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1、欧欧柴油机技术综述柴油机技术综述时间:2008-09-15 22:10来源:未知 欧机技术综述与电控喷油技术 1.1、国外柴油电喷技术的发展与应用情况 随着排放法规 的日趋严格，电控燃油喷射技术、优化缸内燃烧以及改善燃油品质已逐渐成为有效控制排 放，实现欧向欧升级的重要措施。图 1 为目前国际通行的实现欧排放的技术路线1、欧机技术综述与电控喷油技术1.1、国外柴油电喷技术的发展与应用情况随着排放法规的日趋严格，电控燃油喷射技术、优化缸内燃烧以及改善燃油品质已逐渐成为有效控制排放，实现欧向欧升级的重要措施。图 1 为目前国际通行的实现欧排放的技术路线。图 1图 2电控燃油喷射技术则成为实现欧排放
2、的关键技术和必要手段。电控燃油喷射技术在经历了电子调速器、位置控制与时间控制等几个发展阶段后，目前已经非常成熟，被广泛地应用于轿车、客车、卡车与船用柴油机上。目前应用于柴油机的电子控制燃油喷射技术主要有：电控高压共轨系统（目前产品的适用范围主要为轻型车和船机市场）电控单体泵系统（目前产品的适用范围主要为中重型市场）电控泵喷嘴系统（目前产品的适用范围主要为中重型市场）其它（增压式共轨系统、可变预行程电控直列泵、电控 VE 泵）图为当前欧洲车用柴油机燃油喷射系统的应用统计情况。由图可知，高压共轨系统在轻型车领域的应用大约占据 78%份额，具有绝对优势。而电控单体泵系统在重型车领域的应用大约占据 7
3、5%的份额，具有绝对优势。了解这一技术主流趋势，对欧发动机采用何种技术路线有很大帮助，详见以下 2.2 节欧路线的选择理由。图 3图 41.2、电控单体泵系统（EUP）的技术特点电控单体泵系统是一种模块化、时间控制的单缸高压泵系统，喷油始点与喷油量分别由电磁阀关闭时刻与关闭的持续时间决定，可达到 2000bar 的喷射压力。电控单体泵系统完全具备满足现行及未来排放限制、保持低油耗的技术能力。电控单体泵系统的技术特点如下：技术先进：不但现在欧洲大部分欧欧 IV 商用车采用了电控单体泵系统，而且一年前奔驰公司采用电控单体泵系统SCR 已经实现了欧排放，并正式投产。而其它系统的欧应用才刚刚露头，电控
4、单体泵系统的先进性不容置疑。技术成本低：电控单体泵技术加上机械喷油器即可达到欧排放标准；易于升级：从欧升级到欧，可通过更换电控喷油器来实现，无需对发动机的结构进行大规模修改；通过凸轮轴设计和采用电控喷油器可实现 23 次喷射；继承性好：对原机械喷油系统发动机结构改动小，可以共用同一个机体、缸盖等重要零部件；整车厂便利、用户便利、售后维修便利且零部件更换成本低；喷油压力高：可满足欧、欧排放所需的高压喷射（现在最新的单体泵喷射压力已达2500bar） ，大大改善了燃油经济性、提高了缸内净化程度；喷油规律：喷油规律先缓后急，符合理想放热规律要求，有利于降低排放与燃烧噪音；供油能力强：可进行各缸独立控
5、制，特别适用于升功率大的重型柴油机；对中重型来说系统零部件比共轨系统更成熟，并且有长期使用考核验证；适应能力强：由于内部结构特点的不同。相对于共轨系统而言，单体泵系统对燃油品质的要求较低，对燃油灰份杂质、水分的敏感性大大优于共轨系统；安全可靠性好：没有持续的喷射高压源带来的安全隐患，排放稳定性好；对中重型来说，系统零部件比共轨系统成熟，使用寿命长；维修成本低：可进行单缸零部件更换，机械喷油器成本较电控喷油器成本低；一致性控制好：缸平衡控制策略提供了很好的各缸一致性控制，单体泵自校正策略确保了生产一致性控制，电控系统自学习、自诊断策略确保了寿命期内的性能一致性控制。(上述特点决定了电控单体泵系统
