柴油机燃油喷射装置的发展动向

燃油喷射系统是柴油机中最重要的子系统,为满足柴油机的多用途需求,必须开发出高性能的燃油喷射系统。以柱塞式燃油喷射装置和共轨燃油喷射装置的结构、特点及功能为着眼点,介绍柴油机燃油喷射装置的技术发展动向,并以电磁阀式喷油器为例,阐述了材料技术的发展为先进的共轨喷油系统实现高压喷射与多次喷射功能提供了有力的技术支持。     

Bosch公司轿车用200MPa喷射压力共轨喷油系统

为了满足现在和未来的排放法规限值,先进的燃烧过程对喷油系统提出了更高的要求。Bosch公司开发出一种具有压电直接控制式喷油器和CP4高压泵的200MPa喷射压力共轨喷油系统,为柴油机开发新型燃烧过程提供了前提条件,也为发动机制造商提供了达到排放法规限值并进一步降低燃油耗和二氧化碳排放的机遇。     

Delphi公司压电直接控制式喷油器共轨喷射系统

2008年，Delphi公司的新型压电直接控制式柴油机喷射系统投入批量生产。这种200MPa喷油压力共轨系统的喷油嘴针阀直接由1个压电陶瓷执行器驱动，而无须经过伺服阀的转换，针阀能非常迅速地开闭，并与喷油压力无关，这样在降低燃油耗的同时，能使排放降至最低，并能达到更高的升功率和扭矩。该系统对最小先导喷油量进行优化控制，并与整个使用寿命期内稳定的喷油量相结合，能确保达到一流的燃油喷射性能。     

小型非道路用共轨直喷式柴油机的技术理念

近年来,由于对工业用发动机运行平顺性和低燃油耗方面的要求日益提高,因此,要求农业、园林及工程机械等非道路用发动机具有高功率、低燃油耗和低噪声的特点。此外,即使是小型发动机,其电子控制装置的发展趋势也需保持一致。基于这些背景,开发了采用共轨燃油喷射系统的新型非道路用直喷式柴油机,以满足上述要求。评述了在小排量非道路用柴油机上采用共轨燃油喷射系统,以及优化燃烧系统和喷油特性的技术。     

具有共轨式喷射系统的燃烧技术的新发展

新型MTU 4000系列柴油机，采用了一种新的共轨式喷射系统。它克服了传统喷射系统的典型约束，即喷射压力与柴油机转速有关，本文提出了有关燃烧技术发展的新措施，并要求充分利用共轨式喷射系统的优点，利用柴油机整个特性场中可获得的高的喷射压喷孔的数量，还可以应用更浅的活塞顶面盆槽从而将改善空气在燃烧室中的分布，最终可以降低有害物的排放和燃油消耗率。     

采用超高喷射压力降低重型非道路用柴油机的排放

利用广泛的发动机试验和运行循环仿真，确定了在非道路瞬态循环和特定用途中降低运行成本的潜力。采用1台6缸柴油机作为试验发动机，配装电装公司第4代G4S共轨喷油系统，能够达到300MPa的喷射压力，并采用FEV公司的先进重型燃烧系统。基本型发动机在装备喷射压力达200MPa左右的现代喷油系统时，在不带后处理装置的前提下可满足美国第4阶段中期排放标准。电装公司的G4S喷油系统除了能达到300MPa的喷射压力外，还具有静态防漏喷油功能，因此对于给定的喷油量，可最大限度地减少建立压力所需的泵油能量。     

高压共轨系统的开发

介绍了了L'orange股份有限公司开发并在MTU 4000系列柴油机上应用的高压共轨电控燃油喷射系统的原理及特点。该系统在8000系列柴油机上又进行了改进。高压共轨系统满足了日益严峻的排放法规的要求。     

适应环保与节能要求的工程机械柴油机共轨式电控燃油喷射技术

代表着当今柴油机技术最新水平的共轨式电控燃油喷射技术,通过优化喷油特性,改善燃油燃烧过程,有效降低了柴油机的油耗和污染排放。对该技术的形成背景、原理和性能进行分析,以便提出下一步研究方向。     

