我國從2007年1月1日起，壓燃式發(fā)動機的新車采用國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)(GB17691-2005)。而北京從2008年7月1日起，對在北京市銷售和注冊的公交、環(huán)衛(wèi)，郵政使用重型壓燃式發(fā)動機的汽車，實施國IV排放標(biāo)準(zhǔn)，并要求安裝OBD(車載診斷系統(tǒng))。
國Ⅲ、國IV與國Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)主要區(qū)別
國Ⅲ壓燃式發(fā)動機除了排放污染物降低外，還對國Ⅱ試驗循環(huán)進行修改，規(guī)定了穩(wěn)態(tài)循環(huán)ESC(EuropeansteadystateCycle)、加載煙度循環(huán)ELR(EuropeanLoadResponseTest)、瞬態(tài)循環(huán)ETC(EuropeanTransientCycleTest)等試驗程序。包括安裝燃料電噴系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)(EGR)和氧化催化轉(zhuǎn)化器的國Ⅲ柴油機，均應(yīng)采用ESC和ELR試驗規(guī)程測定排放污染物。對安裝NOx催化轉(zhuǎn)化器和微粒捕集器的柴油機應(yīng)附加瞬態(tài)循環(huán)ETC試驗規(guī)程測定排氣污染物。國IV、國V柴油機均需進行全部ESC、ELR和ETC試驗。新車型從國Ⅳ階段開始，應(yīng)裝備車載診斷系統(tǒng)(OBD)或車載測量系統(tǒng)(OBM)，用以監(jiān)測使用過程中的排放污染物。從國Ⅳ階段開始增加排放控制裝置耐久性要求和在用車符合性要求。增加OBD是實施國IV排放標(biāo)準(zhǔn)的核心。這個系統(tǒng)將根據(jù)發(fā)動機運行狀況，隨時監(jiān)控汽車尾氣是否超標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障燈或檢查發(fā)動機警告燈亮。OBD應(yīng)保證能在車輛使用壽命期限內(nèi)識別車輛排放是否超標(biāo)。
電控高壓燃油噴射系統(tǒng)
電控高壓燃油噴射系統(tǒng)目前主要有單體泵、泵噴嘴、共軌三種。在我國商用車柴油機上廣泛采用單體泵和共軌兩種。
一個理想的噴油系統(tǒng)應(yīng)具有以下性能：高噴油壓力(1000bar以上)，且噴油壓力大小可根據(jù)工況需要靈活調(diào)整，精確控制噴油定時、噴油量和噴油率優(yōu)化控制。
1.電控單體泵
單體泵系統(tǒng)是帶時間控制的高壓燃油噴射系統(tǒng)，用于直噴式柴油機。它們具有高達2050bar的瞬時噴油壓力、可變的噴油起點，并可采用預(yù)噴。該系統(tǒng)由燃油供給系統(tǒng)的低壓部分和高壓部分、電控單元和傳感器等組成。單體泵是通過制成一體的電磁閥的高壓柴油噴射系統(tǒng)來工作的。電磁閥觸發(fā)的時刻就是關(guān)閉的時刻確定供油起點。電磁閥觸發(fā)時間長短決定噴油量大小。電控單體泵安裝在每個缸體外部直接由發(fā)動機凸輪軸上的噴油凸輪驅(qū)動。高壓燃油由單體泵通過高壓油管、高壓短接管進入噴油器，然后噴入氣缸內(nèi)燃燒室。由于這種布置對氣缸蓋結(jié)構(gòu)變動不大，因此深受商用車和柴油機的企業(yè)歡迎。國外如奔馳、道依茨、卡特匹勒、達夫等都采用單體泵。我國商用柴油機企業(yè)如大柴、玉柴、濰柴等也采用單體泵來滿足國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)是建立在直噴技術(shù)、預(yù)噴技術(shù)和電控技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種全新概念的噴油系統(tǒng)。它主要由高壓泵、帶壓力傳感器和調(diào)壓閥的共軌管、帶電磁閥或壓電式的噴油器、電控單元(ECU)和傳感器組成。
高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點是：
?、倏蓪崿F(xiàn)高壓噴射，最高可達2000bar；
②噴射壓力獨立于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可改善發(fā)動機低速負荷特性；
?、劭蓪崿F(xiàn)預(yù)噴和后噴，調(diào)節(jié)噴油率形狀，實現(xiàn)理想噴油規(guī)律；
?、車娪投〞r和噴油量可自由選定；
?、菥哂辛己脟娪吞匦?，優(yōu)化燃燒過程，使發(fā)動機燃油耗、煙度、噪聲和排放等綜合性能指標(biāo)得到明顯改善，有利于改進發(fā)動機扭矩特性；
