电子喷射系统的技术发展及动向

介绍世界上柴油机采用电子喷射系统的现状，其中包括中小型柴油机和大型柴油机的情况，电子喷射系统包括共轨式系统，增压活塞式系统以及整体式泵系统，对未来动向进行了展望，其中提到蓄压管制阀式喷射系统以及多种燃料分层次喷射的系统，强调指出未来的柴油机要兼顾效率和环保两方面。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Volkswagen公司新型2L4气门共轨燃油喷射涡轮增压直喷式柴油机

为了应对未来10年日趋严格的排放限值,以及满足“行人保护”的迫切要求,并改善车内外声学性能以进一步提高舒适性,Volkswagen公司开发了新一代柴油机。介绍了首次装在新型Volk-swagenTiguan运动型多用途车上、采用共轨燃油喷射系统的2L4气门涡轮增压直喷式柴油机,这种柴油机标志着一种动力性好、效率高的柴油机系列已揭开序幕。通过将2L涡轮增压直喷式柴油机与共轨燃油喷射相结合,已开发出一台低于欧5排放限值、能提供驾驶乐趣、经济省油的,并在运转平稳和舒适性方面表现尤为突出的发动机。     

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。     

高技术机车柴油机

在有关新型内燃机车、内燃动车或更换动力的机车的报告中经常提到的柴油机 ,均装用共轨式喷射装置。采用共轨式燃油喷射方式 ,这意味着什么呢 ?众所周知 ,柴油机的燃烧方式是将燃油喷射到被加热的燃烧用空气中。这种燃烧方式是通过自动发火实现的。它在很大程度上受喷射方式或燃油喷射装置类型的影响。对此 ,燃油的雾化程度以及喷射油束的分布、方向及其对热的燃烧表面的冲击起着很大的作用。并且相关的活塞位置或曲轴转角到上止点前的喷油始点 ,决定了柴油机的燃烧过程。传统柴油机的喷油泵是通过齿轮装置驱动的 ,各缸的供油量分别由凸轮驱…     

Bosch公司正在开发最高压力300MPa的共轨系统

2015年,共轨喷射系统将广泛替代今天仍在商用车柴油机和中、高速柴油机上使用的泵-喷嘴和泵-管-嘴喷油系统。采用共轨系统可使最高喷射压力大幅提升。2011年,该压力值可从现在的210MPa上升至240MPa。据透露,2005年就已着手开发最高压力达300MPa的共轨系统。关于可能的上市时间,该公司显得有些谨慎,因为最终必须在批量生产的情况下保证非常小的制造加工误差,而这一误差范围只有几个微米。     

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。     

4000系列柴油机共轨式燃油喷射系统的开发

在４０００系列柴油机共轨式燃油喷射系统中小及到了全新开发的技术，并首次在此种功率等级柴油机上批量采用，此系统的开发是腓德烈斯哈芬的ＭＴＵ公司合作完成的。用此新的燃油喷射系统成功地克服了传统方案固有缺点，从而可以任意选择喷射定时，喷射量以及喷射压力特性曲线，另外，通过液压控制的针阀关闭达到极迅速的喷射终止，不需要大的花费可提高预喷射。     

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、...     

环保和经济性兼顾的先进共轨系统

近年来，全球产业界都在致力于环境保护方面的研究。汽车行业也在付出极大的努力，以满足包括氮氧化物和颗粒限值在内的各项排放法规，同时，从防止全球气候变暖及节能的角度出发，还必须满足降低二氧化碳（CO2）排放的要求。有鉴于此，具有极大CO2减排潜力的柴油机受到了极大关注。为了提高柴油机降低CO2排放的能力，同时解决其本身仍存在的问题，即“缓慢、肮脏、噪声大”的问题，共轨燃油喷射系统已成为不可或缺的技术。电装公司开发了先进的第3代共轨燃油喷射系统，具有在每个燃烧循环中最多喷油9次的能力，且喷油压力达200MPa。介绍了这一先进共轨燃油喷射系统的性能和效果。     

近代机车柴油机技术的新进展

论述了近代机车柴油机的发展趋势，除柴油机主要技术参数得以提高；采用燃油高压喷射；降低有害物排放，改善环境污染；采用新结构、新工艺提高可靠性；应用新学科，近几年来机车柴油机技术又取得了新进展，主要是单机大功率４４１３ｋＷ（６０００马力）等级柴油机的研制与发展，模块式结构设计，共轨式电子燃油喷射系统和电控技术的新进展。     

