單體泵\高壓共軌與EGR的發動機的區別
廢氣再循環(EGR)系統用于降低廢氣中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高溫高壓條件下才會發生化學反應,發動機燃燒室內的溫度和壓力滿足了上述條件,在強制加速期間更是如此。
當發動機在負荷下運轉時,EGR閥開啟,使少量的廢氣進入進氣歧管,與可燃混合氣一起進入燃燒室。怠速時EGR閥關閉,幾乎沒有廢氣再循環至發動機。汽車廢氣是一種不可燃氣體(不含燃料和氧化劑),在燃燒室內不參與燃燒。 它通過吸收燃燒產生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力,以減少氧化氮的生成量。進入燃燒室的廢氣量隨著發動機轉速和負荷的增加而增加。
在汽車柴油機中,高速運轉使柴油噴射過程的時間只有千分之幾秒,實驗證明,在噴射過程中高壓油管各處的壓力是隨時間和位置的不同而變化的。由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動,使實際的噴油狀態與噴油泵所規定的柱塞供油規律有較大的差異。油管內的壓力波動有時還會在主噴射之后,使高壓油管內的壓力再次上升,達到令噴油器的針閥開啟的壓力,將已經關閉的針閥又重新打開產生二次噴油現象,由于二次噴油不可能完全燃燒,于是增加了煙度和碳氫化合物(HC)的排放量,油耗增加。
此外,每次噴射循環后高壓油管內的殘壓都會發生變化,隨之引起不穩定的噴射,尤其在低轉速區域容易產生上述現象,嚴重時不僅噴油不均勻,而且會發生間歇性不噴射現象。為了解決柴油機這個燃油壓力變化的缺陷,現代柴油機采用了一種稱為“共軌”的技術。
共軌技術是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環系統中,將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式,由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管,通過對公共供油管內的油壓實現精確控制,使高壓油管壓力大小與發動機的轉速無關,可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發動機轉速的變化,因此也就減少了傳統柴油機的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量,噴油量大小取決于燃油軌(公共供油管)壓力和電磁閥開啟時間的長短。
單體泵系統在成本和性能上優勢突出在重型車上上建議客戶采用單體泵系統。從成本上講,國內的發動機從歐Ⅱ向歐Ⅲ升級時,如果采用單體泵,對發動機改動非常小。當你從歐Ⅲ向歐Ⅳ升級時,這個結構仍然不變,只是把歐Ⅲ系統里機械式噴油器改成德爾福的電控噴油器。在發動機整體結構不做大的調整下,就可以達到歐Ⅳ的排放水平。在性能方面,單體泵的壓力,目前在國內使用的壓力達到2480bar。當向歐Ⅳ升級、在雙閥系統時,這個壓力可以達到2580 bar 。而且單體泵的理論設計原理可以造成逐漸平緩到逐漸上升的噴油壓力曲線,這是發動機比較理想的曲線。同時在單體泵上采用了類似于共軌的生產性質,來優化整個系統的性能。在供油控制方面,如果使用雙閥系統,不僅可以對壓力進行控制,還可以對噴射進行控制,而且可以采用多次噴射。它的標準可以達到歐Ⅳ或者歐Ⅴ的能力。目前德爾福的雙閥系統在歐洲大批量生產,供應歐Ⅳ發動機,歐Ⅴ發動機正在做相關開發工作。單體泵系統另一個優勢就是它的可靠性和壽命,而且這些性能已經在歐洲和北美市場上得到了超過十年甚至是15年的實際使用時間、數百萬輛整車使用的證明。德爾福的單體泵系統在整個發動機使用過程中,可以很好的保證它的排放水平和燃油消耗率水平。目前,這種非常強化、非常可靠的性能和使用壽命,仍然在進一步提高。所以從德爾福的觀點來看,在技術方面,相信在2010 年之前,所有歐洲和北美的重型車生產商會絕大多數采用單體泵和泵噴嘴技術。德爾福也在研發2010年新的排放法規所要求的新的系統。
高壓共軌技術并非BOSCH一家獨有,其實德爾福、西門子、日本電裝都有高壓共軌技術,德爾福和西門子在高壓共軌技術上的能力也不錯,但西門子在中國目前沒有發力,德爾福中國在重型柴油機上的戰略是主推單體泵,日本電裝現在和上柴合作,但從技術的角度看,高壓共軌將是最后的方向,2004年的時候,單體泵的歐3其實濰柴和上柴都推出過,不過到最后上生產線,最終的決定方向仍然選擇高壓共軌,濟南重汽到現在的兩個生產廠都是生產WD615,暫時估計也沒有多余的資金上高壓共軌生產線,因此以后濟南重汽的歐3之路應該是和德爾福合作生產單體泵的歐3.
共軌系統為第三代電控燃油噴射系統,比前兩種燃油噴射系統的燃油噴射壓力高,對燃油噴射量控制得更精確。所謂共軌系統:即由高壓共軌(用于儲存高壓的柴油的,上邊安裝有壓力傳感器、壓力波動調節器、噴射器等部件)和高壓泵(高壓產生裝置)組成。電控共軌,即共軌的壓力和噴射器的噴射正時是有ECU控制的。
對第二代電控燃油噴射系統來說,按照高壓產生裝置的不同,可將燃油噴射系統分為分配泵、直列泵、泵噴嘴和單體泵電控燃油噴射系統。即單體泵是用于產生噴油器(或噴射器)的噴射壓力的。對于采用單體泵式電控燃油噴射系統的發動機來說,有幾個氣缸,就有幾個單體泵。
綜上所述,可以得出兩者的區別:單體泵只是第二代電控燃油噴射系統中的高壓產生裝置,有幾個氣缸,就需幾個單體泵;電控共軌是第三代電控燃油噴射系統,其性能較第二代優越,是電控燃油噴射系統發展的主流。
PS:共軌中的壓力最高可達150Mpa,由于共軌容積較大,且有壓力波動調節器等使得發動機工作過程中共軌壓力基本保持恒定,所以能隨時滿足發動機對燃油的噴射要求;而單體泵產生的壓力比高壓泵低,一般為100Mpa左右,且單體泵產生的高壓燃油量有限。