電控柴油機燃油系統有哪些類型和噴射方式
發布時間：2024-03-15 點擊：208
柴油機電噴燃油系統的類別、組成與原理
關于柴油發動機電控燃油系統的種類，大約分為四種方式。首先，按噴射方式不同，電控燃油噴射系統可分為連續噴射方式和間歇噴射方式。在采用間歇噴射方式的多點電控燃油噴射系統中，按各缸噴油器的噴射順序又可分為同時噴射系統、分組噴射和系統順序噴射系統。?其次，按對進氣量的計量方式不同，電控燃油噴射系統可分為d型噴射系統和i型噴射系統。然后，按噴射位置不同，電控燃油噴射系統可分進氣管噴射和缸內直接噴射兩種類型。最后再按有無反饋信號，可分為開環控制系統和閉環控制系統。開環控制系統（無氧傳感器）不能實現最佳控制。閉環控制系統（有氧傳感器）是在發動機排氣管上加裝了氧傳感器，根據排氣中含氧量的變化，判斷實際進入汽缸的混合氣空燃比，再通過ecu與設定的目標空燃比值進行比較，并根據誤差修正噴油器噴油量，使空燃比保持在設定的目標值附近。
一、液壓驅動電控單體式噴油器
柴油機液壓驅動電控單體式噴油器（heui）是一種獨特的電噴系統，一般的柴油機燃油系統是由凸輪軸驅動搖臂組成，使噴油器的噴油柱塞向下運動，升高封閉在噴油套筒內的燃油壓力到足以打開噴油器噴頭總成內的噴油針閥。而heui燃油系統中，增壓活塞上的高壓機油代替搖臂作用于各噴油器端部，即由高壓機油提供動力的噴油壓力，由機油壓力決定壓力的大小。
1、heui電噴系統工作原理簡述
heui燃油系統的噴油速率采用液壓方式控制，噴油速率隨柴油機轉速而變化，使柴油機的性能提高，燃油經濟性改善并排放降低。在噴油電磁閥接到來自ecm的信號產生激勵時heui噴油器柱塞動作，與其他機械驅動的燃油系統不同，柴油機凸輪轉速和凸起持續時間控制噴油器的柱塞運動，所以噴油控制更加精確。
圖1 柴油機液壓驅動電控單體式噴油器（heui）結構圖
2、heui電噴系統的組成
總的來說heui系統由三大部分組成：低壓燃油系統、高壓機油系統和由ecm控制的噴油系統。
（1）低壓燃油系統
heui屬于低壓燃油系統，如圖2所示，燃油經燃油箱被吸出，經濾清器、低壓油泵、燃油集合管至噴油器，向各個噴油器的供油量大于實際噴油量，以保證充分的潤滑和冷卻噴油器，沒有噴出的燃油離開油道，最后經回油管的噴油壓力閥（釋放壓力設定為414kpa）回到燃油箱。
低壓燃油系統中無高壓燃油流動，取消了高壓油管，目的是防止燃油的可壓縮性和油管的彈性在油管內形成壓力波動，防止打開已關閉的針閥，產生二次噴射燃燒的不正常，出現不完全燃燒。
圖2 柴油機液壓驅動電噴系統低壓燃油流程
（2）高壓機油系統
柴油機的潤滑系統可分為兩部分：低壓和高壓。如圖1所示可以看出，在低壓機油泵的作用下，油底殼機油被吸起，通過機油冷卻器和過濾器，此時機油分為兩路，一路對柴油機體進行潤滑，另一路從高壓油泵進入，進入高壓油泵中的多余機油部分流回油底殼。此部分屬于潤滑系統的低壓部分。在高壓油泵的作用下，高壓機油通往噴油器，此部分就是潤滑系統的高壓部分。
實際上，潤滑系統的高壓部分不僅僅起潤滑的作用，更重要的是控制驅動噴油器的高壓噴油。噴油壓力控制系統如圖3所示，系統內流動的都是高壓機油，由高壓機油泵、噴油壓力穩壓閥、噴油壓力控制傳感器等組成。
圖3 柴油機液壓驅動電噴系統噴油壓力控制系統
它是由曲軸帶動7個活塞的高壓機油泵，在正常運行條件下，機油被加壓至3100kpa到20685kpa之間，一個路軌式壓力控制閥（railpressure control valve，rpcv）控制油泵輸出的壓力，當開啟調壓控制閥時，溢流的機油回柴油機油底殼中。調壓控制閥是一個電控溢流閥，起控制液壓機油泵的泵油壓力的作用，ecm調節機油泵的輸出供油壓力，通過改變電控溢流閥的信號電流。調壓控制閥的剖面圖如圖4所示，在柴油機停機時，調壓控制閥內部的滑閥被復位彈簧推到右側，機油溢流口關閉；在啟動柴油機時，ecm發出信號給調壓控制閥，電磁線圈產生磁場將銜鐵推動菌狀閥和推桿，流入滑閥腔內的機油壓力和彈簧力共同作用使滑閥處于右端，繼續使機油溢流油口關閉，使全部機油進入各氣缸蓋內鑄造的機油油道中，直到機油油道內達到期望的機油壓力。
圖4 柴油機液壓驅動電噴系統機油調壓控制閥.
