第九章柴油机燃油喷射喷油泵

1、第九章,机械与车辆工程学院,BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY,北京理工大学,柴油机燃油喷射,本章内容（重点章节）,第一节 柴油机喷油泵 第二节 燃油喷射过程 第三节 供、喷油规律 第四节 喷射过程试验与仿真 第五节 异常喷射 第六节 供油系统参数及其影响,第一节 柴油机喷油泵,一.传统喷油泵的缺点（柱塞式、转子分配式） 二. P型泵与单体泵 三.泵喷嘴 四. PT燃油供油系统 五. 高压共轨供油系统,目的与要求： 1. 各种泵的工作原理、特点、优缺点 2. 喷油泵改进、发展的思路,一 传统喷油泵的缺点,供油系统向高喷压、喷油规律可控的方向发展。,传统喷油泵要获得非

2、常高的喷油压力难度很大； 传统喷油泵喷油压力会随n、负荷发生难以控制的变化； 传统喷油泵喷油量随转速的变化趋势差（速度特性）。,柴油机供油系统组成直列柱塞泵,油水分离器,调速器,输油泵,燃油箱,喷油泵,滤清器,高压油管,喷油器,柱塞式喷油泵,滚轮体,柱塞式喷油泵,基本要求： 1.加压； 2.定时、定序、定量 3.均匀、稳定（提前角、油量、规律） 4.快开、快闭,柱塞式喷油泵,加压：靠凸轮推动柱塞快速运动密封精度（配合间隙0.0030.005mm），油基本不可压，油腔、高压油管刚度高、变形小。 定时、定序：主要靠凸轮相位、型线设计,柱塞式喷油泵,柱塞式喷油泵,2.油量调节 改变柱塞与柱塞套筒的相

3、对关系,齿圈齿杆式 拨叉拉杆式,3.均匀性调节 事先调节初始态柱塞与柱塞套筒的相对关系,柱塞式喷油泵,4. 快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）,a. 没有出油阀的情况 b. 希望：供油压力迅速提高、迅速下降。 c. 出油阀工作原理 油腔内压力弹力开压力已经较大； 油腔压力弹力关压力依然大喷油器关闭不可靠二次喷射 软密封的作用：等容出油阀。 d. 等容出油阀结构： 两个密封带（锥面“刚性”；环带“软密封”）,柱塞式喷油泵,4. 快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）,e.等容出油阀的缺点： 易使管内压力太低（不喷油时），压力变化大，变形大，不利于P提高； f.油管内的残余

4、压力： 要保证快开快闭，还要保证关闭可靠：关时，油管内的残余压力不能太高（关闭不可靠、易二次喷射）也不能太低（压力变化大，变形大，不利于P提高） g.高压系统内的压力波： 另一个造成关闭不可靠的原因：高压系统内的压力波（针阀、出油阀落座时），很复杂，很容易叠加出大的压力峰值； h. 解决： 阻尼阀对压力波动有节流、削减作用；等压阀使高压波过，从而保压。,柱塞式喷油泵,要保证高压、开闭快捷、稳定、可靠，应特别关注： 1.系统变形 2.压力波动 3.密封,转子分配泵,1.轴向压缩式分配泵,高压泵头传动机构,1.轴向压缩式分配泵,工作原理 利用平面凸轮推动柱塞；利用柱塞的旋转向多缸分配油,油量控制,

5、油量调节套筒,供油提前角自动调节器,1.轴向压缩式分配泵特点,优点：,体积小、重量轻、润滑条件好，供油均匀，功能齐全、高速性好，易实现电控。,缺点：,泵体内精密摩擦副多，要求柴油清洁度高；加工难。,1=滑片式输油泵 2=转角传感器 3=分配转塞 4=分配套筒 5=油泵 ECU5 6=高压电磁阀 7=喷油起始控制电磁阀 8=正时活塞 9=凸轮环 10=驱动轴,径向压缩式分配泵,1=滑片泵 2=转角传感器 3=高压泵 4=油泵ECU 5=溢流阀 6=燃油供给 7=高压电磁阀,内部油道,1=从膜片腔过来的燃油 2=高压电磁阀 3=径向柱塞高压泵 4=滚子 5=柱塞 6=凸轮环,高压的产生,1=滚子

