当前发动机的喷油器技术

目前，喷油器技术划分为“电磁式”或“压电式”两种。在这两种形式中，通过驱动器（“电磁式”或“压电式”）来驱动控制阀，以此控制液压管路，最终驱动喷油器针阀。这一过程被称作“伺服驱动”。

伺服驱动系列进一步细分为两类，根据施加在阀两端的压力：一种称之为“平衡式”，而另一种则为“非平衡式”。
因此，目前市场上的喷油器的种类包括：

- 伺服电磁非平衡阀（率先投入市场的共轨类型）；

- 高速伺服电磁平衡阀（德尔福理念的产品）

- 伺服压电非平衡阀（目前唯一的一种在产的压电喷油器）；

- （投产的产品中尚无伺服压电平衡阀设计）。

驱动平衡阀所需的电能要比驱动非平衡阀少很多。因此，平衡阀仅需要较小的驱动器以12v（蓄电池电压）驱动，驱动器封装在喷油器内部且非常接近喷油针阀。这样就实现了较短的液压管路，较小的运动质量，在德尔福伺服电磁平衡阀设计中实现喷油器针阀的驱动速度，与非平衡伺服压电系统的相当。这就意味着，德尔福平衡阀伺服电磁系统和竞争对手的非平衡伺服压电系统之间无明显的性能差别，这就使得德尔福Multec 高速伺服电磁喷油器成为如今市场上最具价值的解决方案，可与众多售价昂贵的伺服压电技术相抗衡。

直接驱动式喷油器：

德尔福新款直接驱动式共轨系统代表了柴油喷射技术的又一个根本性的突破，因为喷油器针阀首次由压电晶体直接驱动，免除了的液压回路，及其相关的迟滞和能量消耗，并且为发动机的设计者提供了众多的附加控制的可能性。( 汽车工程师之家)其它优势包括，整个使用周期的稳定性，喷油参数变换时喷油量的可靠性，高的喷射一致性和高的喷雾动量。

德尔福直接驱动式柴油共轨系统采用了已获专利的直接驱动技术，即压电晶体驱动器直接驱动喷油器的针阀做初始提升，例如预喷时用到的，而一个液压放大器则帮助针阀做完全提升用于完成大油量喷射。此技术能避免使用其它共轨喷油器所采用的伺服液压回路。相比目前的系统，喷油器能够更高效的，在更高的压力下（高达2000 bar）以更快的速度和更高的喷油精度将燃油注入发动机燃烧室。

喷油器利用压电晶体加载电压时产生的形变进行工作。它能用不到100微秒的时间打开和关闭喷油器的针阀，并将高压柴油喷射到发动机中，在每个发动机循环时可实现七次（或者更多）的喷射。德尔福液压管路设计在最大程度上发挥了压电晶体驱动器的特性：高驱动力和高速度。德尔福柴油系统工程总监Detlev Schoeppe 博士说：“这一优势就相当于将系统压力提高了大约200 bar。换句话说，2000 bar直接驱动式压电喷油器的性能可与2200 bar伺服喷油器媲美”。该喷油器的革命性的工作原理是完全无回油的，因此没有高压燃油会在回油时浪费，能够节约目前伺服系统损失的一千瓦能量，也不需要使用昂贵的燃油冷却器。　

研发此系统的最初目的是为了优化某些排放参数求以满足未来日益严格的排放法规：

- 高平均有效喷射压力（方形喷油速率直至压力达到2000 bar；目前的伺服系统尤其在排放控制的中低轨压力下很难达到此喷油速率）

- 多次喷射灵活性（七次喷射或更多）

- 在两次喷射之间可达到零间隔

-  喷油器内的蓄压器因此避免了喷油器和供油之间的压力波，以及其对喷油针阀动作和喷油量的影响。

- 喷油器喷油针阀的快速开启/关闭（针阀速度将近3m/s，或者说比目前系统快3倍）

- 无回油

- 通过发动机控制单元（ECU）控制针阀提升比例，实现喷油速率在ECU内可控。这就实现了怠速噪音，排放及满负荷性能的分别优化，而目前喷油速率是由喷油器硬件决定，且必须是这三个方面性能的折中。

技术优势：低排放、改善的燃油经济性和更大扭矩和动力，提供更完美的驾驶体验　

- 低排放：更快的喷油器针阀动做速度减少了针阀较小升程时的燃油喷射量，将喷油开始和结束时燃油雾化较差时的喷油量最小化。在喷油开始和结束时，较小的喷雾动量降低了油束在燃烧室的穿透能力，影响油气的混合从而导致明显的颗粒和炭烟生成。直接驱动式喷油系统，在相同燃油压力和废气循环（EGR）量下，比目前伺服系统排放的颗粒物质减少了百分之三十。采用当前的燃油喷射技术，在中高负荷的情况下，冷却EGR的大量使用实现了非常低的NOx排放，但是却导致了炭烟的增加。而采用德尔福直接驱动式压电喷油器，对于相同的炭烟标准和轨压，通过使用更多的EGR，NOx排放量可降低百分之三十。这一目标是完全可以实现的，因为直接驱动式喷油器提供了更高的喷雾动量，尤其是在喷射开始和结束阶段，( 汽车工程师之家)因此可以允许使用更多的EGR。直接驱动式的这一排放优势通过以下措施，能够优化后处理阶段的成本：