（3）噴油器
噴油器由電磁閥、提動閥、酸化增強活塞、噴油嘴總成等組成，如圖5所示。
機油液壓能量提供噴油器的噴射動力，噴油器內的活塞及柱塞的移動由液壓壓力及速度控制，由噴油器中電磁閥開關時間的長短達到控制噴油量 ecm發出脈沖的時間控制，當電磁閥通電時提動閥打開其閥座，推動活塞及柱塞在高壓機油推動下行至最低，噴油器進行噴油。ecm輸出信號控制斷開噴油器的電磁閥電源，停止噴油，關閉提動閥。當關上提動閥，高壓機油關閉輸送管道，對酸化增強活塞停止供油，轉動空槽內排入酸化增強活塞內的高壓機油。柱塞彈簧將酸化增強活塞及柱塞推回原位。當柱塞向上移動時，燃油閥打開，柱塞腔內開始注入低壓燃油。ecm通過噴油器有效控制發動機的噴射速度、噴油時間及高壓噴射壓力。
噴射速度的控制：噴油器的執行由液壓系統控制，速度比傳統的機械式要快，柴油機速度與噴射速度及壓力無關。
圖5 柴油機液壓驅動電噴系統噴油器.
圖6 柴油機液壓驅動電噴系統管理系統
在heui的噴油過程中，由于電磁閥的速度響應極快，為“先導噴射”即“二次噴射”創造條件。所謂“先導噴射”，即通過噴油嘴噴入少量燃油到燃燒室，緩慢地使燃燒室內形成軟性火焰前鋒，這樣氣缸內的峰值溫度和壓力都低于普通一次噴射系統，此時由ecm檢測噴油延時，在形成火焰前鋒后，根據ecm提供的數據，噴油嘴再次持續開啟向氣缸內噴入準確的油量，燃燒室內的燃油噴入活塞頂的碗形空間內，這有助于空氣和燃油形成渦流。由于氣缸內的壓力升高率降低了，燃燒噪聲降低了，油耗下降，同時大大降低排出的廢氣濃度。
二、bosch的電控噴油泵-高壓油管-噴油嘴（pde）系統
pde電控多柱塞直列式噴油泵的燃油系統主要由高壓油泵、高壓油管、噴油器等組成。不同的是高壓油泵控制系統不同。燃油噴射所需要的高壓仍然由在套筒內作往復運動的柱塞產生，但油量控制齒條的位置及一定油門位置和負載下的噴油量都由電子控制單元（ecu）進行控制。
三、電控單體式噴油泵（eup）系統
電控單體式噴油泵（eup）是在以bosch 噴油泵-高壓油管-噴油嘴（pln）系統為基礎發展起來的，它由凸輪軸驅動，并實現了電子控制。單體式噴油泵泵體內的滾輪隨動機構由凸輪軸驅動，推動套筒內的柱塞向上運動，產生噴油所需的高壓，單體式噴油泵的基本組成如圖7所示。
eup的控制原理：在電磁閥關閉且凸輪軸推動eup殼體內的柱塞向上移動時才會噴油，當電磁閥開啟且在柱塞回位彈簧4作用下向下移動時，低壓燃油將會發生溢流。高壓燃油從eup通過小管徑高壓油管被輸送到噴油嘴，大約在31027～34475kpa油壓作用下克服彈簧壓力而開啟，此時噴油壓力大約為179.3mpa。
圖7 柴油機電控單體式噴油泵示意圖
四、電控分配泵（edp）系統
電控分配泵是在機械分配泵的基礎上發展而來的。它繼承了原機械分配泵體積小、噪聲小、運轉平穩、受力均衡的優點，又大大簡化了原機械分配泵的結構，其結構如圖8所示。由于電控分配泵燃油系統主要應用在車輛用柴油機發動機中，故在此不作詳細介紹。
圖8 電控柴油機的ve型分配泵
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一、液壓驅動電控單體式噴油器
