小松电喷柴油引擎的原理与构造简介

随着国际上对地球环境的日益重视，对于内燃机的排放污染指标控制也越来越严格，如今，汽油机的排放最高已要求达到欧洲4号标准，柴油引擎也从原先的欧洲1号标准上升到欧洲2号标准，而且在国外已强制执行。针对这种迫在眉睫的形式，许多大的工程机械或引擎生产厂家纷纷推出了自己的电喷柴油引擎以适应严格的排放要求，而作为在工程机械上有显著地位的日本小松公司，如不能及时研制出燃烧更完全，排放更洁净的柴油引擎，其在市场上的地位将受到威胁。于是，小松公司与Cummins公司积极联手，利用其在电喷柴油引擎的制造技术已十分成熟的优势，共同开发了新一代有小松自己风格的电喷柴油引擎，从工作原理上分CRI系统和HPI系统。这里我们以CRI系统做为分析对象，了解其工作原理、基本结构，为日后可能接触到此类机型奠定一个基础。
      CRI（燃油高压共轨喷射系统）应用在小松SAA6D125和SAA6D140系列新型柴油引擎上，其工作原理与现有的传统直列柱塞式喷油系统完全不同。传统的燃油喷射系统是利用柱塞将低压燃油压缩成高压燃油，通过高压油管传递到各缸的喷油器上，在曲轴旋转到相应的喷射点时，燃油压力达到最高，顶开喷油器内的针阀，将高压燃油呈雾状喷射到汽缸内。由于其结构限制，容易造成以下缺点：
      1 喷油压力随引擎转速升高而升高，低速时相对压力较低，雾化不好
      2 启动、加速及正常情况下的油量调节靠机械式调速器控制，控制精度不高，配比的燃油量与实际工况需要的理论燃油量有偏差，造成燃烧不完全，排放污染增加
      3 其结构限制了燃油压力的进一步提升，雾化时燃油颗粒较大，与空气混合面积不足，燃烧不能完全，也影响了排放。<
      而CRI系统采用了全新的燃油供给概念，利用一个双柱塞的高压燃油泵，将燃油压至1200~1400公斤，并储存在一条高压共轨管道中，各缸的喷油器同时与此燃油轨道相连，燃油压力完全共享，燃油的喷射取决于喷油器上的TWV电磁阀控制。而CRI系统的“大脑”—ECM（引擎控制单元）则采集引擎当前的所有数据，如燃油温度、冷却液温度、燃油压力，油门大小、曲轴转速和角度和进气压力等，经过计算机分析，计算出合适的喷油提前角与喷射量，控制喷油器上的TWV电磁阀动作，在最优化的喷射时间向汽缸内喷射出更精确燃油剂量，其上千公斤的喷射压力确保了燃油的雾化颗粒更小、与空气充分混合，实现更完全的燃烧，更高的燃烧效率，更大的输出功率和更少的排放残余物，这些是　　传统燃油系统所无法做到的。其特点是：
      1 电控高压燃油喷射系统可以在低速到高速整个范围内提供平均 118 MPa {1200 kg/ cm 2 } 的喷射压力，而且电控可以提供针对不同转速和负荷的最优喷射,  达到好的排气色和低的燃料消耗, 低的躁音。
      2 活塞采用优质铸铁活塞, 带有冷却槽和特制燃烧室, 具有小特有的低热膨胀特性, 因此不仅排气好, 效率高, 而且有高的可靠性。
      3 压缩比由传统的 15.7:1 提高到 16.7:1, 这就提高了燃烧效率, 降低了油耗, 以及低温起动时的白烟. 同时由于使用了电控高压喷射技术和最优喷射技术, 就可以提高低温起动性和减少白烟。
      4 140E-2发动机使用了小松 KTR110 型涡轮增压器的改进型, 具有高可靠性与高效率, 改进点在于用进气的再循环来控制压缩端的冲击, 和对涡轮的改进。
      5 原来的一个冷却喷嘴改为了二个, 结果活塞耐久性提高, 同时由于活塞表面的温度下降, 减少了机油的劣化。
      6 高压泵只有原来大小的 1/3 , 并用法兰安装代替了托架安装, 直接装在了定时齿轮壳上, 减少了二次躁音。
      7 机油泵的容量增加了15% , 增加了耐久性和可靠性。

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