新西兰轉一篇好文章 《共轨喷射柴油发动机深度解析(


在新西兰


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個人表示基本看不懂,但貌似很專業。

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柴油机的优点,已经为很多车友所熟知。省油、低速大扭矩、维护简单、可靠性好、使用寿命长-----这几个突出的优点,远远超过了汽油机能够达到的高度。然而,事物总有两面,在这几个优点的背后,柴油机的缺点同样突出-----功率低(加速性能不佳)、笨重、噪音大、震动大、黑烟大。这几个缺点,令柴油机在很长的一段时间里几乎成了落后的代名词,极少装备在非常重视舒适性、操控性的乘用车特别是轿车上。上世纪80年代后,随着电子技术和增压技术在柴油机上的应用日趋成熟,柴油机在乘用车上的装备量开始缓慢增长。然而,直到共轨系统的诞生,情况才发生了显著的变化。

早在上个世纪50年代,先知先觉的欧洲人已经开始了共轨柴油喷射系统的探索和研究工作,然而受当时技术所限,研究工作没有取得实质性的突破。1996年年底,在工程师藤泽英也的带领下,电装公司研制成功世界上第一个车用柴油共轨喷射系统并装备在五十铃货车上推出市场。这在柴油机的发展史上是一个具有划时代意义的事件,其意义之重大,可以和第一个直列喷油泵的问世、废气涡轮增压器的引入、70年代电子系统的引入等里程碑式事件相提并论。96年后,博世、卢卡斯(德尔福)、西门子等巨头在共轨系统的开发工作陆续取得成功,共轨系统和废气涡轮增压系统携手并进,并配合当代日益精进的材料和加工技术、尾气处理技术,使柴油机几乎完全摆脱了人们脑海里柴油机的旧有不良形象,使现代柴油机无论是在能耗、使用寿命或是在功率、噪音震动、排放等水平上都达到了一个前所未有的新高度,并导致了柴油机在乘用车上的装备量出现了爆发式的增长。

    在传统的柱塞式喷油泵或泵喷嘴系统中,每一个气缸都需要配备一个独立的完全相同的高压供油系统。由于柱塞的压油动作和喷油动作同步进行,因此喷油压力的大小是和发动机的转速密切相关的柱塞速度决定的。换句话说,发动机转速高低是影响燃油雾化效果的关键因素。共轨喷射系统的独特之处是它将喷油压力的产生和计量、喷射过程完全分离开来,使系统能够在发动机的所有转速范围内保持稳定的、合适的燃油压力。柴油共轨喷射系统的结构和控制手法和当前常见的顺序汽油喷射系统(MFI)很相似,整个系统由高压泵、公共油轨、带电控执行器的喷油嘴、电控模块、传感器等部件组成。它可以根据发动机的工况和需求精确调节系统喷油压力、喷油量、喷油率及喷油正时,使发动机在低速工况下也能实现燃油的良好雾化燃烧。由于柴油共轨喷射系统可以很容易地在主喷射前后加入能够实施精确控制的预喷射和/或后喷射,因此在降低发动机噪音以及改善尾气排放方面取得了巨大的进步。

    在这场上世纪90年代的柴油技术竞赛中,杰***和大*公司成了最失意的输家。由于错误研判形势,当市场上狼烟四起的时候,两家公司仍然把大量资源和工作重心放在改良和发展电控喷油泵及电控泵喷嘴技术上,其最后结果是两家公司昔日在柴油喷射技术的优势地位基本上消失殆尽,正应了一句古诗所云:沉舟侧畔千帆过,病树前头万木春。




[ 本帖最后由 曾工 于 2010-4-9 19:36 编辑 ]




附件2009-11-15 15:08

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  博世的共轨系统

2009-11-16 21:06

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  德尔福的LDCR共轨系统

2009-11-15 16:42

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  博世第一代共轨系统简图

2009-11-19 07:43

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  博世第三代共轨系统

回到正题。

对于新索兰托装备的这部R 2.2柴油发动机,相信论坛上的很多车友都不会太过陌生。197ps的最高马力、最大扭矩436牛顿/米、博世第三代共轨柴油喷射系统、最高喷油压力1800bar----这几个引人入胜的数字,估计很多对这部发动机期待已久的车友应该已经能够倒背如流了。这些指标,即使是和老牌柴油劲旅大众、福特、奔驰相比,也丝毫不逞多让。

