發(fā)動機轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系，在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時形成燃油壓力不足，而共軌動機轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系，在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時形成燃油壓力不足，而共軌系統(tǒng)能夠在發(fā)動機的所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得非常高的燃油壓力。靈活的系統(tǒng)能夠在發(fā)動機的所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得非常高的

8、燃油壓力。靈活的電子控制系統(tǒng)對正時和噴射壓力的控制在發(fā)動機各種工況下都能夠獲電子控制系統(tǒng)對正時和噴射壓力的控制在發(fā)動機各種工況下都能夠獲得低排放和高效率。由于壓力的形成與噴射過程分離，使發(fā)動機設(shè)計得低排放和高效率。由于壓力的形成與噴射過程分離，使發(fā)動機設(shè)計人員在研究燃燒和噴油過程時獲得了更大的自由。可根據(jù)發(fā)動機工況人員在研究燃燒和噴油過程時獲得了更大的自由?？筛鶕?jù)發(fā)動機工況的要求調(diào)節(jié)噴射壓力和噴射正時，使發(fā)動機在低速工況下也能實現(xiàn)完的要求調(diào)節(jié)噴射壓力和噴射正時，使發(fā)動機在低速工況下也能實現(xiàn)完全燃燒，所以既使是在很低的轉(zhuǎn)速也能獲得大扭矩。預(yù)噴射技術(shù)的應(yīng)全燃燒，所以既使是在很低的轉(zhuǎn)速也能獲得大扭矩

9、。預(yù)噴射技術(shù)的應(yīng)用在降低排放和噪音方面取得了更大的進步。用在降低排放和噪音方面取得了更大的進步。 共軌式供油系統(tǒng)控制共軌式供油系統(tǒng)控制 低壓油泵將柴油從油箱中吸出，經(jīng)過過濾提供給高壓油泵，在低壓泵內(nèi)有一低壓油泵將柴油從油箱中吸出，經(jīng)過過濾提供給高壓油泵，在低壓泵內(nèi)有一電磁閥控制燃油到達高壓泵室，燃油進入管形蓄壓器電磁閥控制燃油到達高壓泵室，燃油進入管形蓄壓器燃油軌道。在共軌上燃油軌道。在共軌上有壓力傳感器時時監(jiān)測燃油壓力，并將這一信號傳遞給有壓力傳感器時時監(jiān)測燃油壓力，并將這一信號傳遞給ECUECU，通過對流量的調(diào)，通過對流量的調(diào)節(jié)控制共軌內(nèi)的燃油壓力達到希望值。噴射壓力根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的不

10、同節(jié)控制共軌內(nèi)的燃油壓力達到希望值。噴射壓力根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的不同從從200-1800200-1800巴，再通過電腦控制分別噴射到氣缸中，共軌不但保持了燃油壓巴，再通過電腦控制分別噴射到氣缸中，共軌不但保持了燃油壓力，還消除了壓力波動。力，還消除了壓力波動。 VGTVGT增壓系統(tǒng)說明增壓系統(tǒng)說明 因傳統(tǒng)渦輪增壓器在低速有遲滯現(xiàn)像，所以因傳統(tǒng)渦輪增壓器在低速有遲滯現(xiàn)像，所以VGTVGT為了改善此限象為了改善此限象. .利用改變利用改變氣流導(dǎo)角的方式氣流導(dǎo)角的方式. .控制渦輪的效率導(dǎo)角隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高而變大。控制渦輪的效率導(dǎo)角隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高而變大。 柴油共軌系統(tǒng)演進柴油共軌系統(tǒng)演進 第一代共

11、軌高壓泵總是保持在最高壓力，導(dǎo)致能量的浪費和很高的燃油溫第一代共軌高壓泵總是保持在最高壓力，導(dǎo)致能量的浪費和很高的燃油溫度。度。 第二代可根據(jù)發(fā)動機需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。第二代可根據(jù)發(fā)動機需求而改變輸出壓力，并具有預(yù)噴射和后噴射功能。預(yù)噴射降低了發(fā)動機噪音：在主噴射之前百萬分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴預(yù)噴射降低了發(fā)動機噪音：在主噴射之前百萬分之一秒內(nèi)少量的燃油被噴進了氣缸壓燃，預(yù)加熱燃燒室。預(yù)熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，進了氣缸壓燃，預(yù)加熱燃燒室。預(yù)熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易，缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程缸內(nèi)的壓力和溫度不

