高壓共軌系統的實效性

宋治衡

【摘? 要】全球變暖成為當下熱議的話題，各國倡導保護環境、減少排放污染的議題。中國這一發展中國家從汽車能源利用和污染排放方向入手解決問題，對車輛行業提出新的要求，從2004年開始陸續執行國家統一的排放標準。高壓共軌系統的研發，在車輛發動機上作出了革新，燃料的高效率利用，尾氣污染物質的減少，使得高壓共軌系統成為汽車發展行業新的基石。

【Abstract】Global warming has become a hot topic at the moment. Countries advocate the issue of protecting the environment and reducing the emission of pollution. China， as a developing country， began to solve the problem from the direction of automobile energy utilization and pollution emission， and put forward new requirements for the automobile industry. Since 2004， China has successively implemented the national unified emission standards. The development of high pressure common rail system has been innovated on the vehicle engine. The high pressure common rail system has become a new foundation for the development of automobile industry because of the high efficiency utilization of fuel and the reduction of exhaust pollutant.

【關鍵詞】全球變暖;高壓共軌;新能源;基石;發展趨勢

【Keywords】global warming; high pressure common rail; new energy sources; foundation; development trend

【中圖分類號】TK423? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）06-0180-02

1 高壓共軌技術應用在車輛工業技術中的介紹

現代車輛工業衍生出許多新能源車型，如混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車、其他能源汽車等。石油資源的過度開采和利用，使得石油資源成為稀缺資源，燃料汽車行業受到影響，為提高燃油燃燒效率，高壓共軌技術的研發，為燃料汽車行業帶來了生機。高壓共軌技術是靠一個ECU芯片控制噴油器實現準確噴油，高壓噴嘴使得燃油霧化率提升，燃料燃燒效率得到了優化，實現理想噴油的規律，同時保證優良的動力性和經濟性。

2 高壓共軌技術運用的優勢

高壓共軌技術在車輛行業運用的潮流逐漸興起，這樣的趨勢是必然的，高壓共軌系統的眾多優勢帶來跨越傳統機械領域的革新，讓我們從高壓共軌系統的部分優勢進行探究。

2.1 技術可持續

高壓共軌技術的衍生，使得燃油燃燒效率得到了質的提升，從普通燃油發動機對燃料燃燒率30%到高壓共軌發動機對燃料燃燒率90%。國家排放標準的不斷更替，對環境的可持續發展提出了更高的要求。高壓共軌技術的利用，使得燃油的霧化效率和燃燒效率都能達到最高，減少了CO2的排放，減少了PM顆粒物的排放和NOx的排放，對環境更友好，相較于之前的傳統機械系統，高壓共軌技術實現了可持續發展的延伸。

2.2 技術效應高

由于高壓共軌技術是由電磁閥控制噴油嘴噴油，噴油可以實現柔性控制。燃油通過公共油缸進入高壓油路，因為控制精度提升，高壓油路中不會出現殘余氣泡和殘壓為零的情況，循環噴油量變化量降低，各個缸供油不均勻得到了改善，不僅減輕了發動機的機械振動還降低了排放，高效清潔將被帶入車輛工業，不斷提高效應，可以實現更高規格的應用。高壓共軌發動機在省油方面是一個質的提升，有更高的繼承性，國家排放標準的改進，勢必也會促進發動機的改進，高壓共軌技術也勢必迎來技術效應的提高。

2.3 技術受眾廣

高壓共軌發動機通過ECU芯片實現數字化精準控制。柔性控制是彈性的，不同的車型對應需要不同型號的發動機進行有效驅動，根據不同車型的不同需求可以滿足個體車型的要求，相當于汽車發動機的專屬定制，高壓共軌技術的廣泛使用，ECU的數字調制，可以輕松滿足不同客戶的不同需求，技術的受眾面廣泛，實現大規模量產后，降低經濟成本。高壓共軌原理適用于更多的領域，社會科技的進步，也會產生高壓共軌技術的科技浪潮。

3 高壓共軌系統改善方法

目前，高壓共軌技術仍存在一些問題，根據以上提出的關于未來高壓共軌系統的展望，應該從系統中探尋線索，結合新型的科研成果不斷完善高壓共軌系統。

3.1 電控革新

高壓共軌系統引進不同的控制閥實現效率的提升。高壓共軌發動機是電控發動機，通過傳感元件輸送到ECU的電信號，計算給出最佳的噴油時間，噴油次數和噴油量，達到節油、環保、動力更強勁的目的。目前，高壓共軌系統依然存在穩定性不足的部分問題，現通過調節小噴油量和多次循環噴油的變量控制，來實現對高壓共軌系統技術的優化設計。實現電控革新要從以上2個問題入手。研究表明，對循環噴油量的影響性和相關性分析，以及噴油量的波動特性可知，大多數的參數影響都是針對電控噴油閥。對其電磁閥和控制腔進行結構優化，提出了雙密封電磁閥結構，同時在控制腔內加入穩定腔實現穩壓作用。結構的革新更好地為高壓共軌系統提供了支點，不斷完善其設計缺陷，也將會引領新的發動機工業革新。

