柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)綜述

1、柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)綜述摘要：就柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)與工作原理及電控技術(shù)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)與工作原理；電控前言柴油機(jī)是目前世界上熱效率最高、應(yīng)用最廣泛的一種熱力機(jī)械。自魯?shù)婪?#183;狄塞爾發(fā)明柴油機(jī)（壓燃式內(nèi)燃機(jī)）以來(lái)，柴油機(jī)已在汽車(chē)、拖拉機(jī)、船舶等方面取得廣泛的應(yīng)用。而柴油機(jī)的燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)是柴油機(jī)上最重要的、制造與調(diào)節(jié)精度最高的部件之一。如果說(shuō)，柴油機(jī)是上述各種機(jī)械的核心動(dòng)力，那么燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是這個(gè)核心動(dòng)力的“心臟”。 11柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能、要求、組成及分類(lèi)1.1 功能、要求柴油機(jī)是在壓縮行程接近

2、終了時(shí)，將燃油在高壓下噴入氣缸內(nèi)（柴油的蒸發(fā)性差），與壓縮的空氣相混合，并經(jīng)過(guò)一系列的加熱、蒸發(fā)、擴(kuò)散、混合以及氧化過(guò)程而著火，混合氣形成所需的能量很大一部分來(lái)自高壓噴射。工況調(diào)節(jié)則是用改變每循環(huán)噴油量的方式調(diào)節(jié)，而循環(huán)進(jìn)氣量則基本不變。1由于每次噴射要持續(xù)一定的時(shí)間，一般在缸內(nèi)著火時(shí)噴射過(guò)程尚未結(jié)束，故混合氣形成過(guò)程和燃燒是重疊進(jìn)行的，即:邊噴油邊燃燒。因此，每循環(huán)平均的混合氣濃度隨負(fù)荷變化而變化，這種負(fù)荷調(diào)節(jié)方式被稱(chēng)為“質(zhì)調(diào)節(jié)”。為此，柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)基本要求：1） 能產(chǎn)生足夠高的噴射壓力，以保證燃料良好的霧化、混合氣形成與燃燒。2） 對(duì)應(yīng)于柴油機(jī)每一工況（負(fù)荷與相應(yīng)

3、的轉(zhuǎn)速）能精確、及時(shí)的控制每循環(huán)噴入氣缸的噴油量。3） 在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的整個(gè)工況范圍內(nèi)，盡可能保持最佳噴油時(shí)刻、噴油持續(xù)期及理想的噴油規(guī)律。4） 能保證柴油機(jī)安全工作，如防止柴油機(jī)超速與過(guò)熱等現(xiàn)象出現(xiàn)。1歸納以上幾點(diǎn)，就是要求柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)能在質(zhì)量（高壓噴霧與噴油規(guī)律）、數(shù)量（油量精確控制）、時(shí)間（噴油始點(diǎn)與持續(xù)期）、可靠性方面均能滿(mǎn)足與整機(jī)合理匹配的要求，以保證柴油機(jī)在達(dá)到動(dòng)力性能指標(biāo)并保證可靠性的前提下，滿(mǎn)足其在節(jié)能及環(huán)保方面的日益嚴(yán)格的要求。11.2分類(lèi)因此人們?cè)诖罅Ω倪M(jìn)傳統(tǒng)的燃料噴射與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、努力提高其機(jī)械與液力剛度以滿(mǎn)足高壓噴射的同時(shí)，也在不斷致力于研制與開(kāi)發(fā)新型的高壓噴射

4、系統(tǒng)，這就形成了多樣化的柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按產(chǎn)生噴射功率的高壓部分的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分類(lèi)如下：1） 泵管嘴系統(tǒng)；2）泵噴嘴系統(tǒng)；3）蓄壓式（共軌式）系統(tǒng)。2柴油機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2.1泵管嘴系統(tǒng)這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是噴油泵為往復(fù)式柱塞泵，并由凸輪軸來(lái)驅(qū)動(dòng)。噴油泵的每次供油伴隨著一次噴油過(guò)程，因此也可稱(chēng)為“脈動(dòng)式”燃料供給系統(tǒng)。噴油泵與噴油器之間有高壓油管連接。其中，按噴油泵結(jié)構(gòu)及高壓油管連接長(zhǎng)度不同又可分為：2.1.1合成泵系統(tǒng)在這個(gè)系統(tǒng)中，多缸柴油機(jī)各缸供油單元安裝在同一油泵殼體中，構(gòu)成合成式噴油泵，習(xí)慣上也常稱(chēng)為直列式噴油泵（In-line Pump），按照Bosch公司

5、的分類(lèi)又簡(jiǎn)稱(chēng)PE泵（德語(yǔ)含義為油泵本身帶有驅(qū)動(dòng)用的凸輪軸）A型噴油泵的構(gòu)造組成：泵體部分 分泵 油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （一）泵體部分形式：整體式、可分開(kāi)式。（二）分泵的構(gòu)造（以柱塞式噴油泵為例）分泵：每個(gè)氣缸所對(duì)應(yīng)的一套柱塞副、出油閥副等零件組成的高壓泵油機(jī)構(gòu)。分泵組成：高壓油管接頭、 減容體、出油閥彈簧、出油閥副、柱塞副、柱塞彈簧及座、挺桿。一. 柱塞偶件（1）結(jié)構(gòu)柱塞直槽、45°斜槽（兩槽相通）柱塞套徑向油孔（與低壓油腔相通）定位槽精密配合偶件：配合間隙為0.00150.0025mm要求：成對(duì)使用，不能互換。拆裝維修時(shí)要作好記號(hào)。（1） 工作原理一般工作原理：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到凸起部分