-  颗粒捕集器在尺寸上可减小，或者，NOx的后处理可能被省略。

-  另外可以大大减少价格日益上涨的用作氧化催化剂的贵金属

- 优化的燃油消耗：德尔福压电喷油器的革命性工作原理是无回油的。因此，所有燃油都喷入汽缸而不会浪费在回油中。由此，喷油系统的热循环就能达到一定的程度的改善，即使在2000 bar 的压力下，仍然无需燃油冷却。该种独特的无回油设计最终实现了能量节约，缩小了高压泵的尺寸，同时有效提高了燃油经济性。这种液力技术相对于其他的喷油器技术，在燃油经济性方面减少了一到两个百分点的燃油消耗。然而，这里所指油耗减低是以之前讨论的低排放为基础的。对于相类似的排放标准，燃油消耗能减少三至五个百分点，因为通过降低轨道压力或降低颗粒捕集器再生次数，可以额外地在燃油消耗方面获益。德尔福直接驱动式柴油机共轨系统同样具有单个喷油器特性（I3C），这项德尔福专利技术允许针对单个喷油器的ECU标定，这同样提高了燃油喷射的精确度并降低了维护成本。

- 更高的功率和扭矩：德尔福直接驱动式共轨系统可应用至2000 bar压力 。压力上的提升，与最初的共轨系统相比，提高了超过百分之六十，有助于增加发动机的输出功率和扭矩。

- 驾驶乐趣：除了在动力和扭矩方面的改善，由于使用了多次喷射技术，噪音也得以降低5dBA 。另外，通过与压力无关的，喷油器针阀升程比例电子控制，发动机标定可解决NVH最优化和废气排放最小化之间的冲突。怠速时，直接驱动式喷油器几乎不产生可察觉的噪音，与现有的伺服压电喷射系统相比无疑是一项显著的成就。

总之，系统可提供改善的喷油雾化和速度，帮助降低排放和发动机噪音，同时提供无与伦比的驾驶性能。的确，直接驱动式压电系统的高喷雾动量和高度灵活的多次喷射方式，使其成为了下一代燃烧系统（即，HCCI或PCCI等）的最佳选择，正如SAE技术论文“柴油机HCCI降低HC和CO排放方的法研究”所述。

德尔福柴油产品系列：两种解决方案更好满足客户需求

随着直接驱动式共轨技术的推出，德尔福目前能提供两个系列的柴油共轨系统，使用平衡阀快速伺服电磁喷油器的德尔福Multec?共轨系统和使用直接驱动压电喷油器的直接驱动共轨系统。

两个系列的所有关键部件的设计均注重互换性。因此，从高速伺服电磁式转换成直接驱动压电式喷油器技术无需对发动机本体做任何设计上的改变。两个系列的油泵和油轨都很相似，两种喷油器的安装方式完全相同，无需对发动机汽缸盖做任何变动就可以互换。

平衡阀高速伺服电磁喷油器系列的系统压力可达2000 bar。它是基于平衡阀伺服技术的一种独特的设计。此种驱动器的小巧尺寸使其能够实现嵌入式安装，并紧靠喷油器针阀，以提供高速驱动及精确计量。

Avila 说：“该系统性能尤为卓越，甚至超过了目前的’伺服-压电’喷油器技术。其独创的性能和最优化的成本价值，以及技术上的革新性，为未来的进一步优化设计提供了极大的潜力。”

“随着直接驱动式柴油共轨技术的推出，德尔福可以依照客户的需求提供量身定制的最佳解决方案：高速平衡阀电磁技术能够为大部分车辆提供性能佳、成本经济的解决方案，而直接驱动式压电技术则能够针对各种对高油量有极高控制要求的应用提供解决方案。”德尔福柴油系统总经Jose Avila说。因此，“该技术再次表现出德尔福在柴油机燃油喷射技术方面的业界领军地位。”Avila 补充道。

德尔福柴油系统工程总监Detlev Schoeppe 博士的技术论文“使用创新的直接驱动式柴油机燃油喷射系统超越客户的期望值：突破性技术的独特优势”已经在Vienna Symposium（4月24-25日）发表，并被众多媒体转载。

关于德尔福动力总成系统

德尔福的动力总成技术为复杂的挑战提供了有效的解决方案，( 汽车工程师之家)帮助其客户研发具有卓越性能、排放优化的汽车。其中包括多点喷射和缸内直喷汽油系统，共轨和转子泵柴油系统，以及用于重型柴油机的电控泵喷嘴及电控单体泵。此外，德尔福还提供创新的燃油处理、蒸发排放、变速箱控制、配气机构、以及后处理解决方案。