柴油機液壓驅動電控單體式噴油器（heui）是一種獨特的電噴系統，一般的柴油機燃油系統是由凸輪軸驅動搖臂組成，使噴油器的噴油柱塞向下運動，升高封閉在噴油套筒內的燃油壓力到足以打開噴油器噴頭總成內的噴油針閥。而heui燃油系統中，增壓活塞上的高壓機油代替搖臂作用于各噴油器端部，即由高壓機油提供動力的噴油壓力，由機油壓力決定壓力的大小。
1、heui電噴系統工作原理簡述
heui燃油系統的噴油速率采用液壓方式控制，噴油速率隨柴油機轉速而變化，使柴油機的性能提高，燃油經濟性改善并排放降低。在噴油電磁閥接到來自ecm的信號產生激勵時heui噴油器柱塞動作，與其他機械驅動的燃油系統不同，柴油機凸輪轉速和凸起持續時間控制噴油器的柱塞運動，所以噴油控制更加精確。
圖1 柴油機液壓驅動電控單體式噴油器（heui）結構圖
2、heui電噴系統的組成
總的來說heui系統由三大部分組成：低壓燃油系統、高壓機油系統和由ecm控制的噴油系統。
（1）低壓燃油系統
heui屬于低壓燃油系統，如圖2所示，燃油經燃油箱被吸出，經濾清器、低壓油泵、燃油集合管至噴油器，向各個噴油器的供油量大于實際噴油量，以保證充分的潤滑和冷卻噴油器，沒有噴出的燃油離開油道，最后經回油管的噴油壓力閥（釋放壓力設定為414kpa）回到燃油箱。
低壓燃油系統中無高壓燃油流動，取消了高壓油管，目的是防止燃油的可壓縮性和油管的彈性在油管內形成壓力波動，防止打開已關閉的針閥，產生二次噴射燃燒的不正常，出現不完全燃燒。
圖2 柴油機液壓驅動電噴系統低壓燃油流程
（2）高壓機油系統
柴油機的潤滑系統可分為兩部分：低壓和高壓。如圖1所示可以看出，在低壓機油泵的作用下，油底殼機油被吸起，通過機油冷卻器和過濾器，此時機油分為兩路，一路對柴油機體進行潤滑，另一路從高壓油泵進入，進入高壓油泵中的多余機油部分流回油底殼。此部分屬于潤滑系統的低壓部分。在高壓油泵的作用下，高壓機油通往噴油器，此部分就是潤滑系統的高壓部分。
實際上，潤滑系統的高壓部分不僅僅起潤滑的作用，更重要的是控制驅動噴油器的高壓噴油。噴油壓力控制系統如圖3所示，系統內流動的都是高壓機油，由高壓機油泵、噴油壓力穩壓閥、噴油壓力控制傳感器等組成。
圖3 柴油機液壓驅動電噴系統噴油壓力控制系統
它是由曲軸帶動7個活塞的高壓機油泵，在正常運行條件下，機油被加壓至3100kpa到20685kpa之間，一個路軌式壓力控制閥（railpressure control valve，rpcv）控制油泵輸出的壓力，當開啟調壓控制閥時，溢流的機油回柴油機油底殼中。調壓控制閥是一個電控溢流閥，起控制液壓機油泵的泵油壓力的作用，ecm調節機油泵的輸出供油壓力，通過改變電控溢流閥的信號電流。調壓控制閥的剖面圖如圖4所示，在柴油機停機時，調壓控制閥內部的滑閥被復位彈簧推到右側，機油溢流口關閉；在啟動柴油機時，ecm發出信號給調壓控制閥，電磁線圈產生磁場將銜鐵推動菌狀閥和推桿，流入滑閥腔內的機油壓力和彈簧力共同作用使滑閥處于右端，繼續使機油溢流油口關閉，使全部機油進入各氣缸蓋內鑄造的機油油道中，直到機油油道內達到期望的機油壓力。
圖4 柴油機液壓驅動電噴系統機油調壓控制閥.
