(接上期)
喷油过程是通过控制电磁阀线圈中的电流来实现的。于是,发动机电控单元使电磁线圈充电,电磁阀打开控制室的出油孔,因为控制室的出油孔大于进油孔,所以控制室中的燃油压力降低。但是,喷油嘴针阀仍保持关闭(图4-12(b),图4-12见上期,下同),一直到控制室中的压力降低到作用在喷油嘴针阀上端的力不足以将针阀压紧在其座面上为止。在这个阶段,前面提到过的喷油器回油管路中的真空度非常重要,它有助于控制室中的压力尽可能快地被降落。当控制室中的燃油压力和弹簧压力之和小于作用在针阀座上方的共轨燃油压力时,喷油嘴针阀从其座面上抬起,喷油过程开始(图4-12(c))。
喷油过程中,在最大共轨压力下,通过喷油器中间块中的喷油嘴进油量孔的压力落差大约为10MPa,因此,实际的喷油压力总是低于共轨压力。
电控单元切断电磁线圈中的电流,电磁阀关闭,喷油过程就进入了终了阶段,喷油嘴针阀仍然保持开启(图4-12(d)),一直到控制室中再次全部充满共轨压力为止。共轨压力与喷油压力之间的压力差对于喷油结束过程是很重要的,因为在喷油嘴针阀开着的时候,喷油嘴针阀顶尖(指针阀密封环带以下的部分)的作用面积要添加到针阀座上方的压力作用面积上,两者面积之和大于处于控制室中的针阀上端压力作用面积。因此,只有当控制室中的燃油压力与弹簧压力之和大于喷油嘴针阀下端的压力时,喷油嘴针阀才能快速并精确地关闭。喷油嘴针阀关闭后,在整个喷油器中又重新建立起共轨压力(图4-12(e))。
喷油嘴针阀的滞后打开现象可以被利用,在发动机停机或者倒拖时可使共轨压力尽可能快地降低下来。为此,以高的频率同时控制所有的喷油器电磁阀,使共轨压力能完全泄漏到回油管路中去,而喷油嘴针阀不会打开,同时借助于进油计量阀(IMV)减少或者切断进入高压燃油泵的进油量,这样共轨压力的降落就更快了。
控制喷油器电磁阀的电流脉冲信号可分为两个阶段:峰值电流和保持电流(图4-13),这种电流信号波形通常被称之为“峰值-保持波形”。峰值电流比保持电流大,以便能克服衔铁的惯性尽快地将电磁阀打开,从而获得良好的动态响应性能。而维持电磁阀开启状态只需要较小的保持电流,这样可减小发动机电控单元的电功率及其在喷油器中的能量损失。整个电流脉冲信号的时间称为“喷油脉冲宽度”或简称为“喷油脉宽”,一般以ms计。它表示喷油嘴针阀开启的时间。在一定的喷油压力下,喷油器每次的喷油量与喷油脉宽成正比,因此只需调节喷油脉宽就能调节喷油量的多少。经过匹配试验后,所得到的发动机各运行工况下的最佳喷油量就是以喷油脉宽的数字形式存储在发动机电控单元内的,用于对喷油器进行控制。
2.压电控制式喷油系统
(1)压电控制式喷油器
德尔福公司于2008年投入批量生产的200MPa喷油压力的新型高压共轨喷油系统,采用压电直接控制式喷油器。与博世公司的压电直接控制式喷油器不同,这种喷油嘴的针阀(图4-14)直接由一个压电陶瓷执行器驱动,而无须经过液压伺服阀的转换,因此喷嘴针阀能比前者更加迅速地开闭,而与喷油压力无关。其对最小的先导喷射(注:指预喷射之前起引导作用的微量喷油,实际上就是第1次预喷射,参见图4-2)油量的优化控制以及整个使用寿命期内卓越的喷油量稳定性十分有利,确保达到了一流的燃油喷射品质,使得能够在降低燃油耗的同时获得最低的排放。