浅谈经济型共轨技术在汽车上的应用

涂异琦

浅谈经济型共轨技术在汽车上的应用

涂异琦

（江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330001）

文章介绍了经济型共轨技术（FIE发动机、紧耦合DOC、3D吹塑一次成型进气系统）在汽车上的应用、验证过程中出现的问题以及社会效益，为降低高品质汽车市场购买成本提供技术经验参考。

经济型共轨；轻量化；高压泵；紧耦合DOC；3D吹塑一次成型

前言

低端PK、顺达和新凯运销量占整个江铃股份（JMC）同平台车型销量的70%～80%。为扩大江铃产品在市场竞争力，在保留产品原有优质性能的前提下，还需提升产品性价比，降低成本，以降低市场的购买成本。针对此要求，具有经济型共轨技术特性的FIE系统发动机、进排气系统就被应用于江铃宝典和新凯运、顺达车型中，使江铃产品及时在低端PK/N车市场更具备竞争力。经济型共轨技术应以“短、平、快、低成本、高品质”的思路，尽快开发应用到江铃产品中。

1 总体思路（技术原理）及技术方案

经济型共轨小于3.5吨的发动机是在J X493ZLQ4C基础上衍生而来，如图1所示，绿色部分是经济型共轨在JX493ZL Q4C上的一些主要变更件。

图1 发动机及整车主要变化图

1.1 低成本高压泵的应用

（1）发动机FIE系统相比常规共轨单台成本节约1 000元左右。

经济型共轨技术是指在高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程完全分开的一种供油方式。由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就弥补了传统柴油机的缺陷，通过高压泵的工作达到动力性、经济性和排放的目标要求，CB18 是直列式两缸活塞高压泵。它为共轨喷射系统提供各种发动机工况下需要的系统压力。燃油由叶片泵从油箱吸出，叶片泵装配在CB18 泵内部，燃油滤清器位于叶片泵进油口与燃油箱之间。

工作原理如下：

1）燃油通过油箱依次经过滤清器→叶片泵→油量控制单元→进油阀→高压柱塞腔；

2）多余的油量一部分通过外回油到油箱，另一部分通过内回油到叶片泵进油端；

3）零供油（从电子流量控制单元泄漏的油）回到输油泵，高压油从柱塞腔到达高压轨再到喷油器。

系统压力调节：使用燃油计量单元（MPROP），泵可工作在最大、部分或者零供油状态。

图2 CRS2(1)-16 系统概述

（2）高压泵低压回路要求

压力要求：

1）燃油进油压力：0.35 bar～1 bar（绝对压力）。

2）燃油回油压力：1.2 bar（绝对压力）。

3）机油进油压力：

①怠速：0.5 bar～2.0 bar（相对压力）。

②最大扭矩转速：2.5 bar～4.0 bar（相对压力）。

③额定转速：3.5 bar～6.0 bar（相对压力）。

温度要求：

1）燃油进油温度：＜70 ℃（全寿命）；70 ℃～80 ℃（＜100 h）；80 ℃～90 ℃（＜100 h）。

2）机油进油温度：−25 ℃～100 ℃（全寿命）；120 ℃（＜100 h）；130 ℃（＜10 h）。

通过驱动端轴承强度加强以及油封的应用、标定对机油进油压力和机油进油温度控制，有效地控制了机油易渗入喷油器问题的发生。

ECU对喷油器喷油量大小的控制，取决于油轨（燃油轨道）压力和电磁阀开启时间的长短。共轨式电控燃油喷射技术是通过共轨直接或间接地形成相对恒定的高压燃油，再分别送到每个喷油器，并借助集成在每个喷油器上的高速电磁阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到良好的雾化、最佳的空燃比、最佳的发火时间、足够的发火能量和最少的污染排放。

与汽油机相比柴油机有很多优势：能减少20%～25%的CO2废气排放，车速较低时的加速性能更有优势，平均燃油消耗低25%～30%，能提供更多的驾驶乐趣。但是，与汽油机相比，柴油机的排放控制又是一个难点。为满足排放标准，柴油机先进的燃油喷射系统——高压共轨技术成为业内人士关注的焦点。为达到排放标准要求，匹配紧耦合DOC排放系统。

1.2 紧耦合DOC的应用

为节省成本及达到排放工程目标要求，后处理采用紧耦合薄壁载体，比较同等正常壁载体催化剂，可以大大减少载体的体积和贵金属的用量（0.5 g贵金属），节约成本至少100元。在提高排气温度同时贵金属的转化效率也有很大的提高，使排放的一致性更好。

图3 紧耦合DOC样品

具体详见图4和图5。

图4 CO&HC + NOx参数值对比表图

图5 PM&NOx参数值对比表图

1.3 3D吹塑一次成型的空滤进气管技术应用

JMC项目首次采用3D吹塑一次成型的空滤进气管技术，达到降低进气背压目的满足动力性、经济性要求，同时将轻量化理念揉入其中，减轻了零部件重量1 kg。

图6 3D吹塑一次成型的空滤进气管

2 经济型共轨技术验证

验证数量：5台发动机+4台整车。

失效数量：2台整车+1台发动机。

故障现象：发动机及车辆在停机后无法正常启动。

故障排查结果：

1台皮卡：油泵严重磨损→机油进油管堵塞，油泵无润滑。

1台轻卡：OFV失效→燃油出口漏油，大量漏气，OFV的C字挡圈断裂。

图7 JMC整车试验计划表

图8 油泵故障图

图9 C字挡圈故障图

C字挡圈失效原因分析：

（1）低压油路的密封性测试；密封性差的，发动机运行1小时就停机，无法启动（与整车故障一致）。

图10 燃油压力的波动对比

（2）低压油路在有、无空气的两种工况下对比测试，如图10。

C字挡圈只起保持的作用（可承受力−300 N），在发动机运中，由于油压的作用，挡圈工作在悬浮状态。

发动机低压回路长时间进入大量空气→油泵OFV压力波动增大→C字挡圈撞击溢流阀体→C字挡圈疲劳断裂。

改进方案：为解决溢流阀卡滞问题，更改CB18泵的OFV阀结构，具体变更如图11所示。

图11 改进变更图

3 总结

成本低廉的技术创新，实现了降本性能提升的大双赢，扩大了优质产品的市场购买力，为企业后续产品降本性能优化树立了标杆和信心。奠定了双赢的思路基础，填补了公司在双赢方面的空白，提升了行业技术的创新应用。

Discussion on the Application of Economical Common Rail Technology in Automobile

TU Yiqi

( Jiangling Motors Co., Ltd., Jiangxi Nanchang 330001 )

This paper introduces the economical common rail technology (FIE engine, tightly coupled DOC, 3D blow molding inlet system) in the application of the car, the problems in the verification process and social benefits, in order to reduce the purchase cost of high-quality car market, to provide technical experience reference.

Economical common rail; Lightweight; High pressure pump; Tight coupling DOC; 3D blow molding

U461.99

A

1671-7988(2021)23-145-03

U461.99

A

1671-7988(2021)23-145-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.023.041

涂异琦，就职于江铃汽车股份有限公司。