12、再是突然地增加，有利于降低燃燒噪音。在膨脹過程中進行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加中進行后噴射，產(chǎn)生二次燃燒，將缸內(nèi)溫度增加200200250250，降低了排氣，降低了排氣中的碳氫化合物。中的碳氫化合物。 第三代柴油共軌系統(tǒng)第三代柴油共軌系統(tǒng) 由于其強大的技術(shù)潛力，今天各制造商已經(jīng)把目光定在了共軌系統(tǒng)第三由于其強大的技術(shù)潛力，今天各制造商已經(jīng)把目光定在了共軌系統(tǒng)第三代代壓電式壓電式( (piezopiezo) )共軌系統(tǒng)，壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了共軌系統(tǒng)，壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。沒有了回油管，在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從更加精確的噴射控制。沒有了回油管，

13、在結(jié)構(gòu)上更簡單。壓力從20020020002000巴彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在巴彈性調(diào)節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm30.5mm3，減小了煙度和，減小了煙度和NOXNOX的排放。的排放。 高壓共軌技術(shù)在歐洲高壓共軌技術(shù)在歐洲 歐洲可以說是柴油車的天堂，在德國柴油轎車占了歐洲可以說是柴油車的天堂，在德國柴油轎車占了39%39%。柴油轎車已有了。柴油轎車已有了近近7070年的歷史，而最近年的歷史，而最近1010年可以說柴油發(fā)動機有了突飛猛進的發(fā)展。在年可以說柴油發(fā)動機有了突飛猛進的發(fā)展。在19971997年，博世與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了共軌柴油噴射系統(tǒng)年，博世與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了共軌柴油噴射系統(tǒng)

14、(Common Rail (Common Rail System)System)。今天在歐洲，眾多品牌的轎車都配有共軌柴油發(fā)動機，如標(biāo)致。今天在歐洲，眾多品牌的轎車都配有共軌柴油發(fā)動機，如標(biāo)致公司就有公司就有HDIHDI共軌柴油發(fā)動機，菲亞特公司的共軌柴油發(fā)動機，菲亞特公司的JTDJTD發(fā)動機，而德爾福則開發(fā)發(fā)動機，而德爾福則開發(fā)了了MultecMultec DCR DCR柴油共軌系統(tǒng)。柴油共軌系統(tǒng)。 E3/E4發(fā)動機的差異發(fā)動機的差異 排放控制的原理圖排放控制的原理圖前氧傳感器前排氣管三元催化器后氧傳感器ECU發(fā)動機噴油系統(tǒng)發(fā)動機直接排出的廢氣經(jīng)過催化劑化學(xué)作用的廢氣經(jīng)過后排氣管排出通過發(fā)動

15、機線束傳遞氧濃度信號分析油氣比例是否合適，并傳遞噴油量控制信號空氣與燃油在發(fā)動機內(nèi)混合燃燒通過發(fā)動機線束傳遞氧濃度信號空氣燃油E3/E4的差異是否帶OBD的差異 由上圖可見,影響排放的主要功能件為前氧傳感器三元催化器后氧傳感器 ECU發(fā)動機噴油嘴說明:1.前排氣管三元催化器中有催化劑（鉑、鈀及銠等稀有金屬），可以使廢氣中的CO，HC，NOX 進行氧化還原反應(yīng)為CO2， H2O ，N2和O2 2.氧傳感器檢測廢氣含氧量并發(fā)送給ECU，二者之間軟件需配套 3.ECU通過控制噴油器油量調(diào)整空燃比，盡可能達到完全燃燒，使三元催化器發(fā)揮最大工作效率， 二者之間軟件需配套 4.前氧傳感器主要作用是控制空燃比，后氧傳感器的主要作用是檢測三元催化器及前氧傳感器的 工作狀況（通過ECU分析前后氧濃度對比情況） E3/E4,OBD差異介紹三元催化器 ECU前氧傳感器后氧傳感器 噴油嘴E3SOBD有有有無有EOBD有有有有有E4SOBD有有有無有EOBD有有有有有區(qū)別催化劑中的金屬