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高压共轨_

发表时间:2024-03-06 07:48:49 来源:案例展示

  目前,共轨燃油喷射系统应用十分普遍,博世公司已生产出2500万套共轨系统,并在江苏无锡投资建设了技术中心和工厂,实现了本地化生产。长城汽车与博世公司开发出了高压共轨柴油发动机,此外奥迪、奔驰、华泰等品牌也推出了采用共轨系统的汽车。我国部分大学、研究所和企业也通过合作或独立自主研发,取得了各具特色的研究成果,并有数十项专利公布。因此,我国在电控直喷式柴油机方面已积累了一定的经验,但总体来说与国外还存在差距,大多数表现在制造工艺和批量生产的质量控制。此外,国内共轨系统相关配套体系不健全,部分零部件还依靠进口,如单片机芯片、共轨压力传感器等。

  2005年12月30日,北京率先实施国Ⅲ排放标准。2006年7月31日,上海公交、出租车行业新车实施国Ⅲ排放标准。2006年9月1日,广州开始实施国Ⅲ排放标准。今年7月1日全国将全方面实施国Ⅲ排放标准。到2010年,全国将实施国Ⅳ排放标准。

  排放标准的提升,必然推动发动机技术的发展。对于汽油发动机,由于技术相对成熟且有后处理,因此满足目前排放标准难度不大。对于柴油发动机,由于目前大部分还是机械式燃油系统,且柴油机直喷技术发展历史较短,因而为满足排放规定要求必须重新设计发动机。我国目前大部分采用引进技术来满足现阶段排放标准(国Ⅲ),但也有部分企业在进行自主研发,如中国一汽无锡油泵油嘴研究所、成都威特等。在更严格排放规定要求下,除电控燃油系统外,发动机整机也引进了许多新技术。世界著名的汽车研发机构Ricardo公司推荐在各排放阶段的发动机技术方面的要求,从中可见共轨系统由于其独特的优势,是最具继承性和可持续发展的燃油喷射系统之一。

  自从1991年日本电装公司发表ECD-U2高压共轨系统论文以来,国外燃油系统制造商纷纷投入巨额资金和人力开发共轨系统。博世公司于1995年发表了用于轿车的高压共轨系统,采用径向柱塞转子式供油泵,喷油器电磁阀采用球阀结构。目前博世公司共轨系统在欧洲乘用车和轻型车柴油机上已得到普通应用,如德国戴姆勒-奔驰公司C系列轿车、意大利AlfaRemeo156轿车、德国大众的奥迪3.3L型V8涡轮增压柴油机、美国通用公司与日本五十铃公司合资生产的Duramax6600柴油机及美国康明斯公司的ISBe3.9L和5.9L全电控柴油机等。德尔福与西门子分别在1998年和2000年推出轿车MultecDCR1400共轨系统,采用径向柱塞转子式供油泵,德尔福公司的喷油器电磁阀设计在喷油器内,使得喷油器体积更小巧;西门子喷油器采用压电执行器,响应时间更短;而日本电装公司在1991年研究开发出的ECD-U2第一代产品,并于1995年匹配Hino的J08C柴油机、五十铃的6HK1柴油机,经过多年的改进与完善,最新产品已用于轿车的ECD-U2P系统。

  同时,在售后服务及配件供应方面,国内自主品牌系统也存在很明显的优势,国内自主研发的电控燃油系统竞争力大多数表现在以下几方面:首先,价格实惠公道,经济批量较小。其次,对于轻卡产品,在批量不大的情况下匹配共轨技术,可选择高喷射压力的PM型直列泵电子调速器冷却EGR方案,这也是我们的优势。还有,对于中重型车辆,在国Ⅲ阶段已开始实施共轨、单体泵等技术路线。同时值得一提的是,保护高压共轨系统安全工作的柴油滤清器,满足国三以上排放发动机要求的水分离器多为外企公司制作,如博世(BOSCH),曼胡(Mann-Hummel),帕克(Parker),国内品牌很少达到标准,目前有苏州工业园区达菲特(DIFITE)进入部分主机匹配。在发动机的日常保养和维护上购买国外达标的柴油滤清器成本很高,如果司机没有提高国三滤清器的维护意识,使用了便宜的不合格的国三柴油滤清器,会造成共轨系统部件发生损坏,维修代价很大。

  当然,国内在电控柴油机系统方面还面临很多挑战,如制造工艺不成熟,批量规模较小;燃油品质很难保证;柴油机后处理技术水平不高等。但这些会随时间推移,不久将逐步得到解决。

  相对于汽油机而言,国内在电控柴油机方面与国外差距比较小。这得益于两方面原因:一是我国原有柴油机使用车辆大都具有自主品牌,二是我国柴油机使用车辆的舒适性要求不高,价格低,国外公司与中国企业竞争不占优势。

  随着排放标准的提高,柴油机一定要采用电控喷射系统。目前国内柴油电控系统主要有共轨、单体泵等,和国外先进的技术比,虽然还不具备对等的实力,但发展势头良好。如无锡油泵油嘴研究所研发的共轨系统已在无锡公交使用,同时国内从事电控柴油机研发的公司数较多,因而国内在电控柴油机市场今后一定会有所作为。而国外公司提供的产品价格相比来说较高,供货价格取决于批量,在目前我国电控柴油机批量还不大的前提下,他们很难拿到比较满意的价位。

  目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统,日本电装、德国博世和美国福特。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来,如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话,那共轨就可以称作反叛了,因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。

  由于其强大的技术潜力,今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代——压电式(piezo)共轨系统,压电执行器代替了电磁阀,于是得到了更加精确的喷射控制。没有了回油管,在结构上更简单。压力从200~2000帕弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3,减小了烟度和NOX的排放。

  日趋严重的能源危机,成为全世界内燃机行业关注的焦点,也使柴油机慢慢的受到用户青睐。与汽油机相比柴油机有很多优势:能减少20%~25%的CO2废气排放,车速较低时的加速性能更有优势,平均燃油消耗低25%~30%,能提供更多的驾驶乐趣。因此,有人大胆对全世界汽车产量中柴油机的发展的新趋势进行了预测,并按区域划分世界汽车产量中的柴油机比例。但是,与汽油机相比,柴油机的排放控制又是一个难点。为满足排放标准,柴油机先进的燃油喷射系统———高压共轨技术成为业内人士关注的焦点。前些年,高压共轨技术是外资一统天下,现在这种局面被打破了。

  高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(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。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力(Pressure)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变化的程度.

  柴油燃油喷射系统从机械控制式发展到电子控制式系统后,电子喷射系统又经历了三次变革,即位置式燃油喷射系统、时间式燃油喷射系统和时间压力式燃油喷射系统(共轨系统)。高压共轨系统实现了压力建立和喷射过程的分离,从而使控制过程更具有柔性,能更准确地实现小油量的精确控制,更好地实现多次喷射。


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