從機(jī)械式到電機(jī)控制：噴油泵技術(shù)演進(jìn)如何滿足國六排放？

在汽車工業(yè)的發(fā)展浪潮中，噴油泵技術(shù)的演進(jìn)成為應(yīng)對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的關(guān)鍵。從機(jī)械式到電機(jī)控制噴油泵的轉(zhuǎn)變，不僅推動(dòng)了柴油機(jī)性能的提升，更為滿足國六等嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)提供了有力技術(shù)支撐，引領(lǐng)著汽車工業(yè)的綠色發(fā)展。

在汽車工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級(jí)是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。國六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)柴油機(jī)的噴油泵技術(shù)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。從傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油泵到先進(jìn)的電機(jī)控制噴油泵，這一技術(shù)演進(jìn)不僅提升了柴油機(jī)的性能，更為滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)提供了有力支撐。

機(jī)械式噴油泵主要包括直列柱塞式噴油泵和轉(zhuǎn)子分配式噴油泵。直列柱塞式噴油泵通過多個(gè)獨(dú)立的噴油通道，將燃油壓縮后噴射到燃燒室。其特色是需要多個(gè)柱塞，有多少個(gè)缸就需要多少個(gè)噴油柱塞，這種結(jié)構(gòu)使得體積較大，對(duì)于高速使用的轎車不太合適，因此主要應(yīng)用于商用車。轉(zhuǎn)子分配式噴油泵則不同，它只需一個(gè)柱塞就能管理所有氣缸的噴油動(dòng)作，通過一個(gè)柱塞進(jìn)行噴油分配，在轎車應(yīng)用領(lǐng)域曾有廣泛應(yīng)用，如以前的捷達(dá)SDI就采用了博世的VP 37電機(jī)控制分配泵。然而，機(jī)械式噴油泵存在諸多局限。柱塞式噴油泵采用柱塞脈動(dòng)式供油方式，造成進(jìn)一步提高燃油噴射壓力受到限制。同時(shí)，噴油泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在機(jī)械式調(diào)速器和供油提前裝置的自動(dòng)調(diào)節(jié)過程當(dāng)中，不可避免地出現(xiàn)磨損和慣性沖擊等問題，使油量調(diào)節(jié)受到影響，提前供油受到限制，造成動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性下降，以及排放煙度、噪音和耐久性受到影響。

隨著計(jì)算機(jī)和傳感檢測(cè)技術(shù)的飛速進(jìn)步，電機(jī)控制噴油技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。電機(jī)控制噴油泵技術(shù)從最初的位置控制型演變至?xí)r間控制型，再到如今成熟的電機(jī)控制共軌系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

位置控制系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)的泵 - 管 - 嘴系統(tǒng)，只是對(duì)齒條或者滑套的運(yùn)動(dòng)位置予以電子控制。例如，日本Denso公司的ECD - V1、德國Bosch公司的EDC和日本Zexel公司的COVEC等都屬于位置控制的電機(jī)控制分配泵系統(tǒng)。但這種系統(tǒng)仍需部分機(jī)械裝置完成對(duì)噴油泵供油量的調(diào)節(jié)，控制精度和響應(yīng)速度較低。

時(shí)間控制系統(tǒng)則用高速強(qiáng)力電磁閥直接控制高壓燃油，取消了原P - T燃油系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的調(diào)速器和噴油器中的計(jì)量裝置。高速電磁閥關(guān)閉的時(shí)刻即是噴油開始時(shí)刻，關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間決定了噴油量。如日本Zexel公司的Model - 1電機(jī)控制分配泵、美國Detroit公司的DDEC電機(jī)控制泵噴嘴等都屬于時(shí)間控制系統(tǒng)。

電機(jī)控制共軌式燃油噴射系統(tǒng)是第二代電機(jī)控制噴射系統(tǒng)的典型代表，也是目前柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的主流技術(shù)。在電機(jī)控制共軌式燃油噴射系統(tǒng)中，對(duì)噴油量的控制采用“時(shí)間 - 壓力控制”或“壓力控制”方式。ECU控制供油壓力調(diào)節(jié)閥使噴油器的噴油壓差保持不變，再通過控制三通電磁閥工作實(shí)現(xiàn)噴油量和噴油正時(shí)的控制。以德國戴姆勒?奔馳公司利用Bosch公司的技術(shù)推出的采用新型高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的4氣門直噴式柴油機(jī)為例，該系統(tǒng)將油泵輸出的高壓燃油蓄積在共軌腔內(nèi)，消除燃油中的壓力波動(dòng)，再輸送給每個(gè)噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實(shí)現(xiàn)噴射的開始和終止。

國六排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)柴油機(jī)的顆粒物排放、氮氧化物排放等提出了更為嚴(yán)格的要求。電機(jī)控制噴油泵技術(shù)通過多種方式滿足這些要求。高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)可以提供高達(dá)100 - 200MPa的噴射壓力，并且可以實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、主噴射和后噴射等多種噴射組合。預(yù)噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期，下降缸內(nèi)壓力升高率和峰值壓力，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作比較緩和，同時(shí)下降NOX排放。主噴射前期下降噴射速率，可以減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)的油量；提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時(shí)間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，下降碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，下降煙度和碳?xì)渑欧拧?/p>

此外，電機(jī)控制噴油泵技術(shù)可以精確控制噴油壓力、噴油時(shí)機(jī)和噴油量，使柴油與空氣充分混合，提高燃燒效率，減少污染物的排放。例如，博世為中國輕型商用車市場(chǎng)量身定制的高壓共軌系統(tǒng)，配備了在中國本土最新研發(fā)的2000巴高壓泵CB4 - 20/1和噴油器CRI1 - 20，不僅滿足國六排放標(biāo)準(zhǔn)，而且能下降油耗和噪音。

從機(jī)械式到電機(jī)控制，噴油泵技術(shù)的演進(jìn)是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。電機(jī)控制噴油泵技術(shù)以其卓越的性能，滿足了國六排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，為柴油機(jī)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，噴油泵技術(shù)將繼續(xù)在提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能、下降排放方面發(fā)揮重要作用。