柴油机

柴油机

　分配式喷油泵DIP（Distributor Injection Pump），简称分配泵，于上世纪80年代末推出，开创了轻量化及紧凑型高性能喷射系统的新时代。如今，博世分配泵已经历数代更新升级，最新的第4代产品中的VP30轴向分配泵和VP44径向分配泵的最大喷射压力分别可达155.0MPa和200.0MPa。高喷射压力提升了喷嘴气化（雾化）效果，进而降低了油耗及排放。同时，通过集成预喷射功能，博世新型分配泵能够有助于降低柴油车的噪声及提高柴油车驾乘舒适性。

柴油机的基本概念

柴油机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它是由德国发明家鲁道夫·狄塞尔（Rudolf-Diesel）于1892年发明的，为了纪念这位发明家，柴油就是用他的姓Diesel来表示，而柴油发动机也称为狄塞尔发动机。

1.简要介绍

柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是，柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度在500-700℃，压力4.0—5.0MPa。活塞接近上止点时，发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，柴油混合气自行燃烧，猛烈膨胀，产生爆发力，推动活塞下行做功。此时的温度可1900-2000℃，压力可达6.0-10.0MPa，功率很大，所以，柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。

而柴油机在节能与二氧化碳排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的，因此，先进的小型高速柴油发动机，其排放已经达到欧洲III号的标准，成为“绿色发动机”，目前已经成为欧美许多新轿车的动力装置。

2.主要特点

传统柴油发动机的特点：热效率和经济性较好，柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率

的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。

但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。

由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。小型高速柴油发动机的新发展：排放已经达到欧洲III号的标准。传统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机(转速较低)，噪声、振动较高，炭烟与颗粒(PM)排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。但随着近年来柴油机技术的进步，特别是小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与CO2排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的，因此，先进的小型高速柴油发动机，其排放已经达到欧洲III号的标准，成为“绿色发动机”，目前已经成为欧美许多新轿车的动力装置，可以预见，我国将出现越来越多的柴油轿车。

柴油机单体泵燃油喷射系统

单体泵柴油喷射系统在结构上可分为两种形式，一种是泵喷嘴系统

UIS（Unit Injector System），主要应用在轿车上，尤其以大众品牌轿车最为常见，在结构上高压油泵和喷油嘴做成了一体，可直接安装在柴油机缸盖上，泵喷嘴由柴油机顶置凸轮轴驱动。另一种是单体泵喷油系统UPS（Unit Pump System），主要应用在商用车上，在重型卡车、工程机械上最为常见。

单体泵（包括电控单体泵）与喷油器由一根很短的高压油管连接，单体泵由凸轮轴驱动。传统柴油机的喷油嘴喷油时的动作是由凸轮轴来控制的，而在单体泵燃油喷射系统中，凸轮轴仅提供了高压油泵的驱动力。

柴油机单体泵系统有机械式单体泵系统和电子控制单体泵系统两大类。两者的差别在于机械单体泵的供油量由调速器控制，电控单体泵的供油量由ECU控制。

电控单体泵喷油系统一般采用电控单体泵＋机械喷油器。以道依茨单体泵柴油机为典型代表。

单体泵系统的特点：

①由凸轮轴通过挺柱驱动，结构紧凑，刚性好；

②喷油压力可以高达200MPa；

③较小的安装空间；

④高压油管短，且标准化；

⑤调速性能好；

⑥燃油系统具有自动排气功能；

⑦维修服务相对简单，换泵容易。

柴油机电控共轨燃油喷射系统

由于柴油机的负荷和转速调节是在没有进气节流的情况下直接通过改变喷油量来达到的，因此喷油系统必须以35～200MPa之间的压力将燃油喷入柴油机气缸内，并形成均匀的可燃混合气。其间喷油量的计量必须尽可能精确，对喷油过程中的喷油压力、喷油时刻和喷油次数的控制必须非常灵活，而且必须能够随运转工况而任意变化。因此，继续沿用机械调节式喷油系统或喷油压力较低而控制功能有限的电子控制式分配泵已无法满足这些要求，新型的电控高压共轨喷油系统则是最佳选择。因此近几年来，电控高压共轨喷油系统在车用柴油机上得到了迅速的推广。到目前为止，电控高压共轨喷油系统已开发了3代。

第一代共轨高压泵总是保持在最高压力，导致燃油的浪费和很高的燃油温度。第一代共轨系统为商用车设计的，最高喷射压力为

140MPa，乘用车喷射压力为135MPa。

第二代共轨系统可根据柴油机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。带有控制油量的油泵，喷射压力能达到160MPa。即使在压力较低的情况下，该系统也可以根据实际状况提供适量的喷油压力。不仅有助于降低燃油消耗，而且还可以降低燃油温度，从而省去燃油冷却装置。预喷射降低了柴油机噪声：在主喷射之前百万分之一秒内少量的燃油被喷进了气缸压燃，预热燃烧室。预热后的气缸使主喷射后的压燃更加容易，缸内的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。在膨胀过程中进行后喷射，产生二次燃烧，将缸内温度增加200～250℃，降低了排气中的碳氢化合物。