“电喷”困局一之直喷VS电喷
F-DIESEL工程机械动力部件 2014/5/27 15:30:57
目前，国内工程机械发动机普遍采用涡轮增压及中冷技术，高技术含量的电喷技术还没有被广泛应用，发动机性能没有质的提高，影响了我国工程机械行业的整体水平。在工程机械中采用电喷柴油发动机可以达到环保节能的效果，并获得较高的动力经济性能。虽然，已有挖掘机制造商推出了配套电喷发动机的挖掘机，并实现销售，但是配置电喷发动机的挖掘机在国内仍然没有形成规模化市场，尤其是用户难以接受电喷发动机对油品质量的严苛要求。那么，电喷发动机在国内难以被用户接受，是否仅仅是油品的原因？其经济性、维修方便性以及使用成本如何？本文结合挖掘机使用电喷发动机为例，进行探讨。
特邀嘉宾
耿跃海 中国工程机械学会挖掘机械分会副秘书长
张凯 易极环中（北京）拍卖有限公司副总裁
李佳 长沙市恒信工程机械有限公司营销公司部门经理
张小虎 河北省唐山市丰润区韩城镇挖掘机用户
直喷VS电喷
直喷发动机对油品的适应性强，但是燃油不能完全燃烧，用油量大，不环保；电喷发动机则对油品质量要求相对较高，燃油燃烧充分，节油、环保。
F-DIESEL：直喷发动机和电喷发动机呈现了什么样的结构原理和工作特性？
张凯：直喷发动机和电喷发动机是目前工程机械常用的2种发动机类型，其各有不同的工作原理和特点。从原理来讲，直喷是采用机械联动方式控制喷油时间和喷油量，主要通过高压油泵加压柴油，由机械式喷油嘴雾化柴油，而电喷则分为单体泵式、电喷喷油器式及电控高压共轨式等几种电喷形式，我们常见的电喷发动机，主要以高压共轨技术为主。高压共轨是由高压油泵加压，形成高压蓄能轨，通过电脑ECU控制喷油器上的电磁阀，根据各种传感器信号，控制电磁阀的开启实现调节喷油时间及喷油量，甚至可以分段喷射达到最佳的燃烧效果。
直喷是机械控制喷油器的喷油时间和喷油量，喷油压力小，雾化效果差；电喷是由电脑控制喷油器喷油时间及喷油量，喷油压力大，雾化效果好。
耿跃海：直喷发动机和电喷发动机从工作特性来看，主要差别有2方面，一是发动机特性曲线：电喷柴油机发动机特性曲线有更大选择的自由度，能较方便地确定发动机的联合供点。二是油门开度控制：对直喷发动机来说是对调速器杆的位置控制，对电喷发动机来说就是对喷油量的控制。
F-DIESEL：目前，国内工程机械大部分以直喷发动机为主，虽然也有企业推出了采用电喷发动机的挖掘机，但是并没有得到市场和用户的普遍认可。由此看来，直喷和电喷发动机均具有各自的特点，他们的优势和劣势主要体现在哪些方面？
耿跃海：直喷发动机由转速控制，是人手动操纵油门开度旋钮和人工选择动力模式开关等来控制油门开度，结构比较简单。
电喷发动机控制器检出以下信号：油门开度旋钮转角、动力模式开关、发动机转速、油泵压力传感器、各操纵阀的先导操纵油压、工作形式（挖掘或辅助装置）和水温油温等信号。按照驾驶员的操纵愿望，根据不同的动力模式和工作方式，负载情况和操纵情况来确定最佳油门开度位置（发动机最佳转速）。并能控制油门开度（发动机转速）的变化速率，使发动机能发挥最佳性能。发动机油门开度的电子控制已不是人工开关选择的简单控制，要充分了解发动机特性和挖掘机等工作母机的负荷特性，进行智能分析，采用复杂的自动控制策略，很多功能要靠软件来实现，经控制器分析处理后，向油门驱动马达发出控制信号，进行油门开度控制。
李佳：直喷发动机工艺成熟，产品残值率高。缺陷是由于柴油机的运转速度很高，其燃油喷射时间很短，只有千分之几秒，并且在喷射过程中高压油管各处的压力随时间和位置的不同而变化，同时由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使得实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后，高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。
柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术。共轨技术的应用克服了传统柴油机的主要缺陷。共轨技术的核心是在由高压油泵、压力传感器和电脑控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。具体过程是由高压油泵把高压燃油输送到油轨，然后再由油轨送入喷油器，所有气缸的喷嘴都连接着油轨，油轨里始终有恒定的压力(一般在180MPa)，电控单元ECU根据负荷转速等信号确定应有的喷射压力和喷油时刻从而控制喷油器的开启。其特点是可以自由控制喷油量和压力、自由控制喷油速率和喷油正时。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而造成的压力波动，从而克服了传统柴油机燃油压力变化的缺陷。
张小虎：直喷发动机的维修保养费用低，动力强劲，扭矩比较大，这样更适合个体用户的需求。缺点是柴油供油异常会导致缸内积炭增多、功率下降、转速降低和不容易启动；电喷发动机和液压系统匹配完美。缺点是保养费用较大、损坏的部件不容易修复、对柴油的质量要求非常苛刻。
油品：罪魁祸首？
油品问题仅仅是目前电喷发动机不能大范围应用的表象，配置电喷发动机的挖掘机价格高用户不能按照规范操作也是很重要的原因。
F-DIESEL：目前，业内基本上将电喷发动机不能大范围推广归咎于国内油品的质量？大家是否认同？
耿跃海：本人不完全认同，油品直喷能使用，电喷也应能使用。油品问题可以多加一道精滤来解决。电喷发动机的应用是一项智能性的活动，涉及到电、液、机械等方方面面。当控制的环节多了，故障点便多，而需要规范的因素也多，相对用户来说变得复杂和难以遵守，于是问题多，使用成本高，所以现阶段用户较愿意用直喷发动机产品。但是如果按规范来操作，很多问题都是可以避免的。
李佳：电喷发动机目前不能大范围推广确实和中国油质情况一般有着很大的关系，这点本人也比较认同。但还有一个更重要的原因，就是制造成本的上升。某品牌的同级别机型，电喷配置要比直喷配置贵十多万元。目前国内的主流主机品牌当中，能够自己研发生产电喷发动机并使用的品牌寥寥无几，在核心生产成本无法自己控制的前提下，如果更换电喷发动机，势必会造成整机制造成本的大幅上升，从而影响到产品市场售价。而大幅提价所带来的市场风险是目前任何一家使用直喷发动机主机生产企业都不敢去尝试的。
张凯：个人认为电喷发动机的推广除了油品质量之外，国内用户的使用习惯也是影响电喷发动机大范围推广的另一重要原因。由于国内用户习惯使用直喷式发动机，对设备的保养、维护不够重视，不能每天按时对设备进行检查，柴油粗、细滤芯的排水及定期更换，甚至为了节省成本而使用副厂滤芯，在无法达到过滤效果的情况下会使喷油器和高压油泵产生磨损。
张小虎：我很认同，因为我也是一个电喷挖掘机因为燃油质量问题出现发动机故障的受害者。有的流动加油车和一些私人的加油站都是为了多挣钱低价批发劣质燃油以后再以一般燃油的价格卖给我们，所以导致最后受伤的是我们用户，这也是我不倾向电喷挖掘机的重要原因。目前，油品问题不是用户能解决的，这需要国家来提高油品质量，并加强管理，杜绝劣质油上市流通。
F-DIESEL：除油品质量外，您认为用户不认可配置电喷发动机挖掘机的原因还有哪些？
张凯：用户是选择直喷机还是电喷机，除考虑油品之外，还有一些顾虑。油耗：由于单位时间挖掘效率高，单纯看小时油耗，电喷发动机可能高于直喷发动机。维修：直喷发动机配件便宜，维修容易，而电喷发动机不容易维修，且维修成本高，直喷发动机很少更换喷油器，仅需工作10000h校泵，成本低。保养：直喷发动机容易“养活”，保养简单，而电喷发动机保养时间间隔短，需要细心“呵护”才能保障正常使用。使用成本：电喷柴油发动机机粗细滤芯都比直喷柴油发动机贵，甚至还要多1～2道滤芯，增加成本。以某品牌直喷机柴油粗滤芯78元/只、柴油细滤芯78元/只、空气滤芯500元/只，而电喷柴油粗滤芯357元/只、柴油细滤芯378元/只、空气滤芯750元/只。声誉：电喷挖掘机刚推出时出现过大面积的故障，给用户造成了巨大损失，用户望“电”生畏。
耿跃海：如前所述，油品不是问题，问题是主机厂商要尽可能使电喷发动机在挖掘机等工作母机上能获得可靠简便的使用，避免用户不规范使用。
李佳：主机生产企业在推电喷挖掘机时，由于担心价格用户无法接受，因此在推广方面积极性也不高。
（未完待续）(中国工程机械动力部件网)
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