作為第三次發(fā)動機(jī)拆解的主角,長城2.0VGT柴油機(jī)終于粉墨登場了。此前我們已經(jīng)對發(fā)動機(jī)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了參觀,而此時就要對這臺2.0排量的新柴油機(jī)進(jìn)行正式拆解了,為了大家閱讀的方便,我們首先介紹的是柴油機(jī)的高壓共軌系統(tǒng)與附件部分,而進(jìn)排氣和缸體部分將隨后奉上。
● 燃油高壓共軌直噴系統(tǒng)
與汽油機(jī)點(diǎn)燃燃料混合氣不同,柴油機(jī)是通過將進(jìn)氣壓縮加溫,再與柴油噴霧混合,壓燃燃燒的,因此一套行之有效的燃油噴射系統(tǒng)對于柴油機(jī)來說非常關(guān)鍵。由于柴油機(jī)的壓縮比大(與一般汽油10-11的壓縮比相比,GW4D20柴油機(jī)的壓縮比達(dá)到了16.7),汽缸內(nèi)的壓力非常大,要形成均勻的油霧,也就需要很高的噴油壓力,而現(xiàn)在主流的柴油機(jī)則是電控的高壓共軌噴射,通過高壓油泵加壓,ECU采集傳感器信號,控制帶電磁閥的噴嘴改變噴油時機(jī)和噴油量,實(shí)現(xiàn)燃油噴射的精確控制。
高壓共軌系統(tǒng)主要組成部件
GW4D20柴油機(jī)目前所用的這套高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)由德爾福提供,主要由高壓油泵、油軌、高壓油管、噴油嘴、各種傳感器、ECU等組成。這套高壓共軌系統(tǒng)可以提供最高1800bar的噴油壓力,這個壓力在國內(nèi)乘用車柴油機(jī)中也算較高的(如VM 2.5排量柴油機(jī)的噴射壓力為1350bar)。
● 高壓油泵
高壓油泵的作用是供給柴油機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的足夠的高壓燃油,同時保證柴油機(jī)迅速啟動所需要的額外供油量和壓力要求。GW4D20柴油機(jī)采用的是德爾福提供的高壓油泵,該油泵采用將扇葉式輸油泵與高壓油泵制成一體的形式,雙柱塞式設(shè)計(jì),整體結(jié)構(gòu)更為緊湊可靠,也能承受更高的工作壓力。
油泵采用皮帶驅(qū)動,最高壓力可達(dá)1800bar,值得一提的是,這個壓力與上下文所提到的噴油系統(tǒng)、油軌、噴油器的最大壓力/工作壓力并不完全一致,這與噴油系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)的工況有關(guān),多數(shù)時刻高壓共軌系統(tǒng)并不一定處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),這樣能確保對噴油系統(tǒng)進(jìn)行更精確的控制,實(shí)現(xiàn)燃油燃燒的高效率。
4D20所用高壓油泵
油泵的驅(qū)動軸由皮帶帶動
油泵的回油接管(上)和進(jìn)油接管(下)
油泵上也有多個傳感器和電控部件,圖中綠色接頭為溫度傳感器
輸油泵將經(jīng)過燃油濾清器過濾之后的燃油泵吸到泵腔內(nèi),當(dāng)供油壓力超過安全閥的開啟壓力(50-150kPa)時,燃油經(jīng)高壓油泵進(jìn)油閥進(jìn)入柱塞腔并被壓縮,油壓的升高一旦達(dá)到高壓油軌的油壓,出油閥被打開,被壓縮的燃油就進(jìn)入了高壓循環(huán)。供油行程結(jié)束后,柱塞腔內(nèi)壓力減小,出油閥關(guān)閉,當(dāng)柱塞腔內(nèi)壓力又低于輸油泵的供油壓力時,進(jìn)油閥又開啟,吸油過程又開始。