6、2=高压腔 3=柱塞 4=凸轮环,高压的产生,油量分配过程（机械式）,2.径向压缩式分配泵特点,优点：,凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速； 没有柱塞弹簧，靠离心力回位，适于高速机； 柱塞行程小，磨损小、寿命长 精密件少，零件少，结构紧凑，成本低；尺寸小，重量轻 用进油节流控制油量 无滚动轴承，不用专门润滑 高度通用化、系列化、标准化,缺点：,分配转子、内凸轮等零件要求精度高、加工难、柴油滤清严 ，难以实现高压,二 P型泵与单体泵,普通柱塞泵的喷油压力低60MPa，为什么？,实现高供压的条件： 压缩容积 密封 系统体积变形 （油腔、管路等） 系统刚度 系统压力变化 （容积变化就小）,P型泵,目

7、的：解决柱塞套筒与出油阀座间的泄露、泄压问题。,与普通A型泵的区别： 无侧窗； 套筒上下一体，倒挂，泵体不直接承压 P100MPa以上； P泵调整柱塞套筒均匀性（长圆孔）；调喷油角度的均匀性用加减垫片。,单体泵,目的：提高泵体刚度,1）泵体刚度大 2）高压油管短单体泵泵压100MPa以上（最大可达160180MPa） 3）总体积大，但分开布置对发动机总体积影响不显著,单体泵,电控单体泵,三 泵喷嘴,目的：解决高压油管受压变形问题,电控泵喷嘴,1=油泵柱塞 2=具有线圈和阀针的电磁阀 3=间隔柱塞 4=燃油回流 5=燃油供给 6=作用在喷油嘴处的压力 7=喷油嘴 8=喷油嘴轴针,喷射装置剖面图,

8、1=滚轮摇臂 2=喷射凸轮 3=油泵柱塞 4=柱塞弹簧 5=电磁阀轴针 6=电磁阀 7=回油 8=燃油供给 9=高压腔,燃油进入高压腔,喷射过程 1,1=滚轮摇臂 2=喷射凸轮 3=油泵柱塞 4=电磁阀座 5=电磁阀轴针 6=供油管路 7=喷油嘴轴针 8=高压腔,预喷射开始,喷射过程 2,油嘴轴针阻尼,1=未受缓冲行4 =泄流间隙 2=弹簧腔 5 =液压缓冲 3=喷油器体6 =阻尼活塞,预喷射开始,喷射过程 2.1,1=油泵柱塞 2=电磁阀 3= 阻尼活塞 4=针阀弹簧 5=轴针 6=高压腔,预喷射结束 升高的压力引起阻尼活塞下行，瞬间压力降低.,喷射过程 3,1=油泵柱塞 2= 电磁阀 3=

9、针阀弹簧 4=轴针 5=高压腔,主喷射开始,轴针弹簧的预紧力300 bar 燃油的压力可能达到2050bar,喷射过程 4,1=油泵柱塞 2=电磁阀针阀 3=电磁阀 4=阻尼活塞 5=燃油进油管 6=轴针 7=电磁阀弹簧,主喷射结束,喷射过程 5,泵喷嘴,电控泵喷嘴、电控单体泵等可以控制并得到理想的喷油率。,可控喷油规律,四 PT喷油器,目的： 柱塞与针阀功能合二为一。,PT喷油器,共轨供油系统,高压共轨系统,共轨供油系统The Common Rail System,共轨供油系统The Common Rail System,电液控制喷油器,增压式共轨系统,高压共轨式电控喷射系统的优点,高喷压2

10、00MPa； 喷压独立于发动机转速； 可预喷和后喷，调节喷油率的形状，实现理想喷油规律； 喷油定时和喷油量可控； 喷油特性好、排放、噪声、经济性好； 可靠性好，适应性强，可以在新老发动机上使用。,预喷与噪声,高压共轨式电控喷射系统的问题,（1）主喷射的初期喷射率太高，NOx高。 解决：利用两级阀降低初期喷压，采用预喷。 （2）针阀惯性大，停油时的最后一滴油的压力很低，使C烟及CH排放高。 解决：主喷以后紧接一个后喷。 （3）喷针上持续作用着高压，一旦卡死，油将持续喷入缸内，引起发动机毁坏。 解决：利用两级阀使针阀处不承受高压； 当持续喷油量大于每循环最大喷油量的3倍时，采用限流器切断。,1 = 共管 2 = 自高压泵来的供油 3 = 共管压力传感器 4 = 限压阀 5 = 回油 6 = 流量限制器 7 = 到喷油器的高压管,限流器结构及原理,预喷与多级喷射,除普通可预喷的高压共轨式燃油供给系统外，现正在研究多级喷射的高压共轨系统。 从一次预喷到多级喷射： （1）第一次预喷为了冷起动 （2）第二次为正常预喷 （