现代柴油机燃油喷射系统的要求

从上节的分析可知，柴油机电控喷油技术是满足日益严格的排放法规，改善燃油消耗，实现节能减排最关键的技术之一。目前，对柴油机燃油喷射系统提出了更高、更严格的要求，如要求喷射系统具有非常高的控制柔性（自由度），具有多次喷射能力，能够控制喷油速率形状，最高喷射压力能够达到200MPa以上。为此，未来柴油机对燃油系统的主要要求（图1-4～图1-6）可归纳如下。

图1-4 对喷油系统的要求

图1-5 轿车柴油机的理想的喷油速率要求

图1-6 柴油机的理想喷油速率要求

①喷油压力不断提高，且与转速、负荷无关、控制灵活。

②能够精确计量和控制喷油量，特别是最小稳定喷油量要小且可控。

③良好的喷雾特性：贯穿度、喷雾锥角、喷雾粒径及其分布要适当，雾束要与燃烧室形状和燃烧室中的空气运动相匹配。

④正确、灵活可变的喷油定时，合适的喷油持续时间。

⑤合适的扭矩特性，转速适应范围要宽广。

⑥瞬态响应性能要好，以适应动态排放和性能要求。(https://www.xing528.com)

⑦噪声要低（包括机械噪声和燃烧噪声）。

⑧高的喷油速率和合适的喷油率形态：通过控制喷油率形状以控制燃烧速率形状、压力升高率，降低燃烧噪声和颗粒排放，改善NVH。在高速区域要求供油速率高，充分利用喷射能量来促进扩散燃烧；控制开始时的喷油速率以控制NO_x，通过快速断油以控制PM和HC。

为此，要求在喷油开始时可以控制针阀开启，使得在着火滞燃期内有低的喷油率和平缓上升的喷油率形态，而且这也有利于保证喷油过程和喷油率形状的一致性；而在着火以后要求针阀开启速度很快，使喷油率快速提升；在喷油结束时针阀的关闭速度也要很快，即能够实现“先缓后急”的喷油率形态，使碳烟排放和油耗最低。

⑨无不规则喷射，但可以根据需要控制喷油次数：能够实现预喷、分段喷射或多次喷射，如早的预喷、迟的预喷、主喷、早的后喷、迟的后喷（根据后处理策略需要），并为NO_x催化转化器提供排气中足够的HC和有利的排气温度。

⑩喷射压力可根据发动机的转速和负荷任意选择，根据不同的喷油阶段调节喷射压力以获得最佳的扭矩特性和最低的排放。希望在喷油过程中喷射压力呈逐渐上升的压力特性，但针阀关闭时的喷射压力要小，以减少小升程时喷射特性差的喷油量。在全负荷额定转速工况要求有足够的最大喷射压力以满足额定功率和排放的要求。而在某些工况采用比较矩形的喷油波形，提高部分负荷时的平均有效喷射压力，以适应高EGR率的要求。

(11)成本要低，在发动机上的安装、布置要方便。安全性、可靠性、寿命和维修性能等要好。

图1-7为柴油机对放热率和喷油率的要求。

影响喷油系统和发动机性能的参数有很多。而对发动机性能影响敏感的喷油系统主要参数包括：喷油系统的预喷射（预喷射次数、时间间隔、油量和变动量等）、针阀开启压力和压力的上升梯度、最大喷油压力、喷孔直径、针阀关闭时的压力差、后喷（早的后喷、迟的后喷和后喷压力）、针阀开启和关闭速度等。

由此可见，常见的喷油系统，如电子调速器控制的直列式喷油泵、定时套控制喷油正时的电控直列泵（TICS）、电控分配泵、电控单体泵（EUP）、集成电控单体泵（FEUPI）、电控泵喷嘴（EUI）、液压驱动的电控泵喷嘴（EUI）、高压泵喷嘴（HPI）等都将很难满足今后柴油机发展的需要。

所以，满足未来要求的燃油喷射系统主要有电控高压共轨系统（CR）、智能型喷油系统（如德尔福公司的智能型喷油器Smart E3 injector）等。除此以外，高压喷射以后，燃料的温度会急剧升高，所以，高压喷射系统燃料的冷却和温度控制也是未来控制系统的关键。

图1-7 柴油机对喷油率和放热率的理想要求