国五轻型柴油机喷油器选型研究

陈涛淼

(江西五十铃发动机有限公司，江西南昌 330200)

国五轻型柴油机喷油器选型研究

陈涛淼

(江西五十铃发动机有限公司，江西南昌 330200)

介绍了搭载在国五轻型柴油机上的喷油器应用方案，在台架上实际测试了两种喷油器，并从排放、油耗、噪声等方面对两种方案的喷油器的测试结果和选型结果做了讨论。

轻型柴油机；喷油器选型；高压共轨；排放法规

0 引言

国内经济的发展带来了技术的进步，汽车产业也得到了蓬勃发展，对国民的生存环境产生了不可避免的污染，政府有关部门制定了严格的尾气排放标准，强制性地要求各零部件专业厂家推陈出新，使用更先进、污染更小的产品。每次排放法规的升级都很大幅度地促进了燃油系统技术的发展，特别小排量柴油机主要是电控高压共轨系统，压力可达180～220 MPa。实际上，就是融合“动力”与“智能”的开发理念，将实现超高压喷射的喷油系统与闭环控制系统相结合，以达到最佳燃烧效率。

1 项目背景介绍

1.1 目标

为达到满负荷目标和排放法规而进行喷油器选型，基于车辆驾驶负荷循环确定发动机的相关运行点及排放目标、油耗目标和噪声目标以及排放评估和相关运行点时全负荷潜力的油嘴变量。

1.2 硬件基础

车辆：皮卡；

主减速比：3.91；

变速箱齿比：4.236/2.538/1.665/1.238/1/0.792；

轮胎规格：245/70/R16；

整备质量：2 030 kg;

发动机排量：2.5 L;

最大功率：95 kW/3 600 r/min;

最大扭矩：320 N·m/1 800 r/min;

增压器：天力FGT增压器(型号JP44D26);

燃油系统：CRS1-18 180 MPa。

1.3 喷油器矩阵参数对比

表1为两种待选型喷油器的油嘴参数对比。

表1 两种喷油器参数表(基于天力FGT增压器,型号JP44D26)

2 满负荷试验喷油器测试对比

2.1 喷射策略

当发动机转速为1 000～3 200 r/min时采用单次预喷，当发动机转速为3 600～3 400 r/min时采用单次主喷，喷油器垫片厚度2.5 mm。

2.2 试验结果

从功率、缸压、比油耗、排气温度、扭矩、烟度实验结果曲线对比可以看出两种方案的喷油器均可达到最大目标功率、最大目标扭矩及比油耗率。

但在3 600 r/min功率点时的烟度，方案一比方案二减少了28%，详见图1和表2。

图1 方案一与方案二满负荷试验数据对比

表2 满负荷试验结果数据表

3 部分负荷试验喷油器测试对比

选取部分负荷5个EGR权重点进行试验，分别为：2 200 r/min/0.05 MPa BMEP;1 650 r/min/0.15 MPa BMEP;1 900 r/min/0.3 MPa BMEP;2 150 r/min/0.6 MPa BMEP;2 600 r/min/0.85 MPa BMEP。

3.1 第1个部分负荷权重点

采用单次预喷，喷油器垫片厚度2.5 mm，从HC/CO排放值以及比油耗、噪声、燃烧污染物和燃烧稳定性分析，试验结果如图2和表3所示。

结论：在第1个部分负荷权重点，发动机转速为2 200 r/min、平均有效压力0.05 MPa时，方案一和方案二的喷油器在排放和油耗方面接近，但方案一的喷油器的噪声性能更优。

图2 方案一与方案二部分负荷点1试验数据对比

表3 部分负荷点1排放目标值

3.2 第2个部分负荷权重点

采用单次预喷，喷油器垫片厚度2.5 mm，从HC/CO排放值以及比油耗、噪声、燃烧污染物和燃烧稳定性等方面进行分析，试验结果如图3和表4所示。

图3 方案一与方案二部分负荷点2试验结果

表4 部分负荷点2排放目标值

结论：在第2个部分负荷权重点，发动机转速1 650 r/min，平均有效压力0.15 MPa时，方案一和方案二的喷油器在噪声方面接近，但方案一的喷油器排放更优。

3.3 第3个部分负荷权重点

采用单次预喷，喷油器垫片厚度2.5 mm，从HC/CO排放值以及比油耗、噪声、燃烧污染物和燃烧稳定性等方面进行分析，试验结果如图4和表5所示。

图4 方案一与方案二部分负荷点3试验数据对比

表5 部分负荷点3排放目标值

结论：在第3个部分负荷权重点，发动机转速1 900 r/min，平均有效压力0.3 MPa时，方案二的喷油器在油耗方面稍占优势，方案一的喷油器在排放和噪声方面占优势。

3.4 第4个部分负荷权重点

采用单次预喷，喷油器垫片厚度2.5 mm，从HC/CO排放值以及比油耗、噪声、燃烧污染物和燃烧稳定性等方面进行分析，试验结果如图5和表6所示。

结论：在第4个部分负荷权重点，发动机转速2 150 r/min，平均有效压力0.6 MPa时，方案二的喷油器在油耗方面稍占优势，方案一的喷油器在排放和噪声方面占优势。

图5 方案一与方案二部分负荷点4试验数据对比

表6 部分负荷点4排放目标值

3.5 第5个部分负荷权重点

采用单次预喷，喷油器垫片厚度2.5 mm，从HC/CO排放值以及比油耗、噪声、燃烧污染物和燃烧稳定性等方面进行分析，试验结果如图6和表7所示。

图6 方案一与方案二部分负荷点5试验数据对比

表7 部分负荷点5排放目标值

结论：在第5个部分负荷权重点，发动机转速2 600 r/min，平均有效压力0.85 MPa时，方案二的喷油器在油耗方面稍占优势，方案一的喷油器在排放和噪声方面稍占优势。

4 结论

通过满负荷及部分负荷试验，基于FGT增压器硬件，从排放、油耗、噪声等各角度对方案一喷油器和方案二喷油器进行了选型对比，因排放法规是最重点考虑因素，综合对比后，选定方案一喷油器为最佳定型方案。

【1】李骏.汽车发动机节能减排先进技术[M].北京:北京理工大学出版社,

【2】小岛昭和,内山贤,增田诚,等.柴油机喷油系统的发展——第4代共轨喷油系统[J].国外内燃机,2014(1):1-6.

Injector Selection Research for CN5 Light Duty Diesel Engine

CHEN Taomiao

(Jiangxi Isuzu Engine Co.,Ltd.,Nanchang Jiangxi 330200,China)

The injector application schemes on CN5 light duty diesel engine were introduced.Two types of injectors were tested on test bed.The test results and selection were discussed from emission, fuel consumption, noise etc.

Light duty diesel engine;Injector selection;High pressure common rail;Emission legislation

2016-09-20

陈涛淼(1981—)，男，本科，工学学士，工程师，从事柴油发动机产品开发及管理工作。E-mail：10800481@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.12.014

U473.9

B

1674-1986(2016)12-057-06