6、時(shí)候，凸輪挺柱向柱塞彈簧相反的方向運(yùn)動(dòng)，克服柱塞彈簧的預(yù)緊張力，從而推動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的柱塞將進(jìn)油孔封閉時(shí)，從而使柱塞腔內(nèi)的柴油進(jìn)行壓縮使油壓迅速升高，高壓柴油的壓力作用于出油閥上，當(dāng)高壓柴油的壓力克服出油閥彈簧的預(yù)緊張力時(shí)，出油閥被打開(kāi)，從而使高壓柴油進(jìn)入高壓油管流向噴油器！柱塞上行a.從下止點(diǎn)到柱塞頭部封閉徑向油孔之前。b.從柱塞頭部封閉徑向油孔到柱塞斜槽露出徑向孔之前。c.從柱塞斜槽露出徑向油孔到柱塞上行至上止點(diǎn)。柱塞下行a.從上止點(diǎn)到柱塞斜槽封閉徑向油孔之前。b.從柱塞斜槽封閉徑向孔到柱塞頭部露出徑向油孔之前。c.從柱塞頭部露出徑向油孔到運(yùn)行下止點(diǎn)。（3）油量調(diào)節(jié)供油有效行程：柱塞頂

7、面封閉柱塞套徑向油孔至柱塞斜槽露出徑向油孔前柱塞上移的行程，用hg表示。 hg決定了噴油泵每循環(huán)供油量（g）。調(diào)節(jié)供油量方法：轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞改變hg改變循環(huán)供油量g。 停油：直槽對(duì)準(zhǔn)油孔。二. 出油閥偶件作用：防止燃油倒流，保證供油迅速，停油干脆。出油閥體密封錐面、十字截面、減壓環(huán)帶出油閥座內(nèi)密封錐面、內(nèi)圓柱面出油閥彈簧出油閥工況出油閥上升：減壓環(huán)離座孔前，油管內(nèi)減容增壓，減壓環(huán)離座孔，達(dá)噴油壓力，迅速?lài)娪?。出油閥下落：減壓環(huán)入座孔，切斷油路，防止燃油倒流，保證下次供油迅速。減壓環(huán)落座，管內(nèi)增容減壓，停油干脆，防止二次噴射和滴漏現(xiàn)象。三.減容器作用：減小高壓腔的容積，限制出油閥升程。（三）油量調(diào)節(jié)機(jī)

8、構(gòu)種類(lèi)：撥叉式、齒桿式。撥叉式組成：油量調(diào)節(jié)拉桿、撥叉、調(diào)節(jié)臂。齒桿式組成：油量調(diào)節(jié)齒桿、調(diào)節(jié)齒圈、旋轉(zhuǎn)襯套、凸塊。（四）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)滾輪傳動(dòng)部件：滾輪、長(zhǎng)槽、（墊塊）凸輪軸(按作功順序排列凸輪)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由凸輪軸和滾輪體總成組成。噴油泵凸輪軸是曲軸通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)的，曲軸轉(zhuǎn)兩圈，各缸噴油一次，凸輪軸只需轉(zhuǎn)一圈就噴油一次，二者速比為21。 P型噴油泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2P型噴油泵的工作原理與A型噴油泵基本相同，但在結(jié)構(gòu)上卻脫離了柱塞式噴油泵的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有一些明顯的特點(diǎn)。1.箱形封閉式噴油泵體P型噴油泵采用不開(kāi)側(cè)窗口的箱形封閉式噴油泵體，大大提高了噴油泵體的剛度，可以承受較高的噴油壓力而不發(fā)生變形

9、，以適應(yīng)柴油機(jī)不斷向大功率、高轉(zhuǎn)速?gòu)?qiáng)化的需要。2.吊掛式柱塞套這種結(jié)構(gòu)改善了柱塞套和噴油泵體的受力狀態(tài)。另外，柱塞套內(nèi)孔上端孔徑略大，可防止柱塞在上端卡死。柱塞套內(nèi)孔的中部加工有集油槽，從柱塞偶件間隙泄漏的柴油集中于此槽內(nèi)，經(jīng)回油孔流回噴油泵的低壓油腔。P型噴油泵的柱塞頂部開(kāi)有起動(dòng)槽。當(dāng)柱塞處于起動(dòng)位置時(shí)，此槽與柱塞套油孔相對(duì)，在柱塞上移到起動(dòng)槽的下邊緣封閉油孔時(shí)開(kāi)始供油。由于起動(dòng)槽的下邊緣低于柱塞頂面，因此供油遲后，供油提前角減小。這時(shí)氣缸溫度較高，柴油噴入氣缸容易著火燃燒，有利于柴油機(jī)低溫起動(dòng)。3.鋼球式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)P型噴油泵的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)移動(dòng)調(diào)節(jié)拉桿，通過(guò)鋼球帶動(dòng)控制套筒使柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，從而

