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    EGR与单体泵、高压共轨的发动机区别

    2010-07-25 09:58:13 程力专用汽车股份有限公司 已读

    废气再循环系统(EGR)用于降低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应,发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件,在强制加速期间更是如此。

        当发动机在负荷下运转时,EGR阀开启,使少量的废气进入进气歧管,与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭,几乎没有废气再循环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂),在燃烧室内不参与燃烧。 它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力,以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。
        在汽车柴油机中,高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒,实验证明,在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动,使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后,使高压油管内的压力再次上升,达到令喷油器的针阀开启的压力,将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象,由于二次喷油不可能完全燃烧,于是增加了烟度和碳氢化合物(HC)的排放量,油耗增加。
        此外,每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化,随之引起不稳定的喷射,尤其在低转速区域容易产生上述现象,严重时不仅喷油不均匀,而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷,现代柴油机采用了一种称为“共轨”的技术。
        共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式,由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管,通过对公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化,因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量,喷油量大小取决于燃油轨(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短。
    单体泵系统在成本和性能上优势突出在重型车上上建议客户采用单体泵系统。从成本上讲,国内的发动机从欧Ⅱ向欧Ⅲ升级时,如果采用单体泵,对发动机改动非常小。当你从欧Ⅲ向欧Ⅳ升级时,这个结构仍然不变,只是把欧Ⅲ系统里机械式喷油器改成德尔福的电控喷油器。在发动机整体结构不做大的调整下,就可以达到欧Ⅳ的排放水平。在性能方面,单体泵的压力,目前在国内使用的压力达到2480bar。当向欧Ⅳ升级、在双阀系统时,这个压力可以达到2580 bar 。而且单体泵的理论设计原理可以造成逐渐平缓到逐渐上升的喷油压力曲线,这是发动机比较理想的曲线。同时在单体泵上采用了类似于共轨的生产性质,来优化整个系统的性能。在供油控制方面,如果使用双阀系统,不仅可以对压力进行控制,还可以对喷射进行控制,而且可以采用多次喷射。它的标准可以达到欧Ⅳ或者欧Ⅴ的能力。目前德尔福的双阀系统在欧洲大批量生产,供应欧Ⅳ发动机,欧Ⅴ发动机正在做相关开发工作。单体泵系统另一个优势就是它的可靠性和寿命,而且这些性能已经在欧洲和北美市场上得到了超过十年甚至是15年的实际使用时间、数百万辆整车使用的证明。德尔福的单体泵系统在整个发动机使用过程中,可以很好的保证它的排放水平和燃油消耗率水平。目前,这种非常强化、非常可靠的性能和使用寿命,仍然在进一步提高。所以从德尔福的观点来看,在技术方面,相信在2010 年之前,所有欧洲和北美的重型车生产商会绝大多数采用单体泵和泵喷嘴技术。德尔福也在研发2010年新的排放法规所要求的新的系统。
    高压共轨技术并非BOSCH一家独有,其实德尔福、西门子、日本电装都有高压共轨技术,德尔福和西门子在高压共轨技术上的能力也不错,但西门子在中国目前没有发力,德尔福中国在重型柴油机上的战略是主推单体泵,日本电装现在和上柴合作,但从技术的角度看,高压共轨将是最后的方向,2004年的时候,单体泵的欧3其实潍柴和上柴都推出过,不过到最后上生产线,最终的决定方向仍然选择高压共轨,济南重汽到现在的两个生产厂都是生产WD615,暂时估计也没有多余的资金上高压共轨生产线,因此以后济南重汽的欧3之路应该是和德尔福合作生产单体泵的欧3.
    共轨系统为第三代电控燃油喷射系统,比前两种燃油喷射系统的燃油喷射压力高,对燃油喷射量控制得更精确。所谓共轨系统:即由高压共轨(用于储存高压的柴油的,上边安装有压力传感器、压力波动调节器、喷射器等部件)和高压泵(高压产生装置)组成。电控共轨,即共轨的压力和喷射器的喷射正时是有ECU控制的。
    对第二代电控燃油喷射系统来说,按照高压产生装置的不同,可将燃油喷射系统分为分配泵、直列泵、泵喷嘴和单体泵电控燃油喷射系统。即单体泵是用于产生喷油器(或喷射器)的喷射压力的。对于采用单体泵式电控燃油喷射系统的发动机来说,有几个气缸,就有几个单体泵。
    综上所述,可以得出两者的区别:单体泵只是第二代电控燃油喷射系统中的高压产生装置,有几个气缸,就需几个单体泵;电控共轨是第三代电控燃油喷射系统,其性能较第二代优越,是电控燃油喷射系统发展的主流。