6、不如高压共轨系统娇气，更适应目前中国市场的燃油品质、维修、使用环境。目前，电控单体泵系统的主要国外生产商为德国博世和美国德尔福，两家公司的 EUP 系统已经被欧洲主流重型车诸如 DAF、BENZ、NISSAN、VOLVO 等公司作为发动机电喷系统推出市场。图 5和图 6 给出了欧洲最新的两款重型电控单体泵柴油机。 图 5 DAF-PACCAR14,DELPHI EUP 系统图 6 BENZ-OM924LA,BOSCH EUP 系统1.3、电控高压共轨系统的技术特点电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、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分开的一种技术，由高压
7、油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷压独立可调。这种系统具有以下特点：可靠性：对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证、中型比较成熟；但是对重型柴油机使用寿命未经验证（单体泵供应商声称 100 万公里，而共轨供应商尚无一敢承诺 30万公里） ；继承性：结构简单，安装方便。灵活性：共轨油压独立于发动机转速控制、整车控制功能强，适应轻型车特别是乘用车的要求；优化噪声：预喷技术可以降低怠速噪声；喷油规律：共轨系统的初始喷射率太高，不符合柴油机燃烧所需要的先缓后急的规律，不利于排放控制；喷油压力：一代共轨喷油压力 13501450bar，二代做到 1600bar，总体
8、来说比单体泵和泵喷嘴要低，所以在油耗上有 3%左右的劣势；将来做到 1800bar 以上但是需要采用增压共轨技术，还没有成熟，成本增加较大。多次喷射：可以实现多次喷射，目前最好的共轨系统可以进行 6 次喷射；共轨系统的灵活性好，但是势必带来匹配工作的难度。时间和技术人员的水平，决定了一定阶段在中国使用太灵活的系统不一定能达到预期的效果；升级潜力：多次喷射特别是后喷能力使得共轨系统特别方便地和后处理系统配合，具有实现欧、欧排放法规的潜力；适应能力：燃油（水、灰份杂质）适应能力差，对用户使用条件要求高复杂性：系统特别是控制系统和控制策略复杂对整车厂、用户、售后维修均带来挑战；零部件更换成本高，特别
9、是电控喷油器和电控喷油泵；相对于电控单体泵系统，高压共轨更轻巧、更适用于中轻型发动机。图 7 为高压共轨系统示意图。 图 7 高压共轨系统示意图目前，广泛应用于市场的电控高压共轨系统国外生产商主要有德国博世、美国德尔福、日本电装和德国西门子 VDO。其中，BOSCH 用于中型柴油机的 CRSN2 共轨系统支持 1400bar 的喷油压力；DELPHI 用于轻型柴油机的 DCR 共轨系统支持 1600bar 的喷油压力；日本电装公司的共轨系统支持 1800bar 的喷油压力。可对喷油规律进行柔性控制。，图 8、9 分别为基于 BOSCH 系统、DELPHI 系统的发动机示例。图 8 电喷发动机简
10、图（BOSCH 系统）图 9 电喷发动机简图（DELPHI 系统）2、电控欧柴油机的技术路线和应用情况2.1、单体泵和高压共轨技术的比较电控单体泵和高压共轨技术是当前应用较为广泛的的电喷技术。二者均可实现高压喷射和灵活的分缸独力控制，大大改善了柴油机的排放控制。同时两者又因各自的结构特点而各具优缺点。表 2.1 列举了高压共轨系统和电控单体泵系统的主要特征。表 2.1 高压共轨与电控单体泵的特征对比 参数高压共轨电控单体泵喷油压力喷油规律多次喷射全转速内高压喷射喷油压力柔性控制噪声应用车辆中、轻型卡车，轿车中、重型卡车排放潜力系统复杂导致用户适应性燃油品质适应性匹配周期可靠性维修成本对用户使用
11、的便利性(责任编辑：cndeser)备注：表示评价低； 表示评价好； 表示评价最好2.2、电控欧发动机的技术路线电控欧柴油机项目的研发早在上个世纪末期已经开始，当时国内在这方面还是一片空白，为了确定将来采用的电控系统形式， 对国外的市场情况和相关企业做了详细的调研，根据中国国情和 产品系列广的特点，确定了如下技术路线：中重型采用电控单体泵系统（EUP） ，中轻型采用电控高压共轨系统（CR） ，符合欧洲主流技术发展趋势；先推出中重型单体泵系统柴油机，随后推出中轻型电控高压共轨系统柴油机。率先推出中重型电控单体泵发动机，满足公交市场提前实现欧排放的要求，适应当前中国市场燃油品质，培育用户信心和使用
