1分鐘入門 柴油發動機燃油噴射裝置簡介

2017-03-27  來自: 卡車之家 瀏覽次數:4164

【卡車之家 原創】“大泵”“直列泵”“高壓共軌”“泵噴嘴”“單體泵”這些專用名詞,相信有些朋友已經爛熟于心,但是也有很多朋友容易搞混,為了讓大家對相應的知識有所了解,我們特意整理了一下這方面相關的內容,相信您在看完第一頁之后就會有一個大概的認識,希望我們整理的內容對您有幫助。

1分鐘入門 柴油發動機燃油噴射裝置簡介

    您如果時間有限,只需閱讀第一頁,如果您想對各種類型有更深入的了解,可查看后面的分頁。

●  幾種常見的燃油噴射系統 

    柴油發動機燃油噴射系統,從機械式到現在的電子控制式,其結構和工作原理也都各不相同,就噴油嘴來說,分為被動式和主動式兩種,噴油泵的蓄能形式經過了幾代改進,出現了較大的不同。下面幾張圖簡單畫出了最為常見的幾種燃油噴射系統。

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直列泵介紹

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分配泵介紹

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單體泵介紹

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 泵噴嘴介紹

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高壓共軌介紹

    上面的圖畫了幾種常見的燃油噴射系統,其實就噴油嘴來說,分為被動式和主動式兩種,主要是油泵的差別。那么我們最常見的燃油噴射系統又哪些?其基本工作原理是什么呢?請接著往下看:

    燃油噴射裝置可以看作為發動機的心臟,發動機的好壞,燃油是否被作為燃料完全燃燒,和燃油是否能被很好的霧化、噴射時間、噴射量有著很大關系,而這很大一部分取決于燃油噴射裝置,從直列泵到現在的高壓共軌技術的應用,我們不難看出,柴油發動機在進步的同時,燃油噴射系統也在發生著變化。

●  柴油機對燃油噴射系統的基本要求

    不管是直列泵、分配泵...還是高壓共軌,在發動機上起的作用都差不多,發動機燃油噴射裝置最基本功能主要包括將燃油加壓、調節每次的噴油量和噴油時間、將被加壓后的燃油合理的分配到各個氣缸當中并使之在燃燒室霧化。

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    1.自由控制噴油壓力

    燃油能不能在燃燒室中很好的燃燒,和燃油噴入燃燒室的霧化程度有關,要達到更好的霧化效果,必須需要更高的噴油壓力。在靠凸輪驅動的機械式燃油噴射系統中,凸輪的形狀等因素決定著噴油壓力,并且壓力是在一個固定的范圍內——自生產出來是什么樣就一直恒定不變。人們按照自己的愿望該改變噴油壓力幾乎是不可能的事情。只有在電子控制的共軌燃油噴射系統中,才能做到相對的自由控制噴油壓力。

    2.自由控制噴油時間

    在傳統的泵-管-噴系統中,由于采用了一定長度的高壓油管,在噴油泵端對燃油加壓的壓力波傳遞到噴油嘴端的過程是一個非常復雜的過程,人們沒有辦法加以有效的控制,一般都是憑借經驗,通過參數組合,最后由實驗決定噴油時間。

    在傳統的機械式燃油系統中,一般是采用提前器控制噴油時間。在第二代和第三代電控噴油系統中,采用高速電磁閥之后,才真正實現了自由控制噴油時間。

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    3.自由控制噴油率

    噴油率形狀決定著柴油機的燃燒過程質量,決定著柴油機的經濟型、工作柔和性和排放指標等。在傳統的機械式燃油系統中,燃油噴射率是無法控制的,在時間控制式電控燃油系統中可以比較方便的控制噴油率。在共軌系統中,可以方便的實現預噴射、多段噴射。

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    4.精確控制每循環噴油量

    根據發動機的實際運行工況和當時的外界環境條件精確控制每循環噴油量。在機械式燃油系統中,由機械式調速器控制噴油量,這種系統的控制精度不能滿足當代柴油機的要求。柴油機中每循環的噴油量不僅取決于外界負荷、而且和發動機的工作環境以及工作條件有關。如環境溫度、濕度。

●  采用直列泵的燃油噴射裝置

    采用直列泵的燃油噴射裝置主要由噴油泵、提前器、調速器、噴油器、輸油泵、高壓油管、濾清器、回油管和油箱組成,其體積較大、每個分泵對應一個氣缸,分泵和對應的氣缸之間通過高壓油管連接,噴油器利用柴油壓力被動噴油。

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    直列泵多采用機械離心式調速器,其優點是可靠性較好,但是相對精確度較差。在直列泵噴油系統中,每個供油單元對應一個氣缸,即發動機有幾個氣缸,就有幾個與之對應的供油單元。

