柴油发动机燃油喷射装置详解

发布日期:2018-09-21 06:53

柴油发动机燃油喷射系统,从机械式到现在的电子控制式,其结构和工作原理也都各不相同,就喷油嘴来说,分为被动式和主动式两种,喷油泵的蓄能形式进过了几代改进,出现了较大的不同。下面几张图简单画出了最为常见的几种燃油喷射系统。

上面的图画了几种常见的燃油喷射系统,其实就喷油嘴来说,分为被动式和主动式两种,主要是油泵的差别。那么我们最常见的燃油喷射系统又哪些?其基本工作原理是什么呢?

燃油喷射装置可以看作为发动机的心脏,发动机的好坏,燃油是否被作为燃料完全燃烧,和燃油是否能被很好的雾化、喷射时间、喷射量有着很大关系,而这很大一部分取决于燃油喷射装置,从直列泵到现在的高压共轨技术的应用,我们不难看出,柴油发动机在进步的同时,燃油喷射系统也在发生着变化。

柴油机对燃油喷射系统的基本要求

不管是直列泵、分配泵...还是高压共轨,在发动机上起的作用都差不多,发动机燃油喷射装置最基本功能主要包括将燃油加压、调节每次的喷油量和喷油时间、将被加压后的燃油合理的分配到各个气缸当中并使之在燃烧室雾化。

1.自由控制喷油压力

燃油能不能在燃烧室中很好的燃烧,和燃油喷入燃烧室的雾化程度有关,要达到更好的雾化效果,必须需要更高的喷油压力。在靠凸轮驱动的机械式燃油喷射系统中,凸轮的形状等因素决定着喷油压力,并且压力是在一个固定的范围内——自生产出来是什么样就一直恒定不变。

人们按照自己的愿望该改变喷油压力几乎是不可能的事情。只有在电子控制的共轨燃油喷射系统中,才能做到相对的自由控制喷油压力。

2.自由控制喷油时间

在传统的泵-管-喷系统中,由于采用了一定长度的高压油管,在喷油泵端对燃油加压的压力波传递到喷油嘴端的过程是一个非常复杂的过程,人们没有办法加以有效的控制,一般都是凭借经验,通过参数组合,最后由实验决定喷油时间。

柴油欧三喷油器工作原理

在传统的机械式燃油系统中,一般是采用提前器控制喷油时间。在第二代和第三代电控喷油系统中,采用高速电磁阀之后,才真正实现了自由控制喷油时间。

3.自由控制喷油率

喷油率形状决定着柴油机的燃烧过程质量,决定着柴油机的经济型、工作柔和性和排放指标等。在传统的机械式燃油系统中,燃油喷射率是无法控制的,在时间控制式电控燃油系统中可以比较方便的控制喷油率。在共轨系统中,可以方便的实现预喷射、多段喷射。

4.精确控制每循环喷油量

根据发动机的实际运行工况和当时的外界环境条件精确控制每循环喷油量。在机械式燃油系统中,由机械式调速器控制喷油量,这种系统的控制精度不能满足当代柴油机的要求。柴油机中每循环的喷油量不仅取决于外界负荷、而且和发动机的工作环境以及工作条件有关。如环境温度、湿度。

采用直列泵的燃油喷射装置

采用直列泵的燃油喷射装置主要由喷油泵、提前器、调速器、喷油器、输油泵、高压油管、滤清器、回油管和油箱组成,其体积较大、每个分泵对应一个气缸,分泵和对应的气缸之间通过高压油管连接,喷油器利用柴油压力被动喷油。

直列泵多采用机械离心式调速器,其优点是可靠性较好,但是相对精确度较差。在直列泵喷油系统中,每个供油单元对应一个气缸,即发动机有几个气缸,就有几个与之对应的供油单元。

直列泵工作原理讲解

早期直列泵内部调速装置一般为机械式,驾驶员通过油门控制调速器弹簧的预紧力,飞锤离心块产生的离心力与弹簧产生的力相互制约,保持动态平衡。

即当我们踩下油门时,发动机供油量增加使发动机转速加快;同时,调速机构产生一个力使油量控制机构向减油的方向移动,以起到制约发动机出现“飞车”现象。

为改善直列泵喷油量的精准度,目前直列泵系统大多数采用了电子调速装置,使得燃油喷油量的精确度和调速精确度大大提升。

分配泵系统

分配泵用一个或者少量柱塞就可以实现对多缸的供油,在对燃油加压的同时,也能合理的将燃油按照一定的顺序供给到各个气缸当中。与直列泵来对比,柱塞的数量减少了,因此喷油泵的体积小,结构紧凑,相对成本较低。

分配泵是分配式喷油泵的简称,它主要由片式二级输油泵、高压泵、调速器、油量控制阀等组成,这些部件的主要功能如下:

VE型分配泵滑片式二级输油泵——便燃油进一步适当增压,以保证分配泵必要的进油量,并用调压阀控制输油泵的出口压力。

高压泵——起进油、泵油和配油作用。

调速器——能根据柴油机的负荷自动改变供油量,以适应柴油机工作的需要。供油提前角自动调节机构——能使供油提前角随转速或负荷的变化自动提前或推后,进而改善柴油机的性能。

油量控制阀——根据柴油机负荷的变化,改变供油量。其他改善柴油机性能的装置,如启动加浓和转矩校正装置等。

分配泵的种类很多,从它的结构来讲,可以分为转子式分配泵和单柱塞分配泵两种,这里我们只以单柱塞分配泵中具有代表性的VE泵为例,简单说一下它的工作原理。

分配泵工作原理讲解

VE型分配泵内部柱塞在端面凸轮的作用下,即作旋转运动,又作往复运动;在柱塞旋转时,将燃油分配到各个气缸对应的油孔位置,并将加压后的燃油经出油阀和高压油管到喷油器中。

与直列柱塞式喷油泵相比,分配泵的优点是结构简单、零件数量少、体积小、质量轻、成本低等。其缺点是这种喷油泵对柴油中的杂质和水分较敏感,易发生分配转子与分配套筒咬死的故障。

此外,最大供油压力和供油量较柱塞式喷油泵小,而且前述优点在多缸机上才能充分显示出来,因此它仅适于在小型高速多缸机上采用。