一、傳統柴油機噴射特性

 

      當今沿用的帶分配器和直列噴油泵的傳統燃油噴射系統（如圖1），只有主噴油階段，沒有引燃和后燃階段，如圖2所示。電磁閥控制分配泵，朝著引入引燃階段的方向發展。傳統燃油噴射系統壓力的產生和噴油是依靠凸輪軸和柱塞完成的。

1、影響傳統噴射特性的因素

（1）噴油壓力的增加依靠柴油發電機轉速和噴油量的增加。

（2）在實際噴射過程中，噴油壓力增加，然后下降，到噴射末了噴油器關閉。

2、影響結果

（1）較低油壓時噴油量較少。

（2）峰值壓力是主壓力的2倍。

（3）按照充分燃燒的需求，噴射曲線變化率幾乎呈三角形。

      峰值壓力是由機械燃油噴射泵的元件及驅動力決定的，傳統燃油噴射系統的燃燒室決定了A/F混合氣的數量。

      傳統機械式噴油系統高壓油管內的油壓是瞬間脈動高壓，主要是由柱塞連續供油形成的。這種脈動對于噴油器噴油的穩定性有很大的影響，使得噴油器容易產生噴油波動，在高壓油管中使燃油產生壓力波，壓力波在高壓油管中來回振蕩，在下一循環中會產生波動的疊加或減弱效應。由此，噴出的油霧顆粒不均勻，易出現二次噴射或多次噴射，從而燃燒不充分，經濟性變差，動力性下降，熱效率降低，排放物增加。

 

圖1 直列柱塞式噴油泵供油系統圖

圖2  傳統燃油噴射系統特性曲線圖

 

二、共軌式柴油機的噴射特性

 

1、理想的噴射特性

      與傳統式柴油噴系統比較，下列要求為理想的噴射特性：

（1）產生油壓與柴油噴射各自獨立，且可與柴油發電機任一作用狀況配合，故可提供更高的自由度，已達到理想的空燃比。

（2）噴射初期噴油量極少。

2、共軌式燃油系統結構

      共軌式燃油系統結構如圖3所示。共軌式以其引燃噴射與主噴射的特性，可符合上述的噴射特性，其特性曲線如圖4所示。

 

圖3 共軌式電噴燃油系統圖

圖4 共軌燃油噴射系統特性曲線圖

 

3、引燃噴射

      引燃噴射可以在曲軸上止點前90°開始，如果噴射開始于上止點前不到40°，則燃油會聚集在活塞表面和缸壁上，能夠使機油稀釋。在引燃噴射作用下，少量的柴油（1~4mm3）被噴射到氣缸中，預處理一下燃燒室，燃燒效率因此被改進，并目有以下作用。

（1）壓縮壓力輕微增加。

（2）壓燃延遲時間減少。

（3）燃燒壓力的上升值和燃燒壓力的峰值都降低（燃燒平順）。

      這些作用降低了燃燒噪聲和燃油消耗，并且廢氣排放情況也好了很多。缸壓在上止點前平穩上升，在上止點達到峰值，當達到引燃最大的壓力峰值時將產生大的噪聲。帶引燃噴射的曲線圖。在接近上止點（TDC)時壓力達到更高值，并且燃燒壓力的增加也非常迅速，可縮短點火延遲期，引燃噴射間接增加了柴油發電機轉矩。主噴射和引燃噴射之間的時間差和連續主噴射將影響燃油消耗量。

4、主噴射

      康明斯柴油發電機輸出功率來源主噴射環節，這就意味著主噴射從根本上主導發機轉矩。實際上其軌燃油噴射系統的噴射壓力在整個噴射過程中始終不變。

5、二次噴射

      帶有NOx催化轉換器的二次噴射能減少NOx的排放。二次噴射緊接著主射．并且發生在膨脹階段或排放階段上止點后200°。通過二次噴射把精確測量的燃油噴到氣中：在引燃和主噴射過程中，廢氣中殘余的熱量導致未燃燒的燃油蒸發，在廢氣排放行程中將廢氣混合物和燃油一起通過排氣門排人廢氣系統。部分燃油通過EGR系統進行下一循環的引燃噴射。若裝上合適的NOX催化轉換器，將降低廢氣中NOx的含量。

 

三、主要區別

 

1、傳統柴油機

      傳統柴油機主要缺陷是由于柴油機的運轉速度很高，其燃油噴射時間很短，只有千分之幾秒，并且在噴射過程中高壓油管各處的壓力隨時間和位置的不同而變化，同時由于柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波動，使得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。

2、共軌技術

      共軌技術的應用則克服了傳統柴油機的主要缺陷。共軌技術的核心是在由高壓油泵、壓力傳感器和電腦控制單元(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。具體過程是由高壓油泵把高壓燃油輸送到油軌，然后才由油軌送入噴油器，所有氣缸的噴嘴都連接著油軌，油軌里始終有恒定的壓力(一般在180MPa)，電控單元ECU根據負荷轉速等信號確定應有的噴射壓力和噴油時刻從而控制噴油器的開啟。其特點是可以自由控制噴油量和壓力、自由控制噴油速率和噴油正時。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而造成的壓力波動，從而克服了傳統柴油機燃油壓力變化的缺陷。

 

總結：

      柴油機共軌式電控燃油噴射技術是一種全新的技術，因為它集成了計算機控制技術、現代傳感檢測技術以及先進的噴油結構于一身。共軌式燃油噴射技術有助于減少柴油機的尾氣排放量，以及改善噪聲、燃油消耗等方面的綜合性能；它在有利于地球環境保護的同時，也必將促進柴油發電機組工業及與之相關工業的發展。

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