高壓油泵結(jié)構(gòu)示意圖:1.泵體,2.入油閥,3.出油閥,4.彈簧固定器,5.驅(qū)動軸,6.軸襯,7.輸油泵,8.泵體,9.挺柱,10.滾動浮子,11.喉管,12.前端板,13.燃油比例控制閥,14.溫度傳感器。
● 高壓油軌
高壓油軌的功用是將被高壓油泵壓縮的燃油儲存在油軌中,在每個工作循環(huán)時,能夠保證瞬間燃油壓力相對恒定,在提升燃油壓力的同時,又降低了燃油壓力的波動,保證了燃油的充分霧化,又使得發(fā)動機(jī)工作更加平穩(wěn),而整個燃油噴射過程由ECU進(jìn)行控制,各電控元件的響應(yīng)時間也大大縮短。
4D20采用德爾福鍛造油軌 油軌的最大軌壓為1800bar
高壓油軌上端接口為軌壓傳感器,監(jiān)測油軌內(nèi)的油壓
● 噴油器
燃油經(jīng)過加壓之后,通過油軌,最終通過噴油器噴射到燃燒室內(nèi)。由于柴油機(jī)沒有火花塞,因此噴油器布置在燃燒室中心附近,結(jié)合7孔噴油嘴,有利于更為均勻地噴射油霧,有利于燃料充分燃燒,從而提升發(fā)動機(jī)的動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。
噴油器位于燃燒室頂中部位置,并由電磁閥實(shí)現(xiàn)對噴油的控制
噴油器噴嘴特寫,每只噴油器有7個噴油孔
由于單獨(dú)標(biāo)定匹配,每只噴油器拆除后都需標(biāo)號,并加裝黃色保護(hù)帽
4D20的高壓共軌系統(tǒng)選用的是改良的電控噴油器,可以實(shí)現(xiàn)短噴射時間間隔(低于0.2毫秒)前提下的多次噴射(每缸最多5次),通常采取兩次預(yù)噴射加主噴射的方式(正常工作噴射壓力為1200bar),從而使主噴射油束在預(yù)噴射油束的引導(dǎo)下按照設(shè)計(jì)方向合理流動,便于在燃燒室內(nèi)形成均勻的油霧,提高燃燒效率,起到提升動力和燃油經(jīng)濟(jì)性的雙重效果。
◆ 網(wǎng)友疑問:國內(nèi)的柴油油品不是很理想,那么對于高壓共軌這樣精密的噴射系統(tǒng),在柴油的使用上面是不是會出現(xiàn)一些問題呢?
對于國內(nèi)的油品問題,確實(shí)存在著油品參差不齊的問題。4D20柴油機(jī)采用了帶油水分離器的柴油濾清器,這樣燃油中的雜質(zhì)和水分都可以最大限度分離,不使之進(jìn)入高壓共軌系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的工作壓力很大,能通過濾清器的過濾、尺寸更小的雜質(zhì)也很難堵塞噴油嘴(汽油電噴車型就較化油器車型更難堵塞,而柴油噴射系統(tǒng)的工作壓力還要比一般的電噴高至少一個數(shù)量級),同時柴油較高的燃燒效率也有利于排除帶入的微粒雜質(zhì)。不過消費(fèi)者也要盡量選擇正規(guī)的加油站點(diǎn),以確保基本的燃油質(zhì)量。
此外,高壓共軌系統(tǒng)還包括高壓油管、ECU、各類傳感器等部件,其中ECU主要起控制發(fā)動機(jī)、與其他ECU(如ABS系統(tǒng))交換數(shù)據(jù)的作用,而且GW4D20還裝備了爆震傳感器,這是柴油機(jī)上面不多見的,它的主要作用是修正燃油系統(tǒng)在工作較長時間之后因?yàn)槟p而造成的各缸工作的不均衡性,減少發(fā)動機(jī)后期維護(hù)的工作量。爆震傳感器將發(fā)動機(jī)各個汽缸間工作不均衡引發(fā)的振動變?yōu)殡娦盘,傳到ECU,ECU處理之后通過改變噴油量,從而對振動進(jìn)行抑制。
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