关于德尔福柴油机系统

德尔福柴油机管理系统的包括：

·燃油喷射系统（共轨、转子泵系统、电控泵喷嘴系统、以及电控单体泵系统）；

·发动机元件（ECU）；

·气体管理系统（废气再循环阀、空气流量计）；

·废气传感器

德尔福柴油系统拥有四个研发中心，九个客户应用中心和15个生产制造工厂，为全球客户的提供技术支持服务。

喷油器

简介：

喷油器接受ECU送来的喷油脉冲信号，精确的控制燃油喷射量。 　　

喷油器是一种加工精度非常高的精密器件，要求其动态流量范围大，抗堵塞和抗污染能力强以及雾化性能好。 　　

电控喷油器是共轨系统中最关键和最复杂的部件,也是设计、工艺难度最大的部件。ECU通过控制电磁阀的开启和关闭, 将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入的燃烧室。为了实现有效的喷油始点和精确的喷油量，共轨系统采用了带有液压伺服系统和电子控制元件（电磁阀）的专用喷油器。

喷油器由与传统喷油器相似的孔式喷油嘴、液压伺服系统(控制活塞、控制量孔等) 、电磁阀等组成。

工作原理：

柴油机喷油系统将燃油雾化，并分布在燃烧室内与空气混合的部件。它主要由喷油嘴和喷油器体组成，它在缸盖上的安装位置与角度取决于燃烧室的设计。 　　

喷油器的喷雾特性包括雾化粒度、油雾分布、油束方向、射程和扩散锥角等。这些特性应符合柴油机燃烧系统的要求，以使混合气形成和燃烧完善，并获得较高的功率和热效率。喷油器分为开式和闭式两种。开式喷油器结构简单，但雾化不良，很少被采用。闭式喷油器广泛应用在各种柴油机上。柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。
在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K（而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度达600-700K），大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中。 　　

普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动，借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化，做不到各种转速下的最佳供油量。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。 　　

共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元（ECU）和一些管道压力传感器组成，系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连，公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时，高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管，高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环工作，对公共供油管内的油压实现精确控制，彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。

其主要特点有以下三个方面：

1、喷油正时与燃油计量完全分开，喷油压力和喷油过程由ECU适时控制。 　　

2、可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力，喷油始点、持续时间，从而追求喷油的最佳控制点。 　　

3、能实现很高的喷油压力，并能实现柴油的预喷射。 　　

相比起汽油机，柴油机具有燃油消耗率低（平均比汽油机低30%），而且柴油价格较低，所以燃油经济性较好；同时柴油机的转速一般比汽油机来得低，扭距要比汽油机大，但其质量大、工作时噪音大，制造和维护费用高，同时排放也比汽油机差。但随着现代技术的发展，柴油机的这些缺点正逐渐的被克服，现在的不是高级轿车都已经开始使用柴油发动机了。

分类：　

（1）轴针式电磁喷油器：

喷油时衔铁带动针阀从其座面上升约0.1mm，燃油从精密间隙中喷出。为使燃油充分雾化，针阀前端磨出一段喷油轴针。喷油器吸动及下降时间约为1～1.5ms。 　

（2） 球阀式电磁喷油器：　　

球阀的阀针质量轻，弹簧预紧力大，可获得更加宽广的动态流量范围。球阀具有自动定心作用，密封性好。同时，球阀简化了计量部分的结构，有助于提高喷油量精度。 　　

（3）片阀式电磁喷油器：　

质量轻的阀片和孔式阀座与磁性优化的喷油器总成结合起来，使喷油器不仅具有较大的动态流量范围，而且抗堵塞能力较强。 　　

（4）下部进油的喷油器：

采用底部供油方式，由于燃油可围绕阀座区经喷油器内腔从上部不断的流出，对喷油器计量部位的冷却效果十分明显，故可有效的防止气阻产生，提高汽车热起动的可靠性。 　　
此外，采用底部喷油的喷油器可省去燃油总管，并有利于降低成本。

喷油器的保养：

喷油器工作700h左右应检查调整一次。若开启压力低于规定值1Mpa以上或针阀头部积碳严重时，则应卸出针阀放入清洁柴油中用木片刮除积碳，用细钢丝疏通喷孔，装后进行调试，要求同一台机器的各缸喷油压力差必须小于1Mpa。 　　

为使喷油器喷入缸内的柴油能够及时地完全燃烧，必须定期检查油泵的供油时间。供油时间过早，车辆会出现起动困难和敲缸的故障；供油时间过迟，会导致排气冒黑烟，机温过高，油耗上升。 　　

喷油器针阀偶件的配合精度极高，并且喷孔孔径很小，因而必须严格按照季节变化选用规定牌号的清洁柴油，否则喷油器就不能正常工作。 　　

清洗喷油器针阀偶件时不得与其它硬物相撞，也不可使其跌落在地，以免碰伤擦伤。更换喷油器针阀偶件时，应先将新偶件放入80℃的热柴油中浸泡10 s左右，让防锈油充分溶化后，再在干净柴油中将针阀在阀体内来回抽动，彻底洗净，这样才能避免喷油器工作时因防锈油溶化而发生粘住针阀的故障。