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共轨喷油器的喷射过程是现代柴油发动机实现清洁燃烧的核心环节,其通过精细的电控与液压协同控制,将高压燃油以很细的雾状喷入燃烧室。整个过程可分为以下关键阶段:
1. 高压燃油准备
燃油首先由高压油泵加压至1300-2000bar,并输送至共轨管(公共供油管)。共轨管作为“压力蓄水池”,通过压力调节阀消除燃油压力波动,确保各共轨喷油器入口压力恒定。这一阶段为准确喷射提供了稳定的高压基础。
2. 喷油指令触发
发动机电控单元(ECU)根据转速、负荷、温度等工况参数,实时计算喷油量与正时,并向共轨喷油器电磁阀(或压电晶体)发送电脉冲信号。信号宽度决定喷油持续时间,信号时机决定喷油起始点。
3. 喷油通道开启
共轨喷油器电磁阀接收到信号后,迅速克服弹簧预紧力,打开喷油通道。高压燃油从共轨管经高压油路进入喷油嘴针阀腔,推动针阀向上移动,开启喷孔。此时燃油以超音速(部分系统达300m/s)通过微米级喷孔,形成很细的雾化颗粒。
4. 燃油雾化喷射
喷油嘴采用多孔或旋流设计,使燃油在高压下充分雾化,与燃烧室内的空气均匀混合。部分先进系统支持“预喷射-主喷射-后喷射”多次喷射策略:预喷射提前点燃少量燃油,降低主喷射时的燃烧噪声;主喷射提供主要动力;后喷射促进未燃碳氢的二次氧化,减少颗粒物排放。
5. 喷油终止与压力维持
电磁阀断电后,针阀在弹簧作用下迅速回落,关闭喷孔,喷射终止。共轨管内的压力调节阀持续工作,确保下一循环开始时压力仍保持设定值,形成闭环控制。
共轨喷油器的喷射过程在毫秒级时间内完成,通过高压与准确控制实现燃油完全燃烧,既提升动力与经济性,又显著降低NOx与颗粒物排放,是柴油机技术升级的关键。