为Renault商用车MASTER开发的ZD30CTi发动机

为了配合2004年1月发布并上市的Renault公司小型商用车MASTER,Nissan柴油机公司新开发了ZD30CTi发动机。该机型建立在市场表现优异的ZD30DDTi发动机基础上,在该公司内首次尝试了前置引擎前置驱动的横置安装并采用共轨燃料喷射系统,满足了欧3和欧洲2000排放法规,而且充分考虑到欧洲市场的使用环境和提高了耐久性。     

新型重油共轨喷油系统

2001年,芬兰wartsila公司和德国L’Orange公司将第1款重油共轨喷油系统配装在芬兰Wfirtsilti—W32船用柴油机上推向市场。与当今量产的高速船用柴油机用的共轨喷油系统相比,这种共轨喷油系统非常复杂,且工作频率相当缓慢,而第2代重油共轨喷油系统在性能、价格、使用寿命和维修方便性等方面均得到了明显的改善。     

用于中高速柴油机的新系列共轨式燃油泵

已预见的在未来若干年中严格的环境保护法规加速了中高速柴油机(缸径150～500mm)共轨式燃油系统的大规模发展。对燃油系统的要求包括高压能力(1800巴以上)、全部运行条件下出色的系统性能以及控制能力,而零部件可靠性要高于传统的燃油系统。上述要求激发了新一代共轨式多柱塞燃油喷射泵的开发,其主要特点为:(1)高压能力;(2)燃油输出量覆盖全部市场要求;(3)多种燃料能力;(4)高的泵效率。本文介绍的内容包括:(1)共轨式燃油泵按市场要求而形成的功能;(2)选择的设计方案;(3)为获取最佳综合性能所使用的计算工具(例如:液力分析和计算流体力学分析程序);(4)供选择的燃油流动控制技术。     

L’Orange公司平台设计的共轨式高压泵

1997年8月,LOrange公司研制出世界上第一套电子控制的共轨式燃油喷射系统。该系统在MTU/DDC4000系列柴油机上的应用使该柴油机取得极大的成功。该喷射系统使燃烧系统面貌一新,在燃油效率、排放和烟度以及输出功率和扭矩等方面均有极大的改进。柴油机发展的前一百年的特点大体上只体现在功率输出和燃油效率方面的改进。将来的一个主要任务将是满足排放法规的要求,这些要求将愈来愈苛刻,差不多每3至7年变更一次。对于高压油泵,存在一种很大的潜力,可以仅用一种型号或一种系列的油泵来满足几种发动机机型的需要,这可以使费用保持在可接受的水平。这些基于平台设计的油泵可导致柴油机在配件供应、经济性以及运行性能方面的改进。LOrange公司在2002年为20缸V型长行程MTU4000系列柴油机研制的直列式高压泵就是带锐边的柱塞泵技术的第一个实例,本文将对此详细介绍。令人瞩目的是,同一型号的直列式泵可适用于整个系列的柴油机,从4缸100kW/缸(采用一台泵)到18缸1200kW/缸的V型机(采用4台泵),使柴油机结构显著简化。泵的可用转速由800r/min到3150r/min,采用由柴油机曲轴驱动的齿轮,选用适当的齿轮比,从而克服了泵转速对各种柴油机标定转速的依赖性。目前该泵有2种柴油型的:一种是4柱塞型的;另一种是2柱塞型的,供油量分别为32L/min和16L/min。这些基于平台设计的油泵的普遍选择将为开发人员提供这样的机会:使喷射系统和燃烧系统的开发更集中在发动机性能、应用和系统的集成化上,而不只是停留在新的零部件的开发上。     

柴油机共轨喷油系统的模拟

柴油机共轨喷油系统是一种具有许多影响参数的复杂系统,其面临的巨大挑战是,为实现多次喷射必须严格保持极小的喷油量公差,而出于降低成本的原因,零件的公差只能限制到必要的程度。在这方面,必须分清重要的和不重要的参数,而数值模拟对此具有决定性的优势。介绍了Regensburg大学与Continental公司合作研发的成果。     

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。