余景宏 編譯

隨著歐Ⅵ排放標準的日益臨近，共軌燃油噴射系統(tǒng)的作用顯得越發(fā)重要。作為這一領域的主要供應商，德爾福公司通過對高壓泵采取不同的布置形式開發(fā)出3種系統(tǒng)，實現(xiàn)了高達300 MPa的噴油壓力。近日，該公司在英國倫敦北部的一個工業(yè)區(qū)舉辦了一次技術(shù)展示會，德爾福柴油系統(tǒng)部門的專家為大家展示了其在柴油共軌噴射系統(tǒng)研發(fā)方面的最新進展。

現(xiàn)代化的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⑷加蛧娚鋾r間點精確到半毫秒，相當于蜜蜂扇動翅膀0.2次的時間。柴油燃料的預噴射量可控制在1mm3左右，大約相當于安全別針針尖的大小。共軌燃油噴射系統(tǒng)的壓力可達250 MPa，相當于40 t的質(zhì)量壓在郵票大小的面積上所產(chǎn)生的壓力。每次噴射出的燃油以2400km/h的速度從噴油嘴中射出，與噴氣式飛機的速度相當。盡管如此，每股噴射流之間的間隙只有1 μm，相當于頭發(fā)絲粗細的1/50。

現(xiàn)如今，面對歐Ⅵ尾氣排放法規(guī)的苛刻要求，各廠家不斷努力為減排尋找新出路，其中最直接的一個方法就是從發(fā)動機自身進行優(yōu)化，在燃油噴射這一環(huán)節(jié)有著最簡單的道理：噴射壓力越高，燃料和空氣的分布和混合越佳，燃燒越充分，廢氣中NOx和PM的含量也就越低。這樣，對于在排氣系統(tǒng)上安裝SCR催化裝置的需求就不再那么重要，發(fā)動機的功效受到的影響也能減弱。如果不從發(fā)動機自身來采取措施加以改進，要想實現(xiàn)歐Ⅵ標準會比滿足歐Ⅴ更加艱難，根據(jù)戴姆勒公司的研究，大約要增加10%的油耗。

要達到歐Ⅵ排放標準，對于德爾福公司而言機遇大于挑戰(zhàn)，其共軌燃油噴射系統(tǒng)將會成為一種標準配置。卡車制造商要想追求設計的靈活性，只有選擇這樣的系統(tǒng)；因為這種系統(tǒng)能確保系統(tǒng)隨時保持高壓，通過高壓泵可以持續(xù)不斷地向共軌系統(tǒng)輸送燃料，從而可以讓燃油的噴射時間、次數(shù)以及噴射量都能夠靈活地根據(jù)需求來進行設計安排。而在采用凸輪軸驅(qū)動的系統(tǒng)中，壓力的提升和噴射的劑量是機械式關(guān)聯(lián)的。

從2005年起，德爾福公司就開始了針對歐Ⅵ排放標準的研究，并逐步研發(fā)出3種基本解決方案。目前德爾福公司已經(jīng)和2家整車廠簽訂了20億歐元的供貨合同，向它們供應其開發(fā)的F2E和F2P這2種所謂的F系統(tǒng)。這2種F系統(tǒng)都是高壓共軌噴射系統(tǒng)，并擁有分散布置的高壓泵。F2E與F2P系統(tǒng)之間的區(qū)別在于細節(jié)之處有些不同，F(xiàn)2E系統(tǒng)是對采用泵嘴一體式技術(shù)的發(fā)動機的共軌系統(tǒng)的升級。德爾福公司通過將靠泵提升壓力和未靠泵提升壓力的共軌噴油嘴組合起來取代了泵嘴一體式結(jié)構(gòu)，靠泵提升壓力的噴油嘴可以使噴射入共軌中的燃料處于高壓之下，它們的數(shù)量取決于發(fā)動機型號的技術(shù)要求。通常來講為了控制成本，僅僅采用2個或者3個靠泵提升壓力的噴油嘴。

F2P系統(tǒng)則是對采用泵-管-噴嘴式噴射技術(shù)的發(fā)動機共軌系統(tǒng)的改造。在這種情況中采取2～3個新泵來將燃料壓送到共軌中，取代了傳統(tǒng)的6個插裝式噴油泵。泵的數(shù)量原則上不再取決于噴油嘴的數(shù)量，而是根據(jù)發(fā)動機功率的技術(shù)要求來選擇。

這2種F系統(tǒng)都可以完全地安裝在氣缸蓋上，噴射壓力為250～300 MPa。初期系統(tǒng)主要采用250 MPa和270 MPa的壓力，對于需嚴格限制CO2排放值的重卡上可以采用300 MPa的壓力。

這2種共軌系統(tǒng)適合匹配每個氣缸容積為1.5～2.6 L，也就是9～16 L排量的發(fā)動機。根據(jù)德爾福公司的介紹，對現(xiàn)有發(fā)動機通過采用這種共軌系統(tǒng)來實現(xiàn)歐Ⅵ或者美國的EPA13排放法規(guī)，比全新開發(fā)新發(fā)動機能降低不少成本。針對歐Ⅳ、歐Ⅴ以及EPA10排放法規(guī)，德爾福的E-Type系統(tǒng)就可以滿足要求?？蛻粢部梢赃x擇對現(xiàn)有的泵-嘴一體式或者泵-管-噴油嘴系統(tǒng)改造成共軌系統(tǒng)。

除了上面介紹的這2種系統(tǒng)外，德爾福還提供另外一種共軌系統(tǒng)，它的高壓泵沒有直接安裝在共軌旁邊，而是使用了一個采用油潤滑的泵，使用壽命特別長。根據(jù)發(fā)動機的規(guī)格，也就是可利用的空間，客戶可以選擇這3種解決方案中最合適的。

共軌噴射系統(tǒng)的最大優(yōu)點就在于打造各種不同的燃油噴射過程。首先應確保燃燒時更加平穩(wěn)和高效?；驹砭驮谟冢侯A噴射可以確保燃燒穩(wěn)定，主噴射確保驅(qū)動力，補充噴射可以減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生。專家們通過大量的試驗來對噴射時間和噴射量進行精確調(diào)整，從而實現(xiàn)了盡可能合理的燃燒過程。最終目的在于不會因為增加預噴射和補充噴射而導致油耗的升高。德爾福公司預計大約在2016年即可對噴射過程實現(xiàn)更加精細的分段多次噴射，可能采取更多次數(shù)的預噴射，分段式的主噴射以及多次補充噴射，這將會進一步提升發(fā)動機的性能。

然而，歐Ⅵ并不僅僅就是目標的終點，目前發(fā)動機的設計壽命越來越長，大約有100萬km，而德爾福公司開發(fā)的共軌系統(tǒng)是按照160萬km設計的，根據(jù)不同的應用和國家會有所不同。另外，目前起停系統(tǒng)越來越多地得到應用，對共軌系統(tǒng)的要求也越來越高。還有就是生物燃料的使用，以及在柴油中混入一定比例的生物燃料，這些都對燃油噴射系統(tǒng)有著更高的要求。目前德爾福公司還沒有針對第1代生物燃料進行相應的系統(tǒng)開發(fā)，而是投入更多精力對第2代生物燃料如合成柴油BTL進行系統(tǒng)研究。隨著技術(shù)的不斷進步，技術(shù)人員正向著更美好的未來不斷努力前行。