10、改變供油量。這種油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，配合間隙小。4.壓力潤(rùn)滑利用柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)主油道內(nèi)的機(jī)油對(duì)各潤(rùn)滑部位施行壓力式潤(rùn)滑。P型泵各缸供油提前角或供油間隔角是利用在柱塞套凸緣下面增減調(diào)節(jié)墊片的方法來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。調(diào)勻各缸供油量則通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞套來(lái)實(shí)現(xiàn)。柱塞套凸緣上的螺栓孔是長(zhǎng)圓孔，擰松緊固螺栓，柱塞套可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)10°左右。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞套時(shí)，改變了柱塞套油孔與柱塞的相對(duì)位置，從而改變了柱塞的有效行程，即改變了循環(huán)供油量。 四、噴油提前器噴油提前器實(shí)際上是噴油泵供油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。供油提前角對(duì)柴油機(jī)性能有很大的影響，供油提前角過(guò)大或過(guò)小均使柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性惡化。為了保證柴

11、油機(jī)有良好的使用性能，必須在最佳供油提前角下工作。當(dāng)轉(zhuǎn)速和供油量一定時(shí)，能獲得最大功率和最小燃油消耗率的供油時(shí)刻，稱(chēng)為最佳供油提前角。最佳供油提前角隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷而變化，轉(zhuǎn)速越高，負(fù)荷越大，最佳供油提前角也越大?，F(xiàn)代汽車(chē)柴油機(jī)都裝有噴油提前器。這樣，當(dāng)柴油機(jī)工況發(fā)生變化時(shí)，才能自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，使噴油泵始終保持最佳供油時(shí)刻。目前廣為應(yīng)用的機(jī)械離心式自動(dòng)噴油提前器，只能響應(yīng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化進(jìn)行供油提前角的自動(dòng)調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)形式雖有多種，但工作原理卻基本相同。噴油提前器的調(diào)節(jié)范圍為0°10°。22.1.2分配泵系統(tǒng)在分配泵系統(tǒng)，采用一個(gè)或少量柱塞實(shí)現(xiàn)對(duì)多缸柴油機(jī)各缸的供油，因此

12、噴油泵體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，主要用于小型高速車(chē)用柴油機(jī)，特別是轎車(chē)柴油機(jī)中。分配泵又分為軸向柱塞式與徑向柱塞式兩種。1分配泵與柱塞式噴油泵相比，有許多特點(diǎn)：1)分配泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件少，體積小，質(zhì)量輕，使用中故障少，容易維修。2)分配泵精密偶件加工精度高，供油均勻性好，因此不需要進(jìn)行各缸供油量和供油定時(shí)的調(diào)節(jié)。3)分配泵的運(yùn)動(dòng)件靠噴油泵體內(nèi)的柴油進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，因此，對(duì)柴油的清潔度要求很高。4)分配泵凸輪的升程小，有利于提高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。2下圖為軸向柱塞分配泵（簡(jiǎn)稱(chēng)VE泵）的構(gòu)造1、結(jié)構(gòu)： VE型分配泵由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、二級(jí)滑片式輸油泵、高壓分配泵頭和電磁式斷油閥等部分組成。此外，機(jī)械式調(diào)速器和液壓

13、式噴油提前器也安裝在分配泵體內(nèi)。2驅(qū)動(dòng)軸由柴油機(jī)曲軸定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)二級(jí)滑片式輸油泵工作，并通過(guò)調(diào)速器驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)調(diào)速器軸旋轉(zhuǎn)。在驅(qū)動(dòng)軸的右端通過(guò)聯(lián)軸器與平面凸輪盤(pán)連接，利用平面凸輪盤(pán)上的傳動(dòng)銷(xiāo)帶動(dòng)分配柱塞。柱塞彈簧將分配柱塞壓緊在平面凸輪盤(pán)上，并使平面凸輪盤(pán)壓緊滾輪。滾輪軸嵌入靜止不動(dòng)的滾輪架上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，平面凸輪盤(pán)與分配柱塞同步旋轉(zhuǎn)，而且在滾輪、平面凸輪和柱塞彈簧的共同作用下，凸輪盤(pán)還帶動(dòng)分配柱塞在柱塞套內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)使柴油增壓，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行柴油分配。2凸輪盤(pán)上平面凸輪的數(shù)目與柴油機(jī)氣缸數(shù)相同。在分配柱塞的中心加工有中心油孔，其右端與柱塞腔相通，而左端與泄油孔相通。分

14、配柱塞上還加工有燃油分配孔、壓力平衡槽和數(shù)目與氣缸數(shù)相同的進(jìn)油槽。柱塞套上有一個(gè)進(jìn)油孔和數(shù)目與氣缸數(shù)相同的分配油道，每個(gè)分配油道都連接一個(gè)出油閥和一個(gè)噴油器。2(二)VE型分配泵工作過(guò)程(三)電磁式斷油閥VE型分配泵裝有電磁式斷油閥，其電路和工作原理。起動(dòng)時(shí)，將起動(dòng)開(kāi)關(guān)旋至ST位置，這時(shí)來(lái)自蓄電池的電流直接流過(guò)電磁線圈，產(chǎn)生的電磁力壓縮回位彈簧，將閥門(mén)吸起，進(jìn)油孔開(kāi)啟。柴油機(jī)起動(dòng)之后，將起動(dòng)開(kāi)關(guān)旋至ON位置，這時(shí)電流經(jīng)電阻流過(guò)電磁線圈，電流減小，但由于有油壓的作用，閥門(mén)仍然保持開(kāi)啟。當(dāng)柴油機(jī)停機(jī)時(shí)，將起動(dòng)開(kāi)關(guān)旋至OFF位置，這時(shí)電路斷開(kāi)，閥門(mén)在復(fù)位彈簧的作用下關(guān)閉，從而切斷油路，停止供油。(四

