當前發動機的噴油器技術

目前，噴油器技術劃分為「電磁式」或「壓電式」兩種。在這兩種形式中，通過驅動器（「電磁式」或「壓電式」）來驅動控制閥，以此控制液壓管路，最終驅動噴油器針閥。這一過程被稱作「伺服驅動」。

伺服驅動系列進一步細分為兩類，根據施加在閥兩端的壓力：一種稱之為「平衡式」，而另一種則為「非平衡式」。

因此，目前市場上的噴油器的種類包括：

- 伺服電磁非平衡閥（率先投入市場的共軌類型）；

- 高速伺服電磁平衡閥（德爾福理念的產品）

- 伺服壓電非平衡閥（目前唯一的一種在產的壓電噴油器）；

- （投產的產品中尚無伺服壓電平衡閥設計）。

驅動平衡閥所需的電能要比驅動非平衡閥少很多。因此，平衡閥僅需要較小的驅動器以12v（蓄電池電壓）驅動，驅動器封裝在噴油器內部且非常接近噴油針閥。這樣就實現了較短的液壓管路，較小的運動質量，在德爾福伺服電磁平衡閥設計中實現噴油器針閥的驅動速度，與非平衡伺服壓電系統的相當。這就意味著，德爾福平衡閥伺服電磁系統和競爭對手的非平衡伺服壓電系統之間無明顯的性能差別，這就使得德爾福Multec 高速伺服電磁噴油器成為如今市場上最具價值的解決方案，可與眾多售價昂貴的伺服壓電技術相抗衡。

直接驅動式噴油器：

德爾福新款直接驅動式共軌系統代表了柴油噴射技術的又一個根本性的突破，因為噴油器針閥首次由壓電晶體直接驅動，免除了的液壓迴路，及其相關的遲滯和能量消耗，並且為發動機的設計者提供了眾多的附加控制的可能性。( 汽車工程師之家)其它優勢包括，整個使用周期的穩定性，噴油參數變換時噴油量的可靠性，高的噴射一致性和高的噴霧動量。

德爾福直接驅動式柴油共軌系統採用了已獲專利的直接驅動技術，即壓電晶體驅動器直接驅動噴油器的針閥做初始提升，例如預噴時用到的，而一個液壓放大器則幫助針閥做完全提升用於完成大油量噴射。此技術能避免使用其它共軌噴油器所採用的伺服液壓迴路。相比目前的系統，噴油器能夠更高效的，在更高的壓力下（高達2000 bar）以更快的速度和更高的噴油精度將燃油注入發動機燃燒室。

噴油器利用壓電晶體載入電壓時產生的形變進行工作。它能用不到100微秒的時間打開和關閉噴油器的針閥，並將高壓柴油噴射到發動機中，在每個發動機循環時可實現七次（或者更多）的噴射。德爾福液壓管路設計在最大程度上發揮了壓電晶體驅動器的特性：高驅動力和高速度。德爾福柴油系統工程總監Detlev Schoeppe 博士說：「這一優勢就相當於將系統壓力提高了大約200 bar。換句話說，2000 bar直接驅動式壓電噴油器的性能可與2200 bar伺服噴油器媲美」。該噴油器的革命性的工作原理是完全無回油的，因此沒有高壓燃油會在回油時浪費，能夠節約目前伺服系統損失的一千瓦能量，也不需要使用昂貴的燃油冷卻器。

研發此系統的最初目的是為了優化某些排放參數求以滿足未來日益嚴格的排放法規：

- 高平均有效噴射壓力（方形噴油速率直至壓力達到2000 bar；目前的伺服系統尤其在排放控制的中低軌壓力下很難達到此噴油速率）

- 多次噴射靈活性（七次噴射或更多）

o 在兩次噴射之間可達到零間隔

o 噴油器內的蓄壓器因此避免了噴油器和供油之間的壓力波，以及其對噴油針閥動作和噴油量的影響。

- 噴油器噴油針閥的快速開啟/關閉（針閥速度將近3m/s，或者說比目前系統快3倍）

- 無回油

- 通過發動機控制單元（ECU）控制針閥提升比例，實現噴油速率在ECU內可控。這就實現了怠速噪音，排放及滿負荷性能的分別優化，而目前噴油速率是由噴油器硬體決定，且必須是這三個方面性能的折中。