3.2 雙閥電控

根據對高壓共軌系統結構的改善，提出了帶有穩壓腔的雙密封面控制閥電控噴油器，相較于傳統噴油器多出了一個電控閥，多出的電控閥提升了控制難度。第一，對ECU的電信號要求更高。第二，2個電磁閥同時工作會產生電磁干擾，彼此影響。為最大限度地解決存在的問題，在設計雙閥噴油器時采用了壓電執行器。壓電技術是由居里夫人發現的，壓電技術的采用直接降低了燃燒噪聲。相比于傳統的電磁閥式的噴油器，壓電產生的反應更為迅速，反應信號會在0.1ms內完成反饋，精確度得到了大大的提升，使得系統重復的精度非常高，也避免了由于設計中一些無法消除的誤差帶來的影響，也實現了單一控制器對雙密封面的控制，從而采用壓電式電控閥單一執行器，解決了系統控制的復雜性和2個電控閥會產生的電磁干擾。

3.3 量化分析影響參數

對于高壓共軌系統進行影響因素的量化分析，高壓油泵輸入高壓軌道內的燃油，供油的動態變化直接關系到軌道內壓力的波動特性。由于高壓油泵運行涉及多種物理場的耦合作用，高壓油泵循環供油量取決于進油量，進入的燃油會受到電磁閥的調控，在出口油量流動率上作用，這樣往復作用反饋回電磁閥，間接反映了電磁閥對高壓油泵輸油的動態特性，可得電磁閥出口燃油流動率與供油柱塞吸油流動率有關。在高壓油泵供油的同時，電磁閥存在振蕩周期會影響出油流動率，進而影響循環供油量。上述供油時區內的變化，對應循環噴油量的影響機理，得出了相應參數變化，進而分析參數變化影響與共油量之間的相關性。對于循環噴油量在小脈寬區域對電磁閥和針閥預緊力的變化更為靈敏。量化分析的改進，提出了研究循環噴油量的新概念，消除百分百比量化指標的影響。高壓共軌系統對小噴油量曲線存在非線性拐點的成因機理，進回流節流孔直徑對于循環油量的影響規律，減少回節流孔的直徑能顯著提高小噴油量的控制裕度，還減少了循環回油量，減少功的損失。高壓共軌系統整體的結構、控制閥等實現了相較于傳統機械式發動機的革新，整體機能的量化分析，分段解決存在的隱患，使得結構數據化，有高度的可循性，最大效率實現功用，希望部分有待解決的問題，在不遠的未來能一一實現。

3.4 波動特性參數分析

波動特性分析針對于壓力波動的影響因素：

第一，主噴油量的影響，控制變量，主預噴油量的不同（依次增加），以及時間間隔不同（依次增加）。盛油腔內壁壓力呈現幅值遞減的周期波動規律。

第二，軌壓的影響，對于相同主預噴油量，當軌壓上升時，噴油脈寬的減少，影響周期的持續壓力波動，進而改變主噴的波動特性。壓力波動是導致多次噴射循環噴油量波動的主要原因。由于多次循環噴油波動的影響會導致缸內燃燒和排放的不完全，因此應該找尋方式降低或者消除壓力波動，以便提升噴射循環的穩定性。高壓共軌油路內存在2種壓力波動，分別是膨脹波和壓縮波。2種不同的壓力波與電磁閥和針閥的開閉相聯系。2種波在共軌油路內壁不斷傳遞和疊加形成了壓力波動。高壓共軌系統中通過波動特性的分析得到了噴射油量循環的波動性，建立了高壓共軌模型的LC無阻尼液體系數學模型，對高壓油路內燃料的壓力波動和頻率周期進行預測，最后提出了壓力幅值變化規律預測公式，通過計算得到壓力波的頻率，從而對不同的數學模型和仿真模型進行預測，驗證了壓力幅值對噴射引起的波動預測的可靠性?？梢詾槎啻窝h噴油的穩定提供準確的理論指導，數字模型預測仿真，為高壓共軌系統的細化奠定了基礎。

4 結語

以上探究讓我們更加清楚地了解到高壓共軌系統現在已經走入人們的日常生活中。高壓共軌系統有ECU提供精確的指令，ECU不同的型號可以控制不同功率、不同模式的系統，這樣可以滿足絕大多數車型，甚至可以根據不同運用行業、不同車型進行私人訂制，這樣高壓共軌系統車型可以適用于各種情況，更加貼合人們的生活。通過優勢判斷和不足的改善，對未來發動機的系統發展打下了牢固的基礎。

【參考文獻】

【1】黃和祥，彭玲玲.柴油發動機高壓共軌噴射系統介紹[J].機械工程與自動化，2012（05）：211-213.

【2】田丙奇.柴油機高壓共軌系統動態特性研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2014.

【3】王忠雷，趙國群.精密鍛造技術的研究現狀及其發展趨勢[J].山東大學，2009（1）：33-35.

【4】張開洪.淺談高壓共軌技術[J].農機使用與維修，2008（04）：99-100.