柴油机燃油喷射系统结构参数对喷油规律的影响

通过对MB839柴油机燃油喷射系统喷油规律、喷油器偶件实际通流面积uf的测试，以及改变燃油喷射系统的结构参数对规律影响的试验，揭示了MB839预燃室式柴油机的喷油规律，并提供了如何改变燃油喷射系统的结构参数来改变喷油规律以满足柴油机工作过程的需要。     

满足日本后新长期排放法规的重型柴油机技术

自2009年起，日本实施的后新长期排放法规针对重型车制定了更严格的排放限值。此前，已于2006年制定了严格的重型车辆用燃油耗标准，规定在2015年前，要在满足排放法规要求的同时，达到燃油耗标准。根据这一背景，描述了新E13C型重型柴油机的发展概况，以及采用的设计理念和主要技术规格。着重介绍了如何同时兼顾到改善排放性能与提高燃油经济性，为满足后新长期排放法规要求的新型E13C柴油机所采用的先进技术及其新装备。探讨了新高压共轨燃油喷射系统、新型燃烧室、大容量废气再循环系统、柴油颗粒捕集器和尿素选择性催化还原系统的实际应用与效果。     

1000～5000kW柴油机用新型共轨系统

燃油的可压缩性和压力波动态特性的影响会制约共轨系统（CRS）的喷射。共轨系统布置及其几何形状分布会对每个喷油器的喷射过程产生很大影响。根据采用液力学模拟工具AMESim对共轨系统进行模拟所得的结果，设计制造并试验了新的共轨喷油器和高压油泵。它们是最适合功率为1000—5000kW柴油机的新型共轨系统的关键，而这类柴油机广泛适用于机车、船舶、发电和重型土方机械。喷油器在其体内有一个蓄压室，其易于安装到发动机气缸盖内。致动件布置在前部，从而使得结构很紧凑。在单次喷射或多次喷射情况下，喷油器均具有良好喷油率特性。对新的共轨系统的喷油规律与以前的装有共轨，但喷油器内不带蓄压室的系统的喷油规律进行了比较。带有正弦偏心轴和滑动座（位于偏心轴和每个柱塞底之间）的高压泵提供压力油。为了获得长的使用寿命，对柱塞底和滑动座之间的润滑给予了特别关注。每个柱塞的工作腔内的压力借助一个小活塞传递给柱塞底。上述共轨系统的新型泵结构非常简单。性能结果展示了该共轨系统具有非常理想的液压效率。     

非道路用柴油机高精度燃油喷射的机载标定

在排放法规日益趋紧的同时,对大型柴油机燃油经济性的要求也不断提高,这就要求发动机在整个寿命期内具有精确的燃油计量。德国MTU和L＇Orange公司已开发出一种装置,能够在发动机运转期间不间断地对共轨喷油系统的燃油计量进行检测和调整。因此,这种技术为确保大型柴油机在整个寿命期内达到低排放作出了重要贡献。     

多区喷雾模拟——优化重型柴油机喷射参数的有效方法

本研究的目的是考查喷射参数对重型柴油机性能和排放特性的影响.为对采用高压共轨喷射系统的柴油喷射和雾化特性进行分析,对于诸如喷射延迟期、喷射持续期以及喷油率和喷孔数之类的喷射特性,均采用一种准维模型进行研究.在本研究中,喷油率的改变是在各种不同的喷油参数下实现的,同时将对发动机性能和排放进行模拟.最后,将探讨适用于高效、...     

大型柴油机用共轨系统

大功率柴油机的立法将继续压低NOx和MP(颗粒物质)的排放量。很显然,使用电子控制的燃料喷射系统,尤其是共轨系统(CRS),将强有力地支持燃烧优化以达到法定的排放限值标准。本文对几种不同的电控燃料喷射系统进行了比较,并介绍了一种新型的用于高中速柴油机的模块化共轨系统(MCRS)。这种新的模块化共轨系统技术是专门针对满足燃用柴油、喷油率为500~3000mm~3/行程的应用范围而开发的。     

