我國從2007年1月1日起，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的新車采用國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)(GB17691-2005)。而北京從2008年7月1日起，對(duì)在北京市銷售和注冊(cè)的公交、環(huán)衛(wèi)，郵政使用重型壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，實(shí)施國IV排放標(biāo)準(zhǔn)，并要求安裝OBD(車載診斷系統(tǒng))。
國Ⅲ、國IV與國Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)主要區(qū)別
國Ⅲ壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)除了排放污染物降低外，還對(duì)國Ⅱ試驗(yàn)循環(huán)進(jìn)行修改，規(guī)定了穩(wěn)態(tài)循環(huán)ESC(EuropeansteadystateCycle)、加載煙度循環(huán)ELR(EuropeanLoadResponseTest)、瞬態(tài)循環(huán)ETC(EuropeanTransientCycleTest)等試驗(yàn)程序。包括安裝燃料電噴系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)(EGR)和氧化催化轉(zhuǎn)化器的國Ⅲ柴油機(jī)，均應(yīng)采用ESC和ELR試驗(yàn)規(guī)程測(cè)定排放污染物。對(duì)安裝NOx催化轉(zhuǎn)化器和微粒捕集器的柴油機(jī)應(yīng)附加瞬態(tài)循環(huán)ETC試驗(yàn)規(guī)程測(cè)定排氣污染物。國IV、國V柴油機(jī)均需進(jìn)行全部ESC、ELR和ETC試驗(yàn)。新車型從國Ⅳ階段開始，應(yīng)裝備車載診斷系統(tǒng)(OBD)或車載測(cè)量系統(tǒng)(OBM)，用以監(jiān)測(cè)使用過程中的排放污染物。從國Ⅳ階段開始增加排放控制裝置耐久性要求和在用車符合性要求。增加OBD是實(shí)施國IV排放標(biāo)準(zhǔn)的核心。這個(gè)系統(tǒng)將根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況，隨時(shí)監(jiān)控汽車尾氣是否超標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障燈或檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈亮。OBD應(yīng)保證能在車輛使用壽命期限內(nèi)識(shí)別車輛排放是否超標(biāo)。
電控高壓燃油噴射系統(tǒng)
電控高壓燃油噴射系統(tǒng)目前主要有單體泵、泵噴嘴、共軌三種。在我國商用車柴油機(jī)上廣泛采用單體泵和共軌兩種。
一個(gè)理想的噴油系統(tǒng)應(yīng)具有以下性能：高噴油壓力(1000bar以上)，且噴油壓力大小可根據(jù)工況需要靈活調(diào)整，精確控制噴油定時(shí)、噴油量和噴油率優(yōu)化控制。
1.電控單體泵
單體泵系統(tǒng)是帶時(shí)間控制的高壓燃油噴射系統(tǒng)，用于直噴式柴油機(jī)。它們具有高達(dá)2050bar的瞬時(shí)噴油壓力、可變的噴油起點(diǎn)，并可采用預(yù)噴。該系統(tǒng)由燃油供給系統(tǒng)的低壓部分和高壓部分、電控單元和傳感器等組成。單體泵是通過制成一體的電磁閥的高壓柴油噴射系統(tǒng)來工作的。電磁閥觸發(fā)的時(shí)刻就是關(guān)閉的時(shí)刻確定供油起點(diǎn)。電磁閥觸發(fā)時(shí)間長短決定噴油量大小。電控單體泵安裝在每個(gè)缸體外部直接由發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸上的噴油凸輪驅(qū)動(dòng)。高壓燃油由單體泵通過高壓油管、高壓短接管進(jìn)入噴油器，然后噴入氣缸內(nèi)燃燒室。由于這種布置對(duì)氣缸蓋結(jié)構(gòu)變動(dòng)不大，因此深受商用車和柴油機(jī)的企業(yè)歡迎。國外如奔馳、道依茨、卡特匹勒、達(dá)夫等都采用單體泵。我國商用柴油機(jī)企業(yè)如大柴、玉柴、濰柴等也采用單體泵來滿足國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)是建立在直噴技術(shù)、預(yù)噴技術(shù)和電控技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種全新概念的噴油系統(tǒng)。它主要由高壓泵、帶壓力傳感器和調(diào)壓閥的共軌管、帶電磁閥或壓電式的噴油器、電控單元(ECU)和傳感器組成。
高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：
①可實(shí)現(xiàn)高壓噴射，最高可達(dá)2000bar；
?、趪娚鋲毫Κ?dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速負(fù)荷特性；
③可實(shí)現(xiàn)預(yù)噴和后噴，調(diào)節(jié)噴油率形狀，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律；
?、車娪投〞r(shí)和噴油量可自由選定；
?、菥哂辛己脟娪吞匦裕瑑?yōu)化燃燒過程，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗、煙度、噪聲和排放等綜合性能指標(biāo)得到明顯改善，有利于改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩特性；