技術優勢：低排放、改善的燃油經濟性和更大扭矩和動力，提供更完美的駕駛體驗

- 低排放：更快的噴油器針閥動做速度減少了針閥較小升程時的燃油噴射量，將噴油開始和結束時燃油霧化較差時的噴油量最小化。在噴油開始和結束時，較小的噴霧動量降低了油束在燃燒室的穿透能力，影響油氣的混合從而導致明顯的顆粒和炭煙生成。直接驅動式噴油系統，在相同燃油壓力和廢氣循環（EGR）量下，比目前伺服系統排放的顆粒物質減少了百分之三十。採用當前的燃油噴射技術，在中高負荷的情況下，冷卻EGR的大量使用實現了非常低的NOx排放，但是卻導致了炭煙的增加。而採用德爾福直接驅動式壓電噴油器，對於相同的炭煙標準和軌壓，通過使用更多的EGR，NOx排放量可降低百分之三十。這一目標是完全可以實現的，因為直接驅動式噴油器提供了更高的噴霧動量，尤其是在噴射開始和結束階段，( 汽車工程師之家)因此可以允許使用更多的EGR。直接驅動式的這一排放優勢通過以下措施，能夠優化后處理階段的成本：

o 顆粒捕集器在尺寸上可減小，或者，NOx的后處理可能被省略。

o 另外可以大大減少價格日益上漲的用作氧化催化劑的貴金屬

- 優化的燃油消耗：德爾福壓電噴油器的革命性工作原理是無回油的。因此，所有燃油都噴入汽缸而不會浪費在回油中。由此，噴油系統的熱循環就能達到一定的程度的改善，即使在2000 bar 的壓力下，仍然無需燃油冷卻。該種獨特的無回油設計最終實現了能量節約，縮小了高壓泵的尺寸，同時有效提高了燃油經濟性。這種液力技術相對於其他的噴油器技術，在燃油經濟性方面減少了一到兩個百分點的燃油消耗。然而，這裡所指油耗減低是以之前討論的低排放為基礎的。對於相類似的排放標準，燃油消耗能減少三至五個百分點，因為通過降低軌道壓力或降低顆粒捕集器再生次數，可以額外地在燃油消耗方面獲益。德爾福直接驅動式柴油機共軌系統同樣具有單個噴油器特性（I3C），這項德爾福專利技術允許針對單個噴油器的ECU標定，這同樣提高了燃油噴射的精確度並降低了維護成本。

- 更高的功率和扭矩：德爾福直接驅動式共軌系統可應用至2000 bar壓力 。壓力上的提升，與最初的共軌系統相比，提高了超過百分之六十，有助於增加發動機的輸出功率和扭矩。

- 駕駛樂趣：除了在動力和扭矩方面的改善，由於使用了多次噴射技術，噪音也得以降低5dBA 。另外，通過與壓力無關的，噴油器針閥升程比例電子控制，發動機標定可解決NVH最優化和廢氣排放最小化之間的衝突。怠速時，直接驅動式噴油器幾乎不產生可察覺的噪音，與現有的伺服壓電噴射系統相比無疑是一項顯著的成就。

總之，系統可提供改善的噴油霧化和速度，幫助降低排放和發動機噪音，同時提供無與倫比的駕駛性能。的確，直接驅動式壓電系統的高噴霧動量和高度靈活的多次噴射方式，使其成為了下一代燃燒系統（即，HCCI或PCCI等）的最佳選擇，正如SAE技術論文「柴油機HCCI降低HC和CO排放方的法研究」所述。

德爾福柴油產品系列：兩種解決方案更好滿足客戶需求

隨著直接驅動式共軌技術的推出，德爾福目前能提供兩個系列的柴油共軌系統，使用平衡閥快速伺服電磁噴油器的德爾福Multec?共軌系統和使用直接驅動壓電噴油器的直接驅動共軌系統。

兩個系列的所有關鍵部件的設計均注重互換性。因此，從高速伺服電磁式轉換成直接驅動壓電式噴油器技術無需對發動機本體做任何設計上的改變。兩個系列的油泵和油軌都很相似，兩種噴油器的安裝方式完全相同，無需對發動機汽缸蓋做任何變動就可以互換。

