1.2.1　电控单体泵燃油喷射系统

作为在国内外都有着成熟应用的电控单体泵技术,其基本构成是:将油泵柱塞驱动与柴油机配气机构所需凸轮轴整合为一体,包含在机体内部,从而实现油泵到喷油器的燃油管路最短化,如图1⁃21所示。

图1⁃21　电控单体泵燃油喷射系统

电控单体泵系统已在国内很多品牌的柴油机(如道依茨、玉柴等)上广泛使用,被公认为是性能优越、稳定可靠的电控燃油喷射系统之一。

柴油机工作时通过柴油机周围安装的众多传感器来侦测柴油机状态,并将此状态作为控制油泵电磁阀时间的输入信息,对燃油喷射量、喷油正时实行电子控制。其主要工作原理是通过电子系统对喷入气缸的喷油量、喷油正时进行精确、柔性的控制,以及通过油泵结构设计的优化进而实现对喷油气缸喷油压力的提高,从而改善柴油机的燃烧工作过程,从而在有效降低柴油机的排放水平以满足排放法规的同时,还能够较大改善柴油机的燃油经济性、噪声特性。

电控单体泵燃油喷射系统主要包括一个带有出油控制阀的高压油泵、机械喷油器,以及连接所需的燃油管路、滤清系统。其技术的主要特征是在柴油机机体上集成了喷油泵的功能,并通过在油泵上加装电磁阀(图1⁃22所示)控制其出油时间、油量,从而达到燃油喷射优化的目的。其油泵与柴油机凸轮轴共用一根凸轮轴,从而在结构上最大程度得到简化,并缩短了油泵出油口到喷油器的管路距离。

图1⁃22　电控单体泵外形示意图

由于在油泵的出油口加装了能够精确进行燃油计量、时间控制的电磁阀,因而能够对喷油正时和喷油量进行较为精确的控制,有利于燃烧过程的优化。

由于其油泵提升压力原理与直列式喷油泵类似,所以其喷油规律为“三角形”的前缓后急的特征,一定程度上有利于燃烧过程的优化,尽管最高压力可达到180~200MPa,但压力随柴油机转速下降而降低,低转速区域的压力较低,因此不利于柴油机低速性能的提高。

由于其喷油器的喷油开启方式仍是依靠弹簧压力控制,不可能进行多次喷射,故如果进入国Ⅴ、国Ⅵ阶段,可能需重新换用新燃油系统或在排气系统中添加催化器装置,并要求喷油器具有多次喷射能力。

同时,在国内产品应用中,考虑到重新设计柴油机机体需要对现有柴油机的铸造、加工生产线有较大的变动,为控制成本,一般都采用外挂式单体泵,而这种设计,很难避免较大的驱动扭矩,并且噪声较大。

总的来说,电控单体泵基本可以满足排放控制阶段柴油机对燃油系统的要求,但是对国Ⅵ以后柴油机的开发升级存在较大困难,特别是在国产的外挂式单体泵系统上,未来难以实现燃油多次喷射以满足后处理排放的燃烧系统要求。即便将来部分单体泵将机械喷油器改进为电磁阀喷油器后,也能够实现多次喷射,但由于对喷油器实行二次电子控制,相较于电控共轨系统,结构仍然是较为复杂。