?、藿Y(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、實用性強，目前已廣泛應(yīng)用于各國商用車柴油機。電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)已發(fā)展到第四代。第一代是采用噴油壓力為1350bar的電磁閥式噴油器；第二代是采用噴油壓力為1600bar的電磁閥式噴油器；第三代是采用噴油壓力為1600~2000bar的壓電式噴油器。其主要特點是以石英壓電原理的執(zhí)行器替代高速電磁閥打開噴油器針閥。博世公司的石英壓電式噴油器利用石英晶體在電場作用下伸長，使噴油器在1/10000s內(nèi)作出動作響應(yīng)，它比高速電磁閥動作響應(yīng)速度提高一倍，且其體積非常小，且不存在任何摩擦。從而可實現(xiàn)更精準(zhǔn)的噴油量，有利于提高噴油的霧化質(zhì)量，使預(yù)噴、主噴、后噴之間時間間隔進一步縮短，以對整個噴射過程實現(xiàn)更靈活的控制。西門子公司是最早開發(fā)出壓電式噴油器。
第四代是采用噴油壓力可達2500bar的液力增壓式噴油器，允許在噴油器針閥處產(chǎn)生非常高的噴油壓力，更提高了燃油霧化質(zhì)量，同時，又使共軌管及共軌管通向噴油器的高壓油管內(nèi)油壓保持相對較低(共軌壓力只有1350bar)。博世公司在開發(fā)第四代共軌燃油噴射系統(tǒng)時，除噴油壓力提高外，同時為降低燃燒時NOx的生成給出了新的噴油規(guī)律，允許噴油壓力逐步上升，從而實現(xiàn)缸內(nèi)平穩(wěn)燃燒，保持緩慢的溫度變化梯度和低的NOx生成，進而使混合氣形成得以改善，有利于降低PM微粒的形成。
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的分類
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)共有共軌液壓式、高壓共軌式、共軌增壓式三種。
1.共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng)
美國卡特匹勒(Caterpillar)公司的HEUI系統(tǒng)是一種電控中壓共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng)。
電控中壓共軌液壓式燃油噴射系統(tǒng)由高壓機油泵、共軌管機油壓力調(diào)節(jié)閥、帶電磁閥的噴油器、傳感器、電控單元、燃油輸油泵等組成。該系統(tǒng)分燃油和機油兩條油路。其中機油為噴油器的控制油。高壓機油泵將機油輸送到高壓共軌管。機油管路由低壓和高壓兩部分組成。低壓油管的壓力為3bar，其作用是由機油泵通過機油冷卻器和機油濾清器將機油送到高壓機油泵。高壓機油泵將機油送到高壓共軌管，其壓力控制在40230bar，由電控單元控制共軌機油管壓力調(diào)節(jié)閥進行壓力調(diào)節(jié)。具體數(shù)值依據(jù)發(fā)動機性能需要調(diào)節(jié)。
該系統(tǒng)特點是：
?、俨捎脵C油作為控制油，解決了柴油在熱工況下粘度降低和熱起動困難問題。
②因機油粘度較柴油要高，系統(tǒng)密封容易。
?、劭刂茩C油設(shè)有回油管路，完成控制作用后，機油回到缸蓋上作為潤滑油。
?、苊恳粋€噴油過程，電磁閥均需完成一次開關(guān)，電磁閥響應(yīng)時間要求高。
?、菖c傳統(tǒng)噴油泵相比，易于加工制造。
?、蘩淦饎颖容^困難。
2.高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)
目前這種高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)獲得廣泛采用。博世、電裝、西門子·威迪歐(現(xiàn)為大陸汽車系統(tǒng))、德爾福、馬瑞利等都在生產(chǎn)。
目前，高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)噴油器的電磁閥已向壓電式發(fā)展。隨著共軌壓力的提高，對共軌管的材質(zhì)、加工精度等都有嚴(yán)格要求，博世公司的最大共軌壓力為2000bar的壓電式噴油器也將正式投產(chǎn)。但再進一步提高共軌壓力出現(xiàn)了難度，因此正在開發(fā)液力增壓式噴油器的共軌燃油噴射系統(tǒng)。
3.液力增壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)
液力增壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)采用增壓活塞，依靠增壓作用來提高噴油壓力，由共軌管內(nèi)中等壓力的燃油來推動增壓活塞向噴油器提供高壓油。電磁閥控制液力增壓式噴油器是系統(tǒng)中最重要的部件。當(dāng)電磁閥關(guān)閉時，共軌內(nèi)燃油進入增壓活塞上方，活塞下行。由于增壓活塞直徑與柱塞直徑之比為1∶15，因此活塞下行時，增壓活塞、噴油器針閥腔和針閥頂部的燃油壓力可達1000~1500bar。當(dāng)電磁閥打開時，增壓活塞上方卸壓，活塞上行，則噴油器針閥頂部油壓下降，而增壓室中高壓油使針閥抬起，實現(xiàn)高壓噴油。目前，液力增壓式共軌燃油噴射系統(tǒng)噴射壓力最高可達2500bar，而共軌管壓力相對較低，只有1350bar，遠小于高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)第三代(共軌管壓力為1600~2000bar)的燃油壓力，對共軌管和密封要求相對較低。這是商用車柴油機高壓燃油噴射系統(tǒng)的方向，可提高燃油霧化質(zhì)量，降低燃油耗和發(fā)動機排放等。
