德尔福开发出3种满足欧Ⅵ标准的共轨燃油喷射系统

余景宏 编译

随着欧Ⅵ排放标准的日益临近，共轨燃油喷射系统的作用显得越发重要。作为这一领域的主要供应商，德尔福公司通过对高压泵采取不同的布置形式开发出3种系统，实现了高达300 MPa的喷油压力。近日，该公司在英国伦敦北部的一个工业区举办了一次技术展示会，德尔福柴油系统部门的专家为大家展示了其在柴油共轨喷射系统研发方面的最新进展。

现代化的技术已经能够将燃油喷射时间点精确到半毫秒，相当于蜜蜂扇动翅膀0.2次的时间。柴油燃料的预喷射量可控制在1mm3左右，大约相当于安全别针针尖的大小。共轨燃油喷射系统的压力可达250 MPa，相当于40 t的质量压在邮票大小的面积上所产生的压力。每次喷射出的燃油以2400km/h的速度从喷油嘴中射出，与喷气式飞机的速度相当。尽管如此，每股喷射流之间的间隙只有1 µm，相当于头发丝粗细的1/50。

现如今，面对欧Ⅵ尾气排放法规的苛刻要求，各厂家不断努力为减排寻找新出路，其中最直接的一个方法就是从发动机自身进行优化，在燃油喷射这一环节有着最简单的道理：喷射压力越高，燃料和空气的分布和混合越佳，燃烧越充分，废气中NOx和PM的含量也就越低。这样，对于在排气系统上安装SCR催化装置的需求就不再那么重要，发动机的功效受到的影响也能减弱。如果不从发动机自身来采取措施加以改进，要想实现欧Ⅵ标准会比满足欧Ⅴ更加艰难，根据戴姆勒公司的研究，大约要增加10%的油耗。

要达到欧Ⅵ排放标准，对于德尔福公司而言机遇大于挑战，其共轨燃油喷射系统将会成为一种标准配置。卡车制造商要想追求设计的灵活性，只有选择这样的系统；因为这种系统能确保系统随时保持高压，通过高压泵可以持续不断地向共轨系统输送燃料，从而可以让燃油的喷射时间、次数以及喷射量都能够灵活地根据需求来进行设计安排。而在采用凸轮轴驱动的系统中，压力的提升和喷射的剂量是机械式关联的。

从2005年起，德尔福公司就开始了针对欧Ⅵ排放标准的研究，并逐步研发出3种基本解决方案。目前德尔福公司已经和2家整车厂签订了20亿欧元的供货合同，向它们供应其开发的F2E和F2P这2种所谓的F系统。这2种F系统都是高压共轨喷射系统，并拥有分散布置的高压泵。F2E与F2P系统之间的区别在于细节之处有些不同，F2E系统是对采用泵嘴一体式技术的发动机的共轨系统的升级。德尔福公司通过将靠泵提升压力和未靠泵提升压力的共轨喷油嘴组合起来取代了泵嘴一体式结构，靠泵提升压力的喷油嘴可以使喷射入共轨中的燃料处于高压之下，它们的数量取决于发动机型号的技术要求。通常来讲为了控制成本，仅仅采用2个或者3个靠泵提升压力的喷油嘴。

F2P系统则是对采用泵-管-喷嘴式喷射技术的发动机共轨系统的改造。在这种情况中采取2～3个新泵来将燃料压送到共轨中，取代了传统的6个插装式喷油泵。泵的数量原则上不再取决于喷油嘴的数量，而是根据发动机功率的技术要求来选择。

这2种F系统都可以完全地安装在气缸盖上，喷射压力为250～300 MPa。初期系统主要采用250 MPa和270 MPa的压力，对于需严格限制CO2排放值的重卡上可以采用300 MPa的压力。

这2种共轨系统适合匹配每个气缸容积为1.5～2.6 L，也就是9～16 L排量的发动机。根据德尔福公司的介绍，对现有发动机通过采用这种共轨系统来实现欧Ⅵ或者美国的EPA13排放法规，比全新开发新发动机能降低不少成本。针对欧Ⅳ、欧Ⅴ以及EPA10排放法规，德尔福的E-Type系统就可以满足要求。客户也可以选择对现有的泵-嘴一体式或者泵-管-喷油嘴系统改造成共轨系统。

除了上面介绍的这2种系统外，德尔福还提供另外一种共轨系统，它的高压泵没有直接安装在共轨旁边，而是使用了一个采用油润滑的泵，使用寿命特别长。根据发动机的规格，也就是可利用的空间，客户可以选择这3种解决方案中最合适的。

共轨喷射系统的最大优点就在于打造各种不同的燃油喷射过程。首先应确保燃烧时更加平稳和高效。基本原理就在于：预喷射可以确保燃烧稳定，主喷射确保驱动力，补充喷射可以减少有害物质的产生。专家们通过大量的试验来对喷射时间和喷射量进行精确调整，从而实现了尽可能合理的燃烧过程。最终目的在于不会因为增加预喷射和补充喷射而导致油耗的升高。德尔福公司预计大约在2016年即可对喷射过程实现更加精细的分段多次喷射，可能采取更多次数的预喷射，分段式的主喷射以及多次补充喷射，这将会进一步提升发动机的性能。

然而，欧Ⅵ并不仅仅就是目标的终点，目前发动机的设计寿命越来越长，大约有100万km，而德尔福公司开发的共轨系统是按照160万km设计的，根据不同的应用和国家会有所不同。另外，目前起停系统越来越多地得到应用，对共轨系统的要求也越来越高。还有就是生物燃料的使用，以及在柴油中混入一定比例的生物燃料，这些都对燃油喷射系统有着更高的要求。目前德尔福公司还没有针对第1代生物燃料进行相应的系统开发，而是投入更多精力对第2代生物燃料如合成柴油BTL进行系统研究。随着技术的不断进步，技术人员正向着更美好的未来不断努力前行。