然而,数据终归只是数据。对于一个老练的、或者说一个之前没有任何使用柴油车经验的人而言,单凭几段冰冷的数字就花上一大笔钱去选择一个看来信任度、知名度并不是那么高的产品,显然是难以置信的。即便是有过丰富的柴油车使用经验的人,相比于数据,他们仍然更加愿意相信自己眼睛看得到、感觉得到的、能够理解的东西。并且,一个在大家脑海里盘旋已久的疑问是----这部发动机在进入中国后,它是否逼于国内不容乐观的燃油品质从而在技术装备上减配了呢?如果真的减配了的话,那么究竟减掉了什么?这些减掉的项目是否直接或间接损害了发动机的动力性能或可靠性,从而大大降低了这部发动机的含金量和吸引力呢?这些疑问的终极答案,相信是很多对这部发动机期待已久的车友迫切想知道的。

但是,要懂得欣赏一部“先进柴油机”并不是一件简单的事,尤其是全面搞懂一部高技术含量的柴油机。很多人有个误会,以为所有装备共轨喷射系统的柴油机都叫先进柴油机。这是错误的,一部能够被称为先进柴油机的发动机绝非如此简单,它应该具备以下全部要求,缺一不可----宽广平滑的有效扭矩曲线、优秀的功率/排量比、低能耗、低噪音、低震动、低排放、经久耐用、紧凑轻量等等,由此可知实际上发动机机械部分的先进性比燃油系统的先进性来得更加重要。不过,即使不涉及发动机的机械部分而单纯讨论博世的第三代共轨柴油喷射系统,由于它从诞生至今不过区区6年光景,装备在车上并进入到国内的数量可以说是凤毛麟角,基于接触得少的缘故,即便是广大汽车维修专业技术人员,能够对先进柴油发动机以及共轨系统上的和汽油机大相径庭的各种奇形怪状的部件和整个系统有清晰认识的人,同样是不多见的。

从几个月前开始,陆续有车友通过短信或QQ留言向我了解这部发动机的情况,包括性能、噪音、可靠性、油品以及维护等问题,他们希望我为大家详细讲解一下这部发动机的情况。不过由于当时还不清楚真正定型的量产车的实际状况,为避免手头的资料和商品车辆可能存在的差异,我婉转地拒绝了这个请求,但承诺等到量产车进入后将会认真为大家准备一份详尽的检验报告。今天,就由我来实践诺言,为大家做一回向导,带领各位对柴油车有兴趣的车友以一个技术人员的视角和方式近距离深入感受一下这部发动机的魅力所在,并实际检验一下这部发动机机械部分、燃油喷射系统部分的一些主要部件的现实装备情况和目前最先进的共轨柴油喷射系统的工作原理及使用、维护等知识。由于博世是世界上少数几个最具实力的乘用车共轨柴油喷射系统供应商之一,其产品在全球范围应用非常广泛,因此通过学习、了解它的第三代共轨柴油喷射系统的原理和知识,对于各位车友认识柴油车并在现在和/或将来挑选、使用柴油车是有一定益处的。但是,由于条件所限,我不可能把整个发动机和燃油系统大卸八块后逐样零件给大家一一详述,而且虽然我很希望把这篇文章尽量写得通俗易懂一些,但是限于笔力和能力,估计其中仍会有不少晦涩难懂之处,无法满足大家的期望,这一点希望各位车友多多谅解。



[ 本帖最后由 曾工 于 2010-3-21 10:16 编辑 ]
这部代号为R的柴油发动机,是现代起亚集团的最新产品,用于替代旧有的D 2.0、2.2发动机(圣达菲2.0上那部,最大功率125ps,最大扭矩29.0 kg·m;装备在07款圣达菲CM上的那部排量为2.2L,最大功率153ps,最大扭矩为35.0 kg·m,使用博世第二代共轨喷射系统,欧4排放标准)。其技术含量之高,相比几年前问世的S 3.0
V6发动机(装备在韩国、欧洲版的霸锐HM、维拉克斯EN车上)可说有过之而无不及。


R系列发动机共分为2.2L和2.0L两个排量,根据世界各地市场的需求差异,2.0L发动机又分别被调教成150马力和184马力两个版本。R系列发动机可以通过不同的程序调教并在排气系统中搭配氧化催化器或一体式微粒过滤器而分别达到欧4或欧5的排放标准。

