柴油机技术三次飞跃：从能用到用好

在柴油机发展的100多年历史中，有三次重大的技术突破，使柴油机技术达到今天的水平，其中有两次和燃油系统直接相关。

图2-1 膨胀水箱水管连接图

a）膨胀水箱上部水管连接 b）膨胀水箱底部水管连接

1.机械式燃油系统

狄塞尔发动机初期采用煤粉作为燃料，采用高压空气喷射。由于空气压缩机无法将少量的燃料准确地供入气缸中，狄塞尔发动机从诞生开始到博世公司推出直列式合成泵为止的30多年间，技术上一直在探索徘徊过程之中。开发出来的一些机型只是属于低速、低指标的范畴，不能迅速发展，不能推广应用。

1927年，德国博世公司研制出了直列式合成泵，开发了机械式泵管嘴型燃油系统，为柴油机的高速化、改善燃烧、提高性能创造了条件。机械式燃油系统为柴油机提供了强有力的“心脏”，为柴油机的技术腾飞创造了条件。

2.涡轮增压和中冷技术

涡轮增压及中冷技术是柴油机的第二次技术飞跃，为柴油机带来了强大的生命力。

1921年，瑞士AlfredBuchi博士申请了“脉冲系统”的废气涡轮增压技术专利，1927年成功开发了实用的涡轮增压柴油机。增压技术是提高柴油机燃油经济性的基本手段之一。20世纪50年代中期，以美国为中心，柴油机增压技术迅速发展起来，50年代以后，涡轮增压柴油机随着涡轮增压器产品的成熟以及涡轮增压技术的发展而得到广泛应用。20世纪60年代，中冷器技术在欧美开发应用，大大推动了涡轮增压技术的发展，使柴油机功率成倍提高的同时，改善了增压柴油机的综合性能，显示出巨大的发展潜力。进入20世纪80年代以后，增压器技术迅速进步，在增压柴油机设计方面也积累了丰富的经验。此后，生产出了可靠性非常的增压柴油机。1981年左右，日本开发出了卡车用低油耗、大功率增压柴油机，热功率达40%以上。

3.电控喷油技术(www.xing528.com)

由于社会对柴油车辆提出了越来越严格的燃油经济性、排放污染物和安全驾驶性能等要求，机械式燃油系统已经不能满足要求，亟需开发新的燃油喷射系统（包括喷射泵和喷射嘴），以实现更高的喷射压力、最佳的喷射率、更高精度的喷射正时控制、更高精度的喷射量控制，因为这些直接影响到发动机和车辆的性能。

电控式燃油系统的出现，成功地解决了上述问题。从20世纪80年代开始，各汽车生产企业先后运用电子控制技术对柴油机的喷油正时和喷油量进行控制。到目前为止已经经历了三代的变化：

第一代：在电子控制式燃油喷射装置中，将机械式调速器和提前器换成电子控制的机构，燃油的压送机构和机械式燃油系统相同，即凸轮压油+位置控制。

第二代：电控喷射装置是在第一代位置控制式的基础上进一步发展，采用高速电磁阀对喷油量和喷油时间进行控制，即凸轮压油+电磁阀时间控制。由于采用了高速电磁阀，其控制自由度与第一代相比有了阶跃式发展。

第三代：电控燃油系统是在第二代的基础上进一步发展，将喷油量和喷油时间控制融为一体，使燃油的升压机构独立，即燃油的压力和发动机转速、负荷无关，具有独立控制压力的蓄能器——共轨，即燃油蓄压+电磁阀时间控制。这样，以前非常困难的燃油喷射压力可以按照人们的意志进行自行控制了。喷射量、喷射时间等参数直接由装在各个气缸上的喷油器控制。

如图2-2所示为发动机供油系统工作原理图。

图2-2 发动机供油系统工作原理

1—燃油箱 2—输油泵 3—燃油滤清器 4—放气螺塞 5—高压油泵 6—喷油器 7—单向阀 8—粗滤器