15、)液壓式噴油提前器在VE型分配式噴油泵體的下部安裝有液壓式噴油提前器。在噴油提前器殼體內(nèi)裝有活塞，活塞左端與二級(jí)滑片式輸油泵的入口相通，并有彈簧壓在活塞上?；钊叶伺c噴油泵體內(nèi)腔相通，其壓力等于二級(jí)滑片式輸油泵的出口壓力。當(dāng)柴油機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作用在活塞左、右端的力相等，活塞處于某一平衡位置。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，二級(jí)滑片式輸油泵的出口壓力增大，作用于活塞右端的力隨之增加，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，并通過(guò)連接銷(xiāo)和傳力銷(xiāo)帶動(dòng)滾輪架繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，直至活塞兩端的力重新達(dá)到平衡為止。滾輪架的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與平面凸輪盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向正好相反，使平面凸輪提前一定角度與滾輪接觸，供油相應(yīng)提前，即供油提前角增大

16、。反之，若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低，則二級(jí)滑片式輸油泵的出口壓力也隨之降低，作用于活塞右端的力減小，活塞向右移動(dòng)，并帶動(dòng)滾輪架向著平面凸輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)的同一方向轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，使供油提前角減小。(二)DPA型分配泵工作過(guò)程1.進(jìn)油過(guò)程經(jīng)過(guò)柴油濾清器過(guò)濾后的清潔柴油被二級(jí)滑片式輸油泵泵入分配套筒的軸向油孔，由此進(jìn)入分配轉(zhuǎn)子的環(huán)形油槽，再經(jīng)油量控制閥到達(dá)分配套筒進(jìn)油孔。當(dāng)分配轉(zhuǎn)子進(jìn)油孔中的任何一個(gè)旋轉(zhuǎn)到與分配套筒進(jìn)油孔對(duì)準(zhǔn)時(shí)，柴油便進(jìn)入中心油孔和柱塞孔內(nèi)，完成進(jìn)油過(guò)程。2.壓油過(guò)程當(dāng)分配轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一定角度后，滾柱滾上內(nèi)凸輪并到達(dá)凸輪的頂端。在這段時(shí)間內(nèi)，對(duì)置的兩個(gè)柱塞一齊內(nèi)移，柱塞孔內(nèi)的柴油被增壓。與此同時(shí)，分配孔

17、恰與分配套筒出油孔中的一個(gè)相通，高壓柴油由此供向噴油器。3.停油過(guò)程當(dāng)分配轉(zhuǎn)子從內(nèi)凸輪頂端滾下時(shí)，柱塞在離心力和油壓的作用下向外移動(dòng)，柱塞孔的容積增大，油壓迅速下降，噴油器停止噴油。4.最大供油量的調(diào)節(jié)DPA型分配泵每循環(huán)的最大供油量靠改變柱塞行程來(lái)調(diào)節(jié)。柱塞行程越大，最大供油量也越大。但是，供油終點(diǎn)取決于內(nèi)凸輪的最高點(diǎn)是不能改變的。因此，改變柱塞行程只能改變供油始點(diǎn)。由于滾柱座兩端的凸耳嵌入前后控制板的偏心弧形槽內(nèi)，因此滾柱座及滾柱的移動(dòng)受到弧形槽外邊緣的限制。當(dāng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)前后控制板時(shí)，偏心弧形槽距中心較近的一段弧與滾柱座凸耳接觸，這時(shí)供油始點(diǎn)遲后，柱塞行程減小，供油量較少；相反，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

18、前后控制板，這時(shí)滾柱座凸耳與距中心較遠(yuǎn)的一段偏心圓弧接觸，供油始點(diǎn)提前，柱塞行程增大，供油量相應(yīng)增多。5.油量控制閥油量控制閥的功用是在循環(huán)最大供油量調(diào)整一定的情況下，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，用改變油量控制閥通過(guò)斷面來(lái)控制供油量。油量控制閥由調(diào)速器操縱?？刂崎y體上加工有直槽，與分配套筒進(jìn)油孔相通。當(dāng)調(diào)速器拉動(dòng)拉桿銷(xiāo)釘時(shí)，油量控制閥左右轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變了柴油的通過(guò)面積，即改變了供油量。2.1.3單體泵系統(tǒng)單體泵（簡(jiǎn)稱(chēng)PF泵，德語(yǔ)含義為外源驅(qū)動(dòng)泵）系統(tǒng)中每缸配一個(gè)噴油泵，這時(shí)油泵本身沒(méi)有像合成泵那樣的凸輪軸，其滾輪挺住與柱塞由柴油機(jī)配氣凸輪軸上相應(yīng)的油泵凸輪來(lái)推動(dòng)。1另外，單體泵由于是一缸一泵，油泵可

19、以布置在離相應(yīng)氣缸不遠(yuǎn)的地方（可以裝在機(jī)體上，也可裝在氣缸蓋上），可以縮短高壓油管長(zhǎng)度，增大整個(gè)系統(tǒng)的“液力剛度”。因此，近年來(lái)在一部分貨車(chē)上也采用了電控單體泵-短管-噴油嘴的燃料供給系統(tǒng)，并定義為UPS系統(tǒng)（Unit Pump System）。12.電控單體泵結(jié)構(gòu)及工作原理4電控單體泵結(jié)構(gòu)如圖2所示。電控單體泵安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上,由發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣凸輪軸上的噴射凸輪通過(guò)挺柱總成驅(qū)動(dòng)柱塞,挺柱壓縮柱塞彈簧。凸輪上行過(guò)程,壓縮柱塞彈簧,凸輪下行過(guò)程,柱塞彈簧釋放,凸輪連續(xù)旋轉(zhuǎn),使柱塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在不通電的情況下,電磁閥是打開(kāi)的。其工作原理如下:(1)凸輪在基圓位置時(shí),柱塞位于下止點(diǎn),高壓腔與低壓