（3）噴油器
噴油器由電磁閥、提動閥、酸化增強活塞、噴油嘴總成等組成，如圖5所示。
機油液壓能量提供噴油器的噴射動力，噴油器內的活塞及柱塞的移動由液壓壓力及速度控制，由噴油器中電磁閥開關時間的長短達到控制噴油量 ecm發出脈沖的時間控制，當電磁閥通電時提動閥打開其閥座，推動活塞及柱塞在高壓機油推動下行至最低，噴油器進行噴油。ecm輸出信號控制斷開噴油器的電磁閥電源，停止噴油，關閉提動閥。當關上提動閥，高壓機油關閉輸送管道，對酸化增強活塞停止供油，轉動空槽內排入酸化增強活塞內的高壓機油。柱塞彈簧將酸化增強活塞及柱塞推回原位。當柱塞向上移動時，燃油閥打開，柱塞腔內開始注入低壓燃油。ecm通過噴油器有效控制發動機的噴射速度、噴油時間及高壓噴射壓力。
噴射速度的控制：噴油器的執行由液壓系統控制，速度比傳統的機械式要快，柴油機速度與噴射速度及壓力無關。
圖5 柴油機液壓驅動電噴系統噴油器.
圖6 柴油機液壓驅動電噴系統管理系統
在heui的噴油過程中，由于電磁閥的速度響應極快，為“先導噴射”即“二次噴射”創造條件。所謂“先導噴射”，即通過噴油嘴噴入少量燃油到燃燒室，緩慢地使燃燒室內形成軟性火焰前鋒，這樣氣缸內的峰值溫度和壓力都低于普通一次噴射系統，此時由ecm檢測噴油延時，在形成火焰前鋒后，根據ecm提供的數據，噴油嘴再次持續開啟向氣缸內噴入準確的油量，燃燒室內的燃油噴入活塞頂的碗形空間內，這有助于空氣和燃油形成渦流。由于氣缸內的壓力升高率降低了，燃燒噪聲降低了，油耗下降，同時大大降低排出的廢氣濃度。
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pde電控多柱塞直列式噴油泵的燃油系統主要由高壓油泵、高壓油管、噴油器等組成。不同的是高壓油泵控制系統不同。燃油噴射所需要的高壓仍然由在套筒內作往復運動的柱塞產生，但油量控制齒條的位置及一定油門位置和負載下的噴油量都由電子控制單元（ecu）進行控制。
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電控單體式噴油泵（eup）是在以bosch 噴油泵-高壓油管-噴油嘴（pln）系統為基礎發展起來的，它由凸輪軸驅動，并實現了電子控制。單體式噴油泵泵體內的滾輪隨動機構由凸輪軸驅動，推動套筒內的柱塞向上運動，產生噴油所需的高壓，單體式噴油泵的基本組成如圖7所示。
eup的控制原理：在電磁閥關閉且凸輪軸推動eup殼體內的柱塞向上移動時才會噴油，當電磁閥開啟且在柱塞回位彈簧4作用下向下移動時，低壓燃油將會發生溢流。高壓燃油從eup通過小管徑高壓油管被輸送到噴油嘴，大約在31027～34475kpa油壓作用下克服彈簧壓力而開啟，此時噴油壓力大約為179.3mpa。
圖7 柴油機電控單體式噴油泵示意圖
四、電控分配泵（edp）系統
電控分配泵是在機械分配泵的基礎上發展而來的。它繼承了原機械分配泵體積小、噪聲小、運轉平穩、受力均衡的優點，又大大簡化了原機械分配泵的結構，其結構如圖8所示。由于電控分配泵燃油系統主要應用在車輛用柴油機發動機中，故在此不作詳細介紹。
圖8 電控柴油機的ve型分配泵
簡述柴油發電機組的發電原理
柴油發電機啟動馬達不轉的故障分析
柴油發電機組機房選址要合哪些要求？
淺談柴油發電機組內燃機活塞環漏光度|彈性的檢查
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