1、 1 1 绪言 柴油机自问世以来，就以其高效、节能等优点而在车用动力中占有非常重要的地位。 特别是近些年来，柴油机的应用有逐渐扩大的趋势。这主要是因为，世界性能源危机及汽 车污染的日益严重， 人们对发动机的节能和排放提出了更高的要求。 柴油机与汽油机相比， 在节油和H C、C O、 2 CO排放方面都具有明显的优势。因此，目前美国、日本、欧洲等 发达国家在中重型载重汽车中已全部柴油机化，而且近年来在轻型车和轿车上的应用上也 呈逐年递增的趋势。1988 年欧洲柴油机轿车的销售量占轿车销售总量的 15，到 1998 年 已经上升到 25，2003 年已经超过 32，专家预测到 2012 年将超过
2、50。因此说，未 来汽车的发展呈柴油机化的趋势日趋明朗。 但是，柴油机也有许多自身的弱点在制约着它进一步的发展，除了比质量大，成本和 价格高，噪声和振动大外，其有害排放物 x NO和微粒的排放也居高不下，特别是随着近年 来世界范围内的排放法规逐年严格，这一问题更显突出。柴油机的主要有害排放物H C、 C O的排放量相对较少，一般来说不用刻意控制就都会满足现有的法规，但柴油机最大的 排放难题来自 x NO和微粒，而且它们的特殊折中问题给整体降低柴油机的排放带来了难 度。如何兼顾燃油经济性，同时降低 x NO和微粒，以满足日益严格的排放法规要求，已经 是关系到未来柴油机发展的关键问题。因此，开发新
3、技术、新手段，深入解决柴油机排放 问题，是近期柴油机领域的主要工作。 1.1 降低柴油机排放的途径和方法 汽车排放法规经历了几十年的发展，形成了以欧、美、日为主的三大汽车排放体系。 排放法规的制定主要是依据汽车排放控制技术的发展现状及潜力，同时，汽车排放法规的 实施，又促进了相应控制技术的发展和应用。 柴油机燃烧过程的好坏和整机性能的优劣，主要决定于喷油系统、进气系统和燃烧室 结构三者之间的匹配。其中，喷油系统是最重要的因素。实践证明，在直接影响发动机性 能的燃烧过程中，燃油的雾化扩散、油气混合、着火燃烧放热、碳烟和废气有害成分的形 成以及振动和噪声等等都与喷油系统密切相关，喷油系统的优劣将决
4、定柴油机整机的性 能。 作为保障高压喷油的核心部件， 传统的机械式燃油喷射系统存在着严重的缺陷和不足： 喷油泵的脉动式供油方式导致进一步提高柴油喷射压力受到限制；复杂的机械式调速器和 供油提前装置使油量调节受到影响，提前供油受到限制，这些都会造成动力性和经济性下 柴油机新型燃油分配泵结构设计 2 降以及排放、噪声和耐久性受到影响。 电控喷油泵的提出实现了喷油、调速和正时的最优控制，进而改善了混合气的形成和 燃烧，提高了发动机的经济性、动力性和排放性。柴油机电控燃油喷射系统取代机械式供 油系统已呈必然趋势。 1.2 国外电控分配泵的发展现状 国外对柴油机电控喷油泵的研究始于 20 世纪 70 年
5、代。1967 年，德国 Bosch公司开始 批量生产用进气管绝对压力控制空燃比的 D Jetronic 模拟式电子控制汽油喷射系统，装备 在大众汽车公司生产的 VW 21600 型轿车上，开创了汽油喷射系统电子控制新时代。在短 短的 20 年内，汽油机电控技术已相当成熟。柴油机电子控制的研究比汽油机晚 20 年的时 间,但是汽油机电控技术促进了柴油机电控技术的发展，从上世纪 80 年代开始，柴油机的 电控技术得到了迅速发展。目前已有多种形式的电控柴油喷射系统装车使用，较成熟的电 控燃油喷射产品在国外车用柴油机中得到了广泛应用。仅 1993 年统计，德国 Bosch 公司 的电控分配泵和电控直列
6、泵在市场上已超 25 万台，美国底特律柴油机公司 DDEC 电控泵 喷嘴系统已有 10 万多台投放市场，日本的 Zexel 公司可变预行程的 TICS 直列泵已达 2 万 多台，其中绝大部分是电控的。 柴油机电控分配泵发展至今已先后推出了三代产品，即位置控制式、时间控制式和压 力时间式 1 。 第一代位置控制式电控分配泵在不改变传统喷油系统结构的基础上，用电控调速器来 代替原有的机械式调速器，对齿条或滑套位置予以控制，从而对油量进行调节，并通过电 控液压提前器代替传统的机械或液压式提前器来实现喷油正时的控制，提高控制精度和响 应速度，是电控柴油机开发的早期产品。位置式电控系统无须对柴油机的结构进行改动， 生产继承性好，便于对现有机型进行技术改造，在分配泵和直列泵上都可以实现。其缺点 是因为采用模拟量进行控制，频率响应慢，控制自由度小，精度差，而且喷油率和喷油压 力难于控制，也不能改变传统喷油系统所固有的喷射特性。 第二代时间控制式电控喷油系统取消了传统的喷油机构，采用高速强力电磁阀直接控 制高压燃油的通断，高速电磁阀的开启和关闭时间决定喷油量的大小和喷油时刻。时间控 制式
