单体泵系统
所谓单体,说的是有几个气缸,就有几个对应的单体油泵。单体泵系统与传统的机械式油泵相比,在结构形式上主要有两点不同。
一是每个油泵都是独立的,分别安装在发动机气缸体上,对应每个气缸,在气缸体上有安装单体泵的孔,由发动机凸轮轴来驱动。
也就是说,单体泵一般作为整体部件装在柴油发动机的气缸体上,有配气凸轮轴上的喷射凸轮驱动。
而传统的柴油发动机机械式油泵是布置在整机缸体的外侧,通过外部托架固定在发动机缸体上,其内部有一根专门用作驱动柱塞的凸轮轴。
单体泵的组成:单体泵由柱塞套筒、柱塞、弹簧座、回位弹簧、出油阀、出油阀弹簧、出油阀座、出油阀压紧螺帽等零件组成。
电控单体泵工作原理
单体泵是第二代电控燃油喷射系统,按照高压产生装置的不同,可将燃油喷射系统分为分配泵、直列泵、泵喷嘴和单体泵电控燃油喷射系统。
单体泵由于油泵可以分步在离气缸不远的地方,可以缩短高压油管的长度,增大整个喷油系统的液力刚度。因此在现代卡车上应用比较广泛。
电控单体泵能够精准的控制燃油喷射时间和喷油量。单体泵具有结构紧凑、刚度较好、喷油压力高、体积较小、高压油管较小等众多特点,能使燃油燃烧更适合工况的需要,因而燃烧更加充分,效率更高,有效降低排气污染和燃油消耗率。
泵喷嘴系统
所谓泵喷嘴系统,就是将喷油泵与喷油嘴合二为一,由于省去了高压油管,大大增加了整个供油系统高压部分的液力刚度,使燃油的压力进一步提升。
目前较为常见的泵喷嘴系统多数为电控结构,下面我们以电控泵喷嘴为例,简单说一下它的工作原理。
电控泵喷嘴系统省去了高压油管,把泵油的柱塞及泵体与喷油部件连在一起,在泵体的侧面装有电磁阀。
发动机电控执行器泵喷嘴工作原理
泵体上有起柱塞套作用的圆孔,与柱塞形成紧密偶件,柱塞下的高压腔和低压腔相连通。
当凸轮轴推动摇臂使柱塞下行时,如果电磁阀未通电呈关闭状态,柱塞下行时,由于高压腔与低压腔相连通,燃油通过低压腔回流,不会产生高压;如果电磁阀通电开启,高压腔通往低压腔的管道被关闭,柱塞下移对燃油产生的高压只能通过喷油嘴喷出。
电控泵喷油系统喷油正时和喷油量,是根据电磁阀的通电正时和通电时间的长短决定的。由于电控泵喷嘴系统取消了高压油管,所以容易产生更为稳定的喷油压力。
电控高压共轨喷油系统
高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(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。
它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力(Pressure)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变化的程度。
电控共轨是我们现在最常见一种发动机燃油喷射装置,一句话说,就是油泵把油压入一个“油轨”,油轨上接了几个高压油管通到不同的汽缸的喷油嘴上,如下图。
高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来,并消除燃油中的压力波动,然后再输送给每个喷油器,通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。
共轨的思路很简单,但是做起来很难,1913年,英国Vickers公司就发明了公共油道系统,但是由于机械开启喷油嘴存在若干不可克服的缺陷,该系统没有得到推广,直到20世纪80年代中后期,由于电子技术的巨大成就,电子控制的共轨系统才开始得到发展。
共轨技术是指高压油泵、压力传感器和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,由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管,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,因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量,喷油量大小取决于燃油轨(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短。
共轨的好处是“轨道”里的压力可以调整,喷油嘴开启的时间也可以调整,所以可以调整喷油策略的范围比较大,适用的工况也比较广。
近年来,由于发动机排放物对大气的污染和能源危机,如何能更高效的利用燃油就变成了刻不容缓的责任,随着电子技术在车辆上的应用,电控化燃油喷射装置以提供更高的燃油喷射压力、更精准的燃油喷射时间和喷射量等因素,正逐步替代老式机械燃油喷射装置。
泵喷嘴的参数变化曲线
共轨的参数变化曲线
共轨和传统系统的压力随转速变化特点