20、腔中的燃油壓力相等。(2)壓縮供油。凸輪軸旋轉(zhuǎn),凸輪通過(guò)挺柱壓縮柱塞向上運(yùn)動(dòng),只有在ECU使電磁閥通電并關(guān)閉以后,高壓區(qū)才能形成壓力。高壓腔中的燃油在柱塞壓縮下產(chǎn)生高壓。泵端燃油壓力可達(dá)1·6×108Pa。(3)噴射。高壓燃油在高壓油管中傳遞,并在到達(dá)噴油嘴時(shí)壓力繼續(xù)提升,約在2·2×107Pa的壓力時(shí)噴嘴打開(kāi),燃油噴入到燃燒室中。噴射壓力達(dá)到1·8×108Pa。(4)噴射結(jié)束。在ECU使電磁閥斷電并打開(kāi)以后,高壓油腔與低壓油腔相通,高壓油腔及噴嘴壓力也大大下降,噴嘴落座,噴射過(guò)程結(jié)束。在柱塞的下一次運(yùn)動(dòng)中,將重新開(kāi)始新的過(guò)程。當(dāng)電磁

21、閥打開(kāi)時(shí),允許在進(jìn)油行程把燃油吸入油泵的油缸,在供油行程經(jīng)原路排回去。電控單體泵的控制方式是時(shí)間控制,無(wú)需在噴油正時(shí)與曲軸位置之間有直接的連接。噴油起始點(diǎn)必須與精確規(guī)定的活塞或曲軸位置相對(duì)應(yīng),它是靠在曲軸上裝一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)子,同時(shí)在凸輪軸上裝有與各缸噴射同步的脈沖信號(hào)發(fā)生器來(lái)完成的。噴射過(guò)程的閉環(huán)控制是按嚴(yán)格規(guī)定的相互關(guān)系存貯于電子控制單元中的程序進(jìn)行的。裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的電子控制單元控制著單體泵的電磁閥。電子控制單元應(yīng)用數(shù)字技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè),并處理各種輸入的傳感器信號(hào)。2.2泵噴嘴系統(tǒng)在這個(gè)系統(tǒng)中，由于將噴油泵與噴油器合為一體，因此也稱(chēng)為UIS系統(tǒng)（Unit Injector System）。由于完全省去

22、了高壓油管，大大增加了整個(gè)系統(tǒng)高壓部分的“液力剛度”，因此成為目前柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)中噴油壓力水平最高（達(dá)200220MPa）的結(jié)構(gòu)形式。11泵噴嘴的結(jié)構(gòu)組成泵噴嘴,就是噴油泵、控制單元和噴嘴組合在一起(如圖1),它集成在缸蓋上,每個(gè)缸都有一個(gè)。由于無(wú)高壓油管,所以可消除長(zhǎng)的高壓油管中壓力波和燃油壓縮的影響,高壓容積大大減少,因此可產(chǎn)生所需的高噴射壓力。控制單元精確控制噴嘴電磁閥激活時(shí)刻和激活時(shí)間的長(zhǎng)短,從而精確調(diào)節(jié)泵噴嘴的噴射始點(diǎn)和噴射量。噴射凸輪有一個(gè)陡峭上升面和一個(gè)平滑下降面,當(dāng)噴射凸輪轉(zhuǎn)到陡峭上升面與搖臂接觸時(shí),泵活塞被高速向下壓并迅速獲得一個(gè)高噴射壓力;當(dāng)噴射凸輪轉(zhuǎn)到平滑下降面與搖臂

23、接觸時(shí),泵活塞緩慢和平穩(wěn)的上下移動(dòng),允許無(wú)氣泡的燃油流入泵噴嘴的高壓腔。3工作過(guò)程3.1高壓腔充注燃油階段泵活塞在活塞彈簧壓力作用下向上移動(dòng),這樣使高壓腔內(nèi)容積擴(kuò)大。噴嘴電磁閥不動(dòng)作,電磁閥針閥處于靜止位置,供油管到高壓腔的通道打開(kāi),供油管內(nèi)的油壓使燃油流入高壓腔。3.2預(yù)噴射循環(huán)階段3. 2. 1預(yù)噴射循環(huán)開(kāi)始噴射凸輪通過(guò)滾柱式搖臂將泵活塞壓下,將高壓腔內(nèi)的燃油排出到供油管。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)激活噴嘴電磁閥來(lái)啟動(dòng)噴射循環(huán),在此過(guò)程,電磁閥針閥被壓入到閥座內(nèi),關(guān)閉高壓腔到供油管的通道,高壓腔內(nèi)開(kāi)始產(chǎn)生壓力。當(dāng)壓力達(dá)到18MPa時(shí),壓力高于噴射彈簧壓力,噴射針閥上升,預(yù)噴射循環(huán)開(kāi)始。噴嘴針閥阻尼