平衡閥高速伺服電磁噴油器系列的系統壓力可達2000 bar。它是基於平衡閥伺服技術的一種獨特的設計。此種驅動器的小巧尺寸使其能夠實現嵌入式安裝，並緊靠噴油器針閥，以提供高速驅動及精確計量。

Avila 說：「該系統性能尤為卓越，甚至超過了目前的』伺服-壓電』噴油器技術。其獨創的性能和最優化的成本價值，以及技術上的革新性，為未來的進一步優化設計提供了極大的潛力。」

「隨著直接驅動式柴油共軌技術的推出，德爾福可以依照客戶的需求提供量身定製的最佳解決方案：高速平衡閥電磁技術能夠為大部分車輛提供性能佳、成本經濟的解決方案，而直接驅動式壓電技術則能夠針對各種對高油量有極高控制要求的應用提供解決方案。」德爾福柴油系統總經Jose Avila說。因此，「該技術再次表現出德爾福在柴油機燃油噴射技術方面的業界領軍地位。」Avila 補充道。

德爾福柴油系統工程總監Detlev Schoeppe 博士的技術論文「使用創新的直接驅動式柴油機燃油噴射系統超越客戶的期望值：突破性技術的獨特優勢」已經在Vienna Symposium（4月24-25日）發表，並被眾多媒體轉載。

關於德爾福動力總成系統

德爾福的動力總成技術為複雜的挑戰提供了有效的解決方案，( 汽車工程師之家)幫助其客戶研發具有卓越性能、排放優化的汽車。其中包括多點噴射和缸內直噴汽油系統，共軌和轉子泵柴油系統，以及用於重型柴油機的電控泵噴嘴及電控單體泵。此外，德爾福還提供創新的燃油處理、蒸發排放、變速箱控制、配氣機構、以及后處理解決方案。

關於德爾福柴油機系統

德爾福柴油機管理系統的包括：

·燃油噴射系統（共軌、轉子泵系統、電控泵噴嘴系統、以及電控單體泵系統）；

·發動機元件（ECU）；

·氣體管理系統（廢氣再循環閥、空氣流量計）；

·廢氣感測器

德爾福柴油系統擁有四個研發中心，九個客戶應用中心和15個生產製造工廠，為全球客戶的提供技術支持服務。

簡介：

噴油器接受ECU送來的噴油脈衝信號，精確的控制燃油噴射量。

噴油器是一種加工精度非常高的精密器件，要求其動態流量範圍大，抗堵塞和抗污染能力強以及霧化性能好。

電控噴油器是共軌系統中最關鍵和最複雜的部件,也是設計、工藝難度最大的部件。ECU通過控制電磁閥的開啟和關閉, 將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時、噴油量和噴油率噴入的燃燒室。為了實現有效的噴油始點和精確的噴油量，共軌系統採用了帶有液壓伺服系統和電子控制元件（電磁閥）的專用噴油器。

噴油器由與傳統噴油器相似的孔式噴油嘴、液壓伺服系統(控制活塞、控制量孔等) 、電磁閥等組成。

工作原理：

柴油機噴油系統將燃油霧化，並分佈在燃燒室內與空氣混合的部件。

它主要由噴油嘴和噴油器體組成，它在缸蓋上的安裝位置與角度取決於燃燒室的設計。

噴油器的噴霧特性包括霧化粒度、油霧分佈、油束方向、射程和擴散錐角等。這些特性應符合柴油機燃燒系統的要求，以使混合氣形成和燃燒完善，並獲得較高的功率和熱效率。噴油器分為開式和閉式兩種。開式噴油器結構簡單，但霧化不良，很少被採用。閉式噴油器廣泛應用在各種柴油機上。柴油機在進氣行程中吸入的是純空氣。

