電控燃油噴射系統(tǒng)的技術發(fā)展趨勢
高壓噴油的基本目的是改善霧化質量, 是滿足不同階段排放法規(guī)要求的有效技術之一。目前, 泵噴嘴系統(tǒng)噴油壓力可達200MPa以上, 美國威斯康辛大學開發(fā)的電控泵噴嘴系統(tǒng)( UH IP-S) 最高噴油壓力已達260MPa,而BOSCH 公司新型電控噴油系統(tǒng)的最高噴油壓力已超過150MPa, 超高壓電控噴油系統(tǒng)的最大噴射壓力可達300MPa。
泵噴嘴系統(tǒng)在噴油壓力方面有比較明顯的優(yōu)勢, 而電控共軌燃油系統(tǒng)在柔性控制性方面優(yōu)點突出。因此, 將高噴油壓力和柔性控制集于一身的噴油系統(tǒng)則代表了未來柴油機電控噴油系統(tǒng)的發(fā)展方向。
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的應用使柴油機的排放、噪聲及燃燒性能都得到了很大改善,遠遠超過了傳統(tǒng)內燃機,大大增強了柴油機的競爭力。除上面的發(fā)展趨勢外,進一步的研究主要體現(xiàn)在以下趨勢:
(1)設計開發(fā)新的執(zhí)行器,以及通過對高壓油泵、噴嘴材料和加工過程的改進進一步提高燃油噴射壓力及其精確性,使燃燒更充分。
(2)通過最優(yōu)控制、自適應控制、預測控制等控制理論的研究,將模糊控制、人工神經網(wǎng)絡、基于非線性的滑??刂啤⒒诒孀R模型的自適應控制等運用到電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)中,改進其控制策略。
(3)研究新的噴油規(guī)律。歐洲早在1999年就已經制訂出嚴格的歐VI排放法規(guī),并預定在2013年開始實施。因此,必須不斷研究滿足新的排放標準的噴油規(guī)律,進一步降低柴油機的排放。
(4)燃油噴射系統(tǒng)的數(shù)值模擬技術。通過仿真軟件建立電控高壓共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)值模型,分析燃油的噴射過程及系統(tǒng)參數(shù)對燃油噴射特性的影響,為燃油系統(tǒng)的優(yōu)化設計、故障分析提供理論依據(jù),降低產品開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期。
( 5 ) 傳感器技術。隨著噴射壓力的不斷提高,要求有更高精度和響應速度的新型智能傳感器。
(6)解決高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封問題。高壓共軌系統(tǒng)的密封性能影響燃油噴射壓力的提高和柴油機性能。傳統(tǒng)燃油系統(tǒng)和電控泵只在20~30 ℃A內高壓供油,油泵驅動扭矩的峰值很高,但泄漏時間很短,而高壓共軌燃油系統(tǒng)在一個循環(huán)內都高壓供油,噴油器中的針閥偶件和控制活塞偶件長期處于恒定高壓中,泄漏量大幅增加,因此,必須進一步解決零部件的恒高壓密封問題。
(7)解決共軌壓力的微小波動造成的噴油量不均勻問題。高壓共軌系統(tǒng)的動態(tài)壓力穩(wěn)定性直接影響系統(tǒng)理想噴油規(guī)律的實現(xiàn),因此,對高壓共軌系統(tǒng)壓力波動性的研究已經成為當前的熱點之一。
(8)解決高壓共軌系統(tǒng)的多MAP優(yōu)化問題。電控燃油系統(tǒng)中,ECU 根據(jù)其內部存儲的MAP 控制噴射過程。普通的電控泵ECU中只有噴油量MAP和噴油定時MAP,而高壓共軌燃油系統(tǒng)除這兩者外,還有噴油壓力MAP和預噴射MAP 等,控制數(shù)據(jù)較多,要根據(jù)排放和燃油耗進行優(yōu)化,工作量很大。因此需要研究統(tǒng)計學方法、神經網(wǎng)絡模型映射MAP 數(shù)據(jù)、自學習優(yōu)化方法等很多關鍵技術,以解決多MAP 優(yōu)化問題。
目前我國對高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)尚處于起步階段,發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)由機械式噴射系統(tǒng)向電控式噴射系統(tǒng)過渡還主要依靠國外技術來實現(xiàn)。為盡快提高我國的自主開發(fā)和核心競爭力,應不遺余力地在電控噴油器、液力控制閥、噴油嘴偶件和高速執(zhí)行器、ECU 軟硬件等關鍵技術,以及控制策略和功能、匹配標定技術、產品可靠性和安全、制造成本等方面開展研究。