24、:在預(yù)噴射循環(huán),噴嘴針閥行程被液力“阻尼墊”阻尼。因此,可以準(zhǔn)確測(cè)量噴射量。在前1 /3沖程,噴嘴針閥無(wú)阻尼打開(kāi),將預(yù)噴射油量噴入燃燒室。當(dāng)緩沖塞堵住噴嘴殼體的內(nèi)孔時(shí),針閥上部的燃油只能通過(guò)泄油間隙排入噴嘴彈簧室,從而形成一液力阻尼墊,限定預(yù)噴射循環(huán)的針閥行程,如圖3示。圖3噴嘴針閥阻尼Fig. 3 Spray Nozzle P in Valve Damping3. 2. 2預(yù)噴射循環(huán)結(jié)束噴嘴針閥打開(kāi)后,預(yù)噴射立即結(jié)束。上升的壓力使收縮活塞下移,使高壓腔內(nèi)容積擴(kuò)大。于是,壓力瞬時(shí)下降,噴嘴針閥關(guān)閉。此時(shí),預(yù)噴射結(jié)束。收縮活塞的下移增加了噴嘴彈簧的壓緊程度。在接下來(lái)的主噴射循環(huán),若想再次打開(kāi)針閥

25、,油壓必須比預(yù)噴射過(guò)程中的油壓高。3.3主噴射循環(huán)階段噴嘴針閥關(guān)閉后短時(shí)間內(nèi),高壓腔內(nèi)壓力立即重新上升。噴嘴電磁閥仍然關(guān)閉,泵活塞下移。約30 MPa時(shí),燃油壓力高于噴嘴彈簧作用力,噴嘴針閥再次上升,主噴油開(kāi)始。壓力上升到205 MPa時(shí),進(jìn)入高壓腔的燃油多于經(jīng)噴孔噴出的燃油。為適應(yīng)柴油機(jī)不同工況對(duì)可燃混合氣濃度的要求,泵噴嘴的噴油壓力和噴油量隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而變化。3.4主噴射循環(huán)結(jié)束當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元停止激活噴嘴電磁閥后,電磁閥彈簧打開(kāi)電磁閥針閥,燃油被泵活塞排出到供油管,壓力下降。噴嘴針閥關(guān)閉,噴嘴彈簧將旁通活塞壓回到初始位置。主噴射循環(huán)結(jié)束。2.3蓄壓式（共軌式）系統(tǒng)電控共軌式燃油噴

26、射系統(tǒng)的特點(diǎn)電控共軌式噴油系統(tǒng)是一種新型的柴油機(jī)電控噴油技術(shù)，與傳統(tǒng)的泵一管一嘴脈動(dòng)供油形式不同，采用一個(gè)可將低壓燃油加壓為高壓燃油的高壓油泵，以一定的速比連續(xù)將高壓燃油輸送到共軌內(nèi)，高壓燃油再由共軌送入各缸噴油器。這種系統(tǒng)中，高壓油泵并不直接控制噴油，僅僅是向共軌供油以維持所需要的共軌壓力，通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力控制噴射壓力，采用壓力一時(shí)間式燃油計(jì)量原理，用高速電磁閥控制噴油過(guò)程。噴油壓力、噴油量和噴油定時(shí)由電控單元(ECU)靈活控制。這種系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):1)可實(shí)現(xiàn)高壓噴射，噴射壓力可比一般直列泵系統(tǒng)高出一倍，最高達(dá)200MPa。2)噴射壓力獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速、低負(fù)荷性能。

27、3)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射，調(diào)節(jié)噴油速率形狀，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律，為優(yōu)化柴油機(jī)噴油規(guī)律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段。4)噴油定時(shí)和噴油量可自由選定。5)具有良好的噴射特性，可優(yōu)化燃燒過(guò)程，使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗、煙度、噪聲及排放等性能指標(biāo)得到明顯改善，并有利于改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，適應(yīng)性強(qiáng)，易于匹配，市場(chǎng)前景好。52.3.1高壓供油泵的結(jié)構(gòu)及工作原理作用高壓供油泵的主要作用是將低壓燃油加壓成高壓燃油，并將高壓燃油供入共軌管。供入共軌管的油量大小通過(guò)高壓供油泵內(nèi)的壓力控制閥來(lái)調(diào)節(jié)，也叫PCV閥，它根據(jù)電控單元ECU送來(lái)的電信號(hào)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻開(kāi)啟和關(guān)閉，從而控制供入共軌管的高壓燃油。高壓

28、供油泵的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的直列泵相似，通過(guò)凸輪和柱塞機(jī)構(gòu)使燃油增壓，各柱塞上方有控制閥。凸輪有單作用型、雙作用型、三作用型及四作用型等多種。這里是三作用型凸輪結(jié)構(gòu)。采用三作用型凸輪，可使柱塞單元較少到1/3，向共軌中供油的頻率和噴油頻率相同，這樣可使共軌中的壓力平穩(wěn)。此供油泵的最大循環(huán)供油量為600mnI3。供油泵的工作原理如上圖所示:當(dāng)柱塞下行時(shí)，裝在油泵頂端的供油量控制閥打開(kāi)，低壓燃油經(jīng)PCV閥流入柱塞腔;當(dāng)柱塞上行，但控制閥中并未通電，控制閥仍處于開(kāi)啟狀態(tài)，吸進(jìn)的低壓燃油并沒(méi)有被加壓，而是又流回低壓腔。當(dāng)滿(mǎn)足噴油量定時(shí)時(shí)，ECU向控制閥通電，PCV閥關(guān)閉，低壓回路被截?cái)啵闲?，吸進(jìn)的低壓燃