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    早期直列泵內部調速裝置一般為機械式,駕駛員通過油門控制調速器彈簧的預緊力,飛錘離心塊產生的離心力與彈簧產生的力相互制約,保持動態平衡。即當我們踩下油門時,發動機供油量增加使發動機轉速加快;同時,調速機構產生一個力使油量控制機構向減油的方向移動,以起到制約發動機出現“飛車”現象。

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    為改善直列泵噴油量的精準度,目前直列泵系統大多數采用了電子調速裝置,使得燃油噴油量的精確度和調速精確度大大提升。

●  分配泵系統

   分配泵用一個或者少量柱塞就可以實現對多缸的供油,在對燃油加壓的同時,也能合理的將燃油按照一定的順序供給到各個氣缸當中。與直列泵來對比,柱塞的數量減少了,因此噴油泵的體積小,結構緊湊,相對成本較低。

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   分配泵的種類很多,從它的結構來講,可以分為轉子式分配泵和單柱塞分配泵兩種,這里我們只以單柱塞分配泵中具有代表性的VE泵為例,簡單說一下它的工作原理。

   VE型分配泵內部柱塞在端面凸輪的作用下,即作旋轉運動,又作往復運動;在柱塞旋轉時,將燃油分配到各個氣缸對應的油孔位置,并將加壓后的燃油經出油閥和高壓油管到噴油器中。

●  單體泵系統

    所謂單體,說的是有幾個氣缸,就有幾個對應的單體油泵。單體泵系統與傳統的機械式油泵相比,在結構形式上主要有兩點不同。一是每個油泵都是獨立的,分別安裝在發動機氣缸體上,對應每個氣缸,在氣缸體上有安裝單體泵的孔,由發動機凸輪軸來驅動。也就是說,單體泵一般作為整體部件裝在柴油發動機的氣缸體上,有配氣凸輪軸上的噴射凸輪驅動。而傳統的柴油發動機機械式油泵是布置在整機缸體的外側,通過外部托架固定在發動機缸體上,其內部有一根專門用作驅動柱塞的凸輪軸。

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    單體泵由于油泵可以分步在離氣缸不遠的地方,可以縮短高壓油管的長度,增大整個噴油系統的液力剛度。因此在現代卡車上應用比較廣泛。

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    電控單體泵能夠精準的控制燃油噴射時間和噴油量。單體泵具有結構緊湊、剛度較好、噴油壓力高、體積較小、高壓油管較小等眾多特點,能使燃油燃燒更適合工況的需要,因而燃燒更加充分,效率更高,有效降低排氣污染和燃油消耗率。

●  泵噴嘴系統

    所謂泵噴嘴系統,就是將噴油泵與噴油嘴合二為一,由于省去了高壓油管,大大增加了整個供油系統高壓部分的液力剛度,使燃油的壓力進一步提升。目前較為常見的泵噴嘴系統多數為電控結構,下面我們以電控泵噴嘴為例,簡單說一下它的工作原理。

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    電控泵噴嘴系統省去了高壓油管,把泵油的柱塞及泵體與噴油部件連在一起,在泵體的側面裝有電磁閥。泵體上有起柱塞套作用的圓孔,與柱塞形成緊密偶件,柱塞下的高壓腔和低壓腔相連通。當凸輪軸推動搖臂使柱塞下行時,如果電磁閥未通電呈關閉狀態,柱塞下行時,由于高壓腔與低壓腔相連通,燃油通過低壓腔回流,不會產生高壓;如果電磁閥通電開啟,高壓腔通往低壓腔的管道被關閉,柱塞下移對燃油產生的高壓只能通過噴油嘴噴出。

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    電控泵噴油系統噴油正時和噴油量,是根據電磁閥的通電正時和通電時間的長短決定的。由于電控泵噴嘴系統取消了高壓油管,所以容易產生更為穩定的噴油壓力。

●  電控高壓共軌噴油系統

    電控共軌是我們現在最常見一種發動機燃油噴射裝置,一句話說,就是油泵把油壓入一個“油軌”,油軌上接了幾個高壓油管通到不同的汽缸的噴油嘴上,如下圖。

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    共軌的思路很簡單,但是做起來很難,1913年,英國Vickers公司就發明了公共油道系統,但是由于機械開啟噴油嘴存在若干不可克服的缺陷,該系統沒有得到推廣,直到20世紀80年代中后期,由于電子技術的巨大成就,電子控制的共軌系統才開始得到發展。共軌的好處是“軌道”里的壓力可以調整,噴油嘴開啟的時間也可以調整,所以可以調整噴油策略的范圍比較大,適用的工況也比較廣。

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    近年來,由于發動機排放物對大氣的污染和能源危機,如何能更高效的利用燃油就變成了刻不容緩的責任,隨著電子技術在車輛上的應用,電控化燃油噴射裝置以提供更高的燃油噴射壓力、更精準的燃油噴射時間和噴射量等因素,正逐步替代老式機械燃油噴射裝置。

(本文轉載自卡車之家)


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