⑥結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、實(shí)用性強(qiáng)，目前已廣泛應(yīng)用于各國商用車柴油機(jī)。電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)已發(fā)展到第四代。第一代是采用噴油壓力為1350bar的電磁閥式噴油器；第二代是采用噴油壓力為1600bar的電磁閥式噴油器；第三代是采用噴油壓力為1600~2000bar的壓電式噴油器。其主要特點(diǎn)是以石英壓電原理的執(zhí)行器替代高速電磁閥打開噴油器針閥。博世公司的石英壓電式噴油器利用石英晶體在電場(chǎng)作用下伸長，使噴油器在1/10000s內(nèi)作出動(dòng)作響應(yīng)，它比高速電磁閥動(dòng)作響應(yīng)速度提高一倍，且其體積非常小，且不存在任何摩擦。從而可實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的噴油量，有利于提高噴油的霧化質(zhì)量，使預(yù)噴、主噴、后噴之間時(shí)間間隔進(jìn)一步縮短，以對(duì)整個(gè)噴射過程實(shí)現(xiàn)更靈活的控制。西門子公司是最早開發(fā)出壓電式噴油器。
第四代是采用噴油壓力可達(dá)2500bar的液力增壓式噴油器，允許在噴油器針閥處產(chǎn)生非常高的噴油壓力，更提高了燃油霧化質(zhì)量，同時(shí)，又使共軌管及共軌管通向噴油器的高壓油管內(nèi)油壓保持相對(duì)較低(共軌壓力只有1350bar)。博世公司在開發(fā)第四代共軌燃油噴射系統(tǒng)時(shí)，除噴油壓力提高外，同時(shí)為降低燃燒時(shí)NOx的生成給出了新的噴油規(guī)律，允許噴油壓力逐步上升，從而實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)平穩(wěn)燃燒，保持緩慢的溫度變化梯度和低的NOx生成，進(jìn)而使混合氣形成得以改善，有利于降低PM微粒的形成。
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的分類
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)共有共軌液壓式、高壓共軌式、共軌增壓式三種。
1.共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng)
美國卡特匹勒(Caterpillar)公司的HEUI系統(tǒng)是一種電控中壓共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng)。
電控中壓共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng)由高壓機(jī)油泵、共軌管機(jī)油壓力調(diào)節(jié)閥、帶電磁閥的噴油器、傳感器、電控單元、燃油輸油泵等組成。該系統(tǒng)分燃油和機(jī)油兩條油路。其中機(jī)油為噴油器的控制油。高壓機(jī)油泵將機(jī)油輸送到高壓共軌管。機(jī)油管路由低壓和高壓兩部分組成。低壓油管的壓力為3bar，其作用是由機(jī)油泵通過機(jī)油冷卻器和機(jī)油濾清器將機(jī)油送到高壓機(jī)油泵。高壓機(jī)油泵將機(jī)油送到高壓共軌管，其壓力控制在40230bar，由電控單元控制共軌機(jī)油管壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。具體數(shù)值依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能需要調(diào)節(jié)。
該系統(tǒng)特點(diǎn)是：
?、俨捎脵C(jī)油作為控制油，解決了柴油在熱工況下粘度降低和熱起動(dòng)困難問題。
?、谝驒C(jī)油粘度較柴油要高，系統(tǒng)密封容易。
?、劭刂茩C(jī)油設(shè)有回油管路，完成控制作用后，機(jī)油回到缸蓋上作為潤滑油。
?、苊恳粋€(gè)噴油過程，電磁閥均需完成一次開關(guān)，電磁閥響應(yīng)時(shí)間要求高。
?、菖c傳統(tǒng)噴油泵相比，易于加工制造。
?、蘩淦饎?dòng)比較困難。
2.高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)
目前這種高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)獲得廣泛采用。博世、電裝、西門子·威迪歐(現(xiàn)為大陸汽車系統(tǒng))、德爾福、馬瑞利等都在生產(chǎn)。
目前，高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)噴油器的電磁閥已向壓電式發(fā)展。隨著共軌壓力的提高，對(duì)共軌管的材質(zhì)、加工精度等都有嚴(yán)格要求，博世公司的最大共軌壓力為2000bar的壓電式噴油器也將正式投產(chǎn)。但再進(jìn)一步提高共軌壓力出現(xiàn)了難度，因此正在開發(fā)液力增壓式噴油器的共軌燃油噴射系統(tǒng)。
3.液力增壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)
液力增壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)采用增壓活塞，依靠增壓作用來提高噴油壓力，由共軌管內(nèi)中等壓力的燃油來推動(dòng)增壓活塞向噴油器提供高壓油。電磁閥控制液力增壓式噴油器是系統(tǒng)中最重要的部件。當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，共軌內(nèi)燃油進(jìn)入增壓活塞上方，活塞下行。由于增壓活塞直徑與柱塞直徑之比為1∶15，因此活塞下行時(shí)，增壓活塞、噴油器針閥腔和針閥頂部的燃油壓力可達(dá)1000~1500bar。當(dāng)電磁閥打開時(shí)，增壓活塞上方卸壓，活塞上行，則噴油器針閥頂部油壓下降，而增壓室中高壓油使針閥抬起，實(shí)現(xiàn)高壓噴油。目前，液力增壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)噴射壓力最高可達(dá)2500bar，而共軌管壓力相對(duì)較低，只有1350bar，遠(yuǎn)小于高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)第三代(共軌管壓力為1600~2000bar)的燃油壓力，對(duì)共軌管和密封要求相對(duì)較低。這是商用車柴油機(jī)高壓燃油噴射系統(tǒng)的方向，可提高燃油霧化質(zhì)量，降低燃油耗和發(fā)動(dòng)機(jī)排放等。