在壓縮行程接近終了時，柴油經噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器噴入氣缸，在很短時間內與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。由於柴油機壓縮比高（一般為16-22），所以壓縮終了時氣缸內空氣壓力可達3.5-4.5MPa，同時溫度高達750-1000K（而汽油機在此時的混合氣壓力會為0.6-1.2MPa，溫度達600-700K），大大超過柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸后，在很短時間內與空氣混合后便立即自行發火燃燒。氣缸內的氣壓急速上升到6-9MPa，溫度也升到2000-2500K。在高壓氣體推動下，活塞向下運動並帶動曲軸旋轉而作功，廢氣同樣經排氣管排入大氣中。

普通柴油機的是由發動機凸輪軸驅動，藉助於高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨發動機轉速的變化而變化，做不到各種轉速下的最佳供油量。而現在已經愈來愈普遍採用的電控柴油機的共軌噴射式系統可以較好解決了這個問題。

共軌噴射式供油系統由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元（ECU）和一些管道壓力感測器組成，系統中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連，公共供油管對噴油器起到液力蓄壓作用。工作時，高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管，高壓油泵、壓力感測器和ECU組成閉環工作，對公共供油管內的油壓實現精確控制，徹底改變了供油壓力隨發動機轉速變化的現象。

其主要特點有以下三個方面：

1、噴油正時與燃油計量完全分開，噴油壓力和噴油過程由ECU適時控制。

2、可依據發動機工作狀況去調整各缸噴油壓力，噴油始點、持續時間，從而追求噴油的最佳控制點。

3、能實現很高的噴油壓力，並能實現柴油的預噴射。

相比起汽油機，柴油機具有燃油消耗率低（平均比汽油機低30%），而且柴油價格較低，所以燃油經濟性較好；同時柴油機的轉速一般比汽油機來得低，扭距要比汽油機大，但其質量大、工作時噪音大，製造和維護費用高，同時排放也比汽油機差。但隨著現代技術的發展，柴油機的這些缺點正逐漸的被克服，現在的不是高級轎車都已經開始使用柴油發動機了。

分類：

（1）軸針式電磁噴油器：

噴油時銜鐵帶動針閥從其座面上升約0.1mm，燃油從精密間隙中噴出。為使燃油充分霧化，針閥前端磨出一段噴油軸針。噴油器吸動及下降時間約為1～1.5ms。

（2） 球閥式電磁噴油器：

球閥的閥針質量輕，彈簧預緊力大，可獲得更加寬廣的動態流量範圍。球閥具有自動定心作用，密封性好。同時，球閥簡化了計量部分的結構，有助於提高噴油量精度。

（3）片閥式電磁噴油器：

質量輕的閥片和孔式閥座與磁性優化的噴油器總成結合起來，使噴油器不僅具有較大的動態流量範圍，而且抗堵塞能力較強。

（4）下部進油的噴油器：

採用底部供油方式，由於燃油可圍繞閥座區經噴油器內腔從上部不斷的流出，對噴油器計量部位的冷卻效果十分明顯，故可有效的防止氣阻產生，提高汽車熱起動的可靠性。

此外，採用底部噴油的噴油器可省去燃油總管，並有利於降低成本。

噴油器的保養：

噴油器工作700h左右應檢查調整一次。若開啟壓力低於規定值1Mpa以上或針閥頭部積碳嚴重時，則應卸出針閥放入清潔柴油中用木片刮除積碳，用細鋼絲疏通噴孔，裝後進行調試，要求同一台機器的各缸噴油壓力差必須小於1Mpa。

為使噴油器噴入缸內的柴油能夠及時地完全燃燒，必須定期檢查油泵的供油時間。供油時間過早，車輛會出現起動困難和敲缸的故障；供油時間過遲，會導致排氣冒黑煙，機溫過高，油耗上升。

噴油器針閥偶件的配合精度極高，並且噴孔孔徑很小，因而必須嚴格按照季節變化選用規定牌號的清潔柴油，否則噴油器就不能正常工作。

清洗噴油器針閥偶件時不得與其它硬物相撞，也不可使其跌落在地，以免碰傷擦傷。更換噴油器針閥偶件時，應先將新偶件放入80℃的熱柴油中浸泡10 s左右，讓防鏽油充分溶化后，再在乾淨柴油中將針閥在閥體內來回抽動，徹底洗凈，這樣才能避免噴油器工作時因防鏽油溶化而發生粘住針閥的故障。

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