传统柴油机与高压共轨系统的喷射特点差别

导读：在较佳的燃油经济性、过低污染气体排放及更低柴油发电机噪音的要点下，传统机械式调速柴油喷射系统已无法达到目标，只有高喷射压力、精密出油率及精确的柴油喷油量计量的共轨式柴油喷射装置才能完成。以下将列明cummins柴油发电机的共轨式柴油喷射系统与普通喷射装置的特征区别以及曲线图。

      当今沿用的带分配器和直列燃油泵的传统燃油喷射装置（如图1），只有主喷油阶段，没有引燃和后燃阶段，如图2所示。电磁阀控制分配泵，朝着引入引燃阶段的方向发展。传统燃油喷射装置压力的产生和喷油是依靠凸轮轴和柱塞完成的。

      峰值压力是由机械燃油喷射泵的元件及驱动力决定的，传统燃油喷射装置的燃烧室决定了A/F混合气的数量。

      传统机械式喷油装置高压油管内的油压是瞬态脉动高压，主要是由柱塞连续供油形成的。这种脉动对于喷油器喷油的稳定性有很大的影响，使得喷油器容易产生喷油波动，在高压油管中使燃油发生压力波，压力波在高压油管中来回振荡，在下一循环中会产生波动的迭加或减弱效应。由此，喷出的油雾颗粒不均匀，易发生二次喷射或多次喷射，从而燃烧不充分，经济性变差，动力性下降，热效率减轻，排放物增加。

      与传统式柴油喷系统比较，下列要求为理想的喷射特性：

（1）发生油压与柴油喷射各自独立，且可与柴油发电机任一用途状况配合，故可供应更高的自由度，已达到理想的空燃比。

      共轨式燃油系统结构如图3所示。共轨式以其引燃喷射与主喷射的特点，可符合上述的喷射特征，其特征曲线所示。

      引燃喷射可以在主轴上止点前90°开始，如果喷射开始于上止点前不到40°，则燃油会聚集在活塞表面和缸壁上，能够使机油稀释。在引燃喷射功能下，少量的柴油（1~4mm3）被喷射到气缸中，预处理一下燃烧室康明斯发电机，燃烧效率因此被改良，并目有以下用途。

      这些作用降低了燃烧噪声和燃油消耗，并且废气排放情况也好了很多。缸压在上止点前平稳上升，在上止点达到峰值，当达到引燃较大的压力峰值时将产生大的噪声。带引燃喷射的曲线图。在接近上止点（TDC)时压力达到更高值，并且燃烧压力的增加也非常迅速，可缩短点火增长期，引燃喷射间接增加了柴油发电机转矩。主喷射和引燃喷射之间的时间差和连续主喷射将危害燃油消耗量。

      康明斯柴油发电机输出功率来源主喷射环节，这就意味着主喷射从根本上主导发机转矩。实际上其轨燃油喷射装置的喷射压力在整个喷射过程中始终不变。

      带有NOx催化转换器的二次喷射能减少NOx的排放。二次喷射紧接着主射．并且发生在膨胀阶段或排放阶段上止点后200°。通过二次喷射把精确检测的燃油喷到气中：在引燃和主喷射过程中康明斯柴油发电机组各型号，废气中残余的热量导致未燃烧的燃油蒸发，在废气排放行程中将废气混合物和燃油一起通过排烟门排人废气系统。部分燃油通过EGR系统进行下一循环的引燃喷射。若装上合适的NOX催化切换器，将减少废气中NOx的含量。

      传统柴油机主要缺点是因为柴油机的运转速度很高，其燃油喷射时间很短，只有千分之几秒，并且在喷射程序中高压油管各处的压力随时间和位置的不同而变化，同时因为柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使得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别。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，达到令喷油泵的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现状。因为二次喷油不可能完全燃烧，故而增加了烟度和碳氢化合物的排放量康明斯发电机中国官网，油耗增加。此外，每次喷射循环后，高压油管内的残压都会产生变化，随之导致不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述情形，严重时不仅喷油不均匀，而且会产生间歇性不喷射情形。

      共轨技术的运用则克服了传统柴油机的具体弊端。共轨技术的核心是在由高压油泵、压力感应器和电脑控制单元(ECM)结构的闭环装置中，将喷射压力的产生和喷射步骤彼此完全分开的一种供油程序。主要程序是由高压油泵把高压燃油输送到油轨，然后才由油轨送入喷油咀，所有汽缸的喷嘴都连接着油轨，油轨里始终有恒定的压力(通常在180MPa)，电喷单元ECM根据负荷速度等信号确定应有的喷射压力和喷油时刻从而控制喷油嘴的开启。其特性是可以自由控制喷油量和压力、自由控制喷油速率和喷油正时。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速度无关，可以大幅度降低柴油机供油压力随发动机转速的变化而造成的压力波动，从而克服了传统柴油机燃油压力变化的缺陷。

      柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，由于它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油组成于一身。共轨式燃油喷射技术有助于降低柴油机的尾气排放量，以及改良噪音、燃油消耗等方面的综合性能；它在有利于地球环境保护的同时，也必将促进柴油发电机组工业及与之相关工业的发展。