发动机采用直列4缸、顶置双凸轮轴每缸4气阀的布局;排量2199cc,缸径X行程为85.4X96mm;全电子控制无级调节可变截面高涡轮增压,带风冷式中间冷却器;瞬时预热系统;直接喷射,喷油顺序为1-3-4-2;压缩比为16.0:1;最高转速4800RPM;配气机构使用链条传动,免维护。

其他技术特征还有很多----采用一体化结构的机油泵-平衡轴机构;新型复合式减震皮带轮;使用全浮式活塞销的空心活塞,活塞头部铸有环形波浪式机油冷却油道,销孔嵌入抗压性能更佳的青铜衬套;剪刀式静音凸轮轴传动齿轮;编码式传感器信号盘…….类似的新技术和工艺还有很多,容后一一细述。




[ 本帖最后由 曾工 于 2010-3-21 10:17 编辑 ]


附件2009-11-15 15:14

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2009-11-30 19:28

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2009-11-16 10:31

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2009-11-16 10:31

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2009-11-18 19:45

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附件2009-12-10 22:54

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2010-03-21 10:26

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2010-04-07 18:43

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2010-04-07 18:44

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附件2009-11-23 18:36

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  典型的回油冷却器

2010-04-07 18:59

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  油压调节器(高压)

2010-04-07 18:59

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  油压调节器(低压)

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附件2009-11-19 19:22

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  壁流式过滤原理示意图

2009-11-30 19:36

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  微粒过滤器结构图,上方为催化器DOC,下方是过滤器

2009-11-30 19:37

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  氧化催化器(左)和微粒过滤器结构比较图

2010-03-21 10:48

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  R2.2发动机的氧化催化器外形图



R发动机全系列均装备先进的柴油机瞬时预热系统ISS (Instant Starting System),4个预热塞由发动机电脑通过一个智能继电器模块进行控制。根据材质的不同,预热塞又分为金属型和陶瓷型两种。这4根预热塞的预热头可以在接通电源后2秒之内,迅速从常温加热至1000摄氏度的高温。令人惊讶的是----这种新型预热塞竟然可以在4-12V的宽广的电压范围内正常工作,但其耗电量却只有普通预热塞的一半。也就是说,即使是在严寒地区,在你按下启动按钮后发动机盘转的短短几秒中,虽然蓄电池电压会受起动马达影响而大幅降低,但燃烧室仍然可以在预热塞的帮助下迅速获得合适的启动温度。与传统预热系统不同的是,在发动机启动后,高速预热塞仍然为发动机提供10秒钟左右的“启动后预热”,以使发动机尽快进入最佳工作状态。在瞬时预热系统工作期间,智能继电器模块始终把预热塞控制在不高于1350摄氏度的安全温度。因此除非系统故障,那种需要在拧开钥匙后耐心等待10多秒的情形,不会在新索上出现。

R发动机的增压程度很高,因此它采用了一个很低的压缩比----16.0:1(旧索兰托A2.5发动机的这一个数字是17.7:1,特拉卡J3发动机的这一个数字是19.3:1,而采用涡流式燃烧室的特拉卡2.5
D4BH发动机的这一数字是21.0:1)。高增压发动机采用低的压缩比可以有效降低发动机的燃烧温度和热负荷,这对确保发动机的耐久性有十分重要的意义。然而,低的压缩比会削弱发动机的冷启动性能,这在寒冷地区和/或高海拔寒冷地区影响将更加明显。因此,配备一个快速高效的预热系统是非常明智和必要的,这绝非简单的技术炫耀。


值得注意的是,这种高性能的预热塞比普通产品更加“身娇肉贵”,当你出于省钱或其他目的需要在4S以外的地方进行相关作业时,记得要注意保护它们的安全。






[ 本帖最后由 曾工 于 2010-4-7 19:14 编辑 ]