29、油被加壓后流入共軌管。顯然控制閥關(guān)閉后的柱塞行程與供油量對(duì)應(yīng)。如果使控制閥的開(kāi)啟時(shí)間改變，實(shí)際上是柱塞的預(yù)行程改變，則可以改變供油量，從而實(shí)現(xiàn)了共軌內(nèi)燃油的壓力的控制和調(diào)節(jié)。當(dāng)凸輪達(dá)到最大升程后，柱塞就開(kāi)始下行，柱塞腔內(nèi)的壓力開(kāi)始降低，這時(shí)出油閥關(guān)閉，壓油停止，控制閥處于斷電狀態(tài)，控制閥開(kāi)啟，低壓燃油將被吸入柱塞腔內(nèi)，即恢復(fù)到狀態(tài)。圖2.3高壓供油泵的工作過(guò)程Fig.2.3WokrpocressoftheHihg一PerssuerBump其中的供油量控制閥，也叫壓力控制閥(PCV)，是一個(gè)二位二通的常開(kāi)式高速電磁開(kāi)關(guān)閥，控制此閥的關(guān)閉時(shí)刻與關(guān)閉時(shí)間長(zhǎng)短，就實(shí)現(xiàn)了高壓油泵單個(gè)柱塞的單個(gè)行程的供油

30、量大小的調(diào)節(jié)，從而調(diào)整共軌內(nèi)的燃油壓力。因此，控制與調(diào)節(jié)此電磁閥，是噴油壓力調(diào)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)。53噴油器的結(jié)構(gòu)原理噴油器是柴油機(jī)燃油供給系中實(shí)現(xiàn)燃油噴射的重要部件，其功用是根據(jù)柴油機(jī)混合氣形成的特點(diǎn)，將燃油霧化成細(xì)微的油滴，并將其噴射到燃燒室特定的部位。噴油器應(yīng)滿(mǎn)足不同類(lèi)型的燃燒室對(duì)噴霧特性的要求。一般說(shuō)來(lái)，噴注應(yīng)有一定的貫穿距離和噴霧錐角，以及良好的霧化質(zhì)量，而且在噴油結(jié)束時(shí)不發(fā)生滴漏現(xiàn)象。汽車(chē)柴油機(jī)廣泛采用閉式噴油器。這種噴油器主要由噴油器體、調(diào)壓裝置及噴油嘴等部分組成。閉式噴油器的噴油嘴是由針閥和針閥體組成的一對(duì)精密偶件，其配合間隙僅為0.0020.004mm。為此，在精加工之后，尚需配對(duì)

31、研磨，故在使用中不能互換。一般針閥由熱穩(wěn)定性好的高速鋼制造，而針閥體則采用耐沖擊的優(yōu)質(zhì)合金鋼。根據(jù)噴油嘴結(jié)構(gòu)形式的不同，閉式噴油器又可分為孔式噴油器和軸針式噴油器兩種，分別用于不同類(lèi)型的燃燒室。(如下左圖)一、孔式噴油器 1.孔式噴油器結(jié)構(gòu)孔式噴油器用于直噴式燃燒室柴油機(jī)上?？资絿娪推鞯膰娪妥祛^部加工有1個(gè)或多個(gè)噴孔，有1個(gè)噴孔的稱(chēng)單孔噴油器，有兩個(gè)噴孔的稱(chēng)雙孔噴油器，有3個(gè)以上噴孔的稱(chēng)多孔噴油器。一般噴孔數(shù)目為17個(gè)，噴孔直徑為0.20.5mm。噴孔直徑不宜過(guò)小，否則既不易加工，又在使用中容易被積炭堵塞。(如上右圖) 2二、軸針式噴油器軸針式噴油器與孔式噴油器的工作原理相同，結(jié)構(gòu)相似，只是噴

32、油嘴頭部的結(jié)構(gòu)不同而已。在軸針式噴油器中，針閥密封錐面以下有一段軸針，它穿過(guò)針閥體上的噴孔且稍突出于針閥體之外，使噴孔呈圓環(huán)形。因此，軸針式噴油器的噴注是空心的。軸針可以制成圓柱形或截錐形。圓柱形軸針其噴注的噴霧錐角較小，而截錐形軸針其噴注的噴霧錐角較大。因此，軸針制成不同形狀，可以得到不同形狀的噴注，以適應(yīng)不同形狀燃燒室的需要。噴油器的一般結(jié)構(gòu)如圖l所示，它由針閥、銜鐵、電磁線圈、復(fù)位彈簧、噴油器體、進(jìn)油口、濾網(wǎng)、電線接插器等組成。噴油量取決于電磁線圈的通電時(shí)間、噴油口的截面積、針閥的行程及燃油壓力。電磁線圈的通電時(shí)間越長(zhǎng)，燃油噴射量越大。但如果通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)整個(gè)噴油周期，就會(huì)出現(xiàn)連續(xù)噴

33、射，影響噴油量的控制，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。噴油口的截面積越大，同一通電時(shí)一間內(nèi)噴油器的噴油量越大。但噴油口截面積過(guò)大，易出現(xiàn)低速供油不均，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等現(xiàn)象。同樣條件下燃油的壓力越大，噴油器的噴油量越大，但增加燃油壓力勢(shì)必要提高對(duì)輸油泵和燃油油路系統(tǒng)的要求。一、噴油器的種類(lèi)1.根據(jù)電磁線圈的阻值不同，可分為低阻噴油器和高阻噴油器低阻噴油器是指電磁線圈的電阻值為2一3歐的噴油器，它采用的電磁線圈匝數(shù)較少，導(dǎo)線直徑較粗。較少的線圈匝數(shù)，減少了電感，加快了電磁線圈的磁化。因此噴油器具有良好的響應(yīng)性。高阻噴油器是指電磁線圈電阻值為13一16歐的噴油器，它采用的電磁線圈匝數(shù)較多，導(dǎo)線直徑較細(xì)。