商用车发动机增压式共轨喷射系统

成功开发商用车柴油机燃烧过程的关键在于把握住高负荷运转工况,为此,Bosch公司开发了一种喷油特性曲线形状可变的共轨喷射系统,其中,第2个电磁阀激活集成在喷油器中的1个增压装置,通过优化电磁阀喷油嘴针阀控制时间的偏差,可使喷油开始时的喷油速率减半,从而限制氮氧化物的形成,这样有可能使发动机制造商在达到废气排放法规限值的同时,进一步降低燃油耗和发动机在空气系统方面的费用。     

环保型中速柴油机

在世界范围内对中速柴油机的减排法规趋于严格，因此，Caterpillar Motoren公司在2000年制定了所谓ACERT规划。通过缸内技术，降低了NOx和碳烟的排放量。本文将提供有关稳定状态或过渡工况下的减排结果。为改进排放性能，使用一台6M20型柴油机，对基本结构进行了调节，从而使排放值比现有的MARPOL73／78AnnexⅥ法规的NOx排放限值低30％。该柴油机配有可变的共轨喷射系统和一套可变的气门驱动机构，这可使燃油和空气系统的性能在很宽的范围内变化。开发目标是降低碳烟排放而又不延长加负荷时的加速时间。喷射系统的进油定时和供油规律对碳烟排放有很大影响。在这一方面，为产生更高的增压压力而对关闭Miller循环的时机选择和对喷油系统的调整起到很大作用。     

Delphi公司采用电磁阀和单柱塞高压燃油泵的共轨喷射系统

为了进一步降低柴油机的排放和燃油耗,Delphi公司开发了一种采用电磁阀的新型共轨喷射系统,其单柱塞高压燃油泵随发动机转速而转动,并能建立起高达200MPa的系统压力,发动机电控单元为发动机性能和排气后处理功能提供了内容丰富的调节策略。自2010年起,这种180MPa的共轨喷射系统已投入量产。     

燃油温度对直喷式柴油机燃料喷射、燃烧和排放的影响

液体燃料进口温度对直喷式柴油机的影响是显著的。本文研究进口燃油温度对中速柴油机燃油喷射、缸内燃烧及对输出性能及排放的影响,介绍受进口燃油温度影响的主要喷油参数的变化,并开发了简化模型。研究指出：受影响的主要喷射参数包括喷油器喷射终点定时相对于喷油泵致动定时的变化量、喷油率、喷油持续期以及喷油油束的雾化。燃油温度对喷油参数的主要影响来自于燃油体积弹性模量和密度,而燃油黏度的影响不大。开发的模型可以预测由于进口燃油温度的变化引起的喷射参数的改变。预测结果指出,当进口燃油温度升高时,嘴端喷射始点定时相对滞后,喷油率降低,针阀开启持续期相对于基准状态有所延长。通过考察燃油温度对缸内燃烧过程的影响,分析了发动机输出和排放相对于燃油温度的变化趋势。预测指出,对于运行在全负荷下的普通柴油机,燃油温度的升高将会使CO、HC、PM以及烟排放值增高,而使NOx排放值降低,对燃油效率有不利影响。对一台中速四冲程柴油机进行试验得到的输出和排放值结果与趋势分析预测结果吻合。研究结果和开发的模型通常可以用于压燃直喷式液体燃料发动机。     

满足最低废气排放限值的Volkswagen新型2L涡轮增压直喷式柴油机（第一部分）

对欧洲的Volkswagen Tiguan和Audi A4轿车上已使用的共轨柴油机作了进一步改进之后,从2008年中期开始在美国上市的VW Jetta轿车可满足全球最严格的排放法规Tier2 Bin5中对废气排放限值的要求。除了采取燃油喷射系统优化、低压废气再循环系统和新型气缸压力调节法的实用化等机内措施外,NOx后处理系统的应用是其技术特点。新的柴油机系统要求针对全新的燃烧方式开发新的控制算法和进行细致的参数匹配。     

俄罗斯地铁车辆制造公司提供PA2型内燃动车组

德国MTU公司的低排放12V 4000R33型机车柴油机刚刚收到美国环保局发放的Tier2级排放标准证书。 这种2250英制马力（1678kW）柴油机专门针对铁路用途进行了优化，它装有MTU公司的第二代共轨式燃油喷射系统、水冷式排气系统和涡轮增压器以及先进的电子控制装置。