12、习惯。这样，在产品型谱的技术路线方面，充分适应了单体泵和共轨系统的特点，又符合欧洲主流技术的发展趋势。在推出的时间顺序上，先推出中重型的单体泵系统，既可以满足公交市场提前实现欧排放的要求，又可以适应当前中国燃油品质。现在电控柴油机对于国内大部分用户来说还是不熟悉的，无论从使用、维修、保养、零部件供应来说，如果一开始就推出很复杂又很娇嫩的共轨系统，势必对用户造成极大的技术和成本的压力。而单体泵较为简单、系统相对来说比较成熟，比较结实，用户接受起来比较容易。这也是 中重型电控单体泵柴油机问世以来颇获用户赞赏的原因。事实证明， 采取的这一技术路线是完全正确的。由表 2.1 可知，由于高压共轨系统比较
13、复杂，对驾驶人员的使用要求较高，并且对燃油品质要求较高。但是中国市场用户和维修人员对电控发动机，尤其是对复杂的高压共轨发动机还不熟悉，市场燃油品质也还不能完全满足共轨系统的使用要求。面对如此使用环境， 选择了首先在使用环境恶劣的中、重型柴油机领域推出电控单体泵技术，满足公交市场提前进入欧的要求，并适应当前中国市场的燃油品质。3、电控单体泵欧发动机机技术和开发能力3.1、德尔福单体泵系统德尔福电控单体泵系统是目前欧洲中重型载重车市场应用最广的电喷系统之一，该系统不但可以提供完美的排放控制，达到欧、排放要求，并且具有优越的可靠性和燃油品质适应性，已有可以达到 100 万公里的可靠运行的实例。同时，
14、该系统还提供了大量的整车辅助控制功能，利于优化车机匹配，实现整车网络控制。图 3.1 为基于 DELPHI 电控单体泵的系统图图 3.1 为基于 DELPHI 电控单体泵的系统图表 3.1 为基于 DELPHI 电控单体泵系统的整车控制功能列表。表 3.1 基于 DELPHI 电控单体泵的欧发动机整车控制功能列表 1排气制动在柴油机正常运行的条件下，提供一定的反作用力，以降低车辆的运行速度。2怠速微调司机可根据当前车辆的实际使用情况（如负载情况、空调等附件使用情况）实时调整怠速以避开整车共振点，并提供记忆功能。3长怠速停机是可以避免怠速长时间的怠速运行。当怠速运行达到一定时间，该模块首先会闪烁
15、红灯提醒司机，而司机又没有任何指令时，会自动停机。4自动变速箱辅助控制向自动变速箱提供电子油门、扭矩、油耗等信息，并根据自动变速箱的要求提供扭矩、转速控制。5ABS 辅助控制 应 ABS 要求提供扭矩、转速控制。6ASR 辅助控制 应 ASR 要求提供扭矩、转速控制。7转速表输出 向仪表盘上的转速表提供发动机转速信号。8仪表通讯通过 CAN 总线向仪表提供基于 SAE J1939 的发动机转速、冷却水温、燃油温度、燃油耗、增压压力等信号。9智能动力提供短时期超载功能，加大扭矩以增加整车不换档爬坡能力。10冷却风扇控制（基于电动风扇）风扇延迟控制模块控制风扇的运行，以调整冷却水温度，为空调机组提
16、供足够的冷却，并保证冷却系的高效运行。(责任编辑：cndeser)3.2、欧发动机的技术升级与改进从欧 II 到欧，发动机技术必须有一个大的提升。在这种技术升级中，电控系统的运用只是其中的关键技术之一。欧发动机从设计、材料、生产控制等多方面对欧 II 机进行了综合性优化，包括以下主要点:要实现柴油机的排放水平达到国标准，电控系统的运用只是其中的关键技术之一，发动机整机技术的持续升级与改进是完成欧向欧升级的必经之路。（）全方位的燃烧开发技术：是配合高压喷射改善燃烧、优化缸内排放控制、实现欧的关键技术之一；（）深度机械开发：是保证提高喷射压力后的发动机强度、可靠性的重要手段；（）外挂单体泵总成技术：这是 的专利，有利于最大限度的共用常规发动机零部件，降低国发动机的制造成本；（）降低机油耗技术：集合国内外先进技术改进结构和摩擦副