附件2009-12-10 23:18

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  瞬时预热系统控制示意图

2009-11-30 19:38

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2010-04-07 19:14

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  在防火墙右侧的ISS预热智能继电器

2010-04-07 19:14

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  ISS预热智能继电器



这个形状古怪的装置叫做排气冷却器,是发动机的废气再循环系统(EGR)的一个重要部件。由于现行的尾气处理技术还不能够妥善分解高增压柴油机产生的大量氮氧化合物,因此利用废气再循环系统抑制发动机的燃烧温度从而降低氮氧化合物的生成量就成了一个较为主要的手段,虽然这样会导致一些功率损失。把回流到发动机的排气进行冷却是非常必要的,一方面可以避免高温排气对进气系统的零部件造成伤害,更重要的是能够更好的抑制氮氧化合物的生成量以及保持良好的容积效率。欧4和欧5排放的发动机的排气冷却器是不同的,不同之处在于欧5的EGR冷却器的容积更大一些。研究结果表明,排气冷却器的效能对氮氧化合物的生成量有重要影响,但对发动机的燃油经济性影响不大。

排气冷却器上有一个由发动机电脑通过电磁阀和真空伺服器控制的废气再循环旁通阀(EGR by-pass Valve),当发动机处于冷机状态时,回流到发动机进气歧管的废气并不通过冷却器,这样的目的是为了缩短发动机的暖机时间。

有些对马力无比饥渴的车友可能会考虑废除废气再循环系统来榨取更多的马力,我不建议这么做,因为这样除了会令到排放恶化外,肯定还会点亮发动机警告灯。对于一台控制系统如此复杂的发动机,谁都不敢断言点亮发动机警告灯后是否会影响其他系统的正常工作,以致得不偿失。






[ 本帖最后由 曾工 于 2010-4-7 20:31 编辑 ]


附件
2009-11-18 19:31

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  EGR冷却器外形图

2009-11-30 19:41

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  EGR中冷器、EGR旁通阀、EGR控制阀布置示意图

2010-04-07 20:31

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  EGR旁通阀的控制电磁阀



这个部件就是废气再循环系统(EGR)的控制阀,用于控制回流到发动机进气歧管的排气的流量。与索兰托2.5的废气再循环控制阀不同的是,R发动机除了利用空气流量计检测这个阀的实际工作状况外,阀的内部还有一个用于监测阀芯的移动行程的位置传感器。这种双重检测手法可以大大提高系统的工作精度。


[ 本帖最后由 曾工 于 2010-4-7 19:17 编辑 ]


附件2009-11-30 19:42

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  EGR阀结构图

2009-12-10 23:20

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2010-04-07 19:17

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  电子废气再循环控制阀EEGR



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太你妹 长乐///////////////////////////////////////

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草约的 看完了。。。。需要真人版 讲解 请找大婶~~~

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好贴!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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好帖,目测某ID又要跳出来说欧洲的共轨柴喷垃圾。

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不是垃圾,只是担心纽西兰没有技术和零件去修理

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兄弟,拜托你把图片打包,把文字传给我,好吧。。。有空,我要研究一下。。。。
另外,你的图片挂了啊。。。。谢谢了。。。。

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就事论事,估计现阶段共轨柴喷的维修确实属于高端范畴,所以任人宰割。
听说某人某车换一排喷嘴材料费直接6000。等过几年能修的车场多了,材料渠道多了,就好了。

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支持理性讨论

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我说今天怎么半夜还睡不着呢,原来是有这么长知识的好文章等我学习啊。感谢楼主。

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http://www.360doc.com/content/10/0602/15/75009_30873216.shtml#

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细看了一遍,好文章啊!!!!!!能把系统写的如此浅显易懂,不容易啊.......膜拜!!!!

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说的是crdi 发动机吗- -是不是说刚出,,维修不叫贵的意思- -

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是的,说的是近新一代CRDI.......说的不是贵不贵的问题,是一课浅显的理论课而已...

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2010年以后的CRDI吗

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其实我买santa fe有一部分是因为这篇文章的……

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看这个文章的发动机结构,应该是更早一些的......

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文章说是R系列发动机,那应该是10年以后的crdi

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不是说CRDI 的油嘴比较窄容易堵吗

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CRDI 运用早于 2010 年,看图片上一些发动机结构,有些是更早的东西...

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这文章是10年写的,可能那时候最新的图片还比较少。

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这个大神有说过。不过我买来才没几个月,所以要开一阵子才知道

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嗯,我想应该是的.....

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这个多发于大公里数以后,新车不会出现的......另外,新西兰的柴油质量不错,环境也不错.保养合适,车况是可期的可以得到保证的.....我早说过了,CRDI 是好东西啊...呵呵....

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