34、高阻噴油器安裝在車(chē)輛上不需串接附加電阻，使用成本較低，但響應(yīng)性較差，只適用于三組噴射式和分缸噴射式的燃油噴射系統(tǒng)，而不適用于兩組式燃油噴射系統(tǒng)。高阻的電磁線圈在工作過(guò)程中要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此在控制回路中需設(shè)計(jì)消弧電路。為區(qū)別高阻噴油器和低阻噴油器，電線接插件采用了不同顏色或形狀。2.根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式不同，可分為電壓驅(qū)動(dòng)式和電流驅(qū)動(dòng)式噴油器電壓驅(qū)動(dòng)式適用于串有附加電阻的低阻噴油器和高阻噴油器。低阻噴油器串入附加電阻目的是減少?lài)娪推麟姶啪€圈的匝數(shù)，加粗導(dǎo)線直徑，改善電流的通過(guò)狀況，加快電磁線圈的磁化，提高柱塞的響應(yīng)性。串入附加電阻，還可防止電磁線圈中的電流過(guò)大，減少電磁線圈發(fā)熱量，延長(zhǎng)使用壽命。電流

35、驅(qū)動(dòng)式適用于低阻噴油器，且_不需要連接附加電阻。噴油器電磁線圈中的電流受電子控制單元(ECU)控制，吸引柱塞時(shí)采用較大的電流，以提高噴油器的響應(yīng)特性。而在保持柱塞被吸引狀態(tài)時(shí)，因所需要的電流很小，采用較小的電流，以減少電磁線圈的發(fā)熱。與電壓驅(qū)動(dòng)式相比，電流驅(qū)動(dòng)式耗電較少。3.根據(jù)供油位置不同，分下部供油式和上部供油式噴油器上部供油式噴油器，進(jìn)油口在噴油器的上部。工作時(shí)燃油從噴油器的上端流過(guò)噴油器體內(nèi)，從下部噴口噴出。這種形式可以將電磁線圈工作時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，降低噴油器的工作溫度，提高噴油器的使用壽命。下部供油式噴油器，進(jìn)油口在噴油器下部的側(cè)面。它是從噴油器的下部供給燃油的，所以稱(chēng)之為下部供油

36、式噴油器。這種噴油器多用于單點(diǎn)式燃油噴射裝置。4.根據(jù)噴油器的控制方式不同，可分同時(shí)噴射式、分組噴射式和分缸噴射式三種(1)同時(shí)噴射式同時(shí)噴射是指各噴油器噴射燃油的時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)的各行程無(wú)關(guān)，全部噴油器同時(shí)動(dòng)作。采用這種方式時(shí)，不是把發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的燃油一次噴射完畢，而是把一工作循環(huán)所需要的燃油分兩次噴入進(jìn)氣管內(nèi)。采用同時(shí)噴射方式時(shí)一，對(duì)不是處于進(jìn)氣行程的氣缸來(lái)說(shuō)，已噴射到進(jìn)氣歧管的燃油，就暫時(shí)貯存在進(jìn)氣歧管中，直到進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，才被吸進(jìn)氣缸。(2)分組噴射式分組噴射就是把所有的噴油器分為兩組或三組，按組.別噴射燃油。兩組噴射時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)360“各組輪換噴射一次;三組噴射時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)240“各組輪換噴射

37、一次。(3)分缸噴射式分缸噴射是各缸噴油器非同步進(jìn)行噴射，也稱(chēng)為程序獨(dú)立式噴射。各缸的噴油器按發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)在各缸進(jìn)氣行程前準(zhǔn)時(shí)地將燃油噴入進(jìn)氣管內(nèi)。就象火花塞的點(diǎn)火一樣，曲軸轉(zhuǎn)兩圈噴油器工作一次。最近，有些發(fā)動(dòng)機(jī)采用了多種控制方式的組合方法進(jìn)行控制。例如低轉(zhuǎn)速區(qū)為分缸噴射，而高轉(zhuǎn)速區(qū)轉(zhuǎn)換到同時(shí)噴射。也有的采用了分組噴射和同時(shí)噴射的組合。其目的是為了控制更精確，以改善工作性能和提高經(jīng)濟(jì)性。5.根據(jù)噴孔數(shù)量不同可分為單孔噴油器和雙孔噴油器單孔噴油器，在噴油器的下部只有一個(gè)噴孔。有軸針式和孔式兩不中。雙孔噴油器，噴油孔的頂端是“八”少參結(jié)構(gòu)，通常用在雙進(jìn)氣門(mén)，一個(gè)氣缸有兩個(gè)進(jìn)氣管的發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用這種噴油器可向各進(jìn)氣管均勻地噴射燃油。64調(diào)速器的結(jié)構(gòu)原理調(diào)速器的功用調(diào)速器是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在很小的范圍內(nèi)變化的裝置。調(diào)速器的型式柴油機(jī)調(diào)速器按工作原理的不同可分為：氣動(dòng)式、機(jī)械離心式、液壓式、電子式和復(fù)合式調(diào)速器。機(jī)械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作可靠，性能良好。按調(diào)速器其作用的轉(zhuǎn)速范圍來(lái)分：有單極式、兩級(jí)式和全