电子喷油器的工作原理解析

根据柴油机运行工况和共轨轨道向喷油器提供的高压燃油，喷油器可分为四个工作状态（图2-33）。

图2-33 电磁阀控制喷油器工作原理图

a）针阀关闭状态（喷油开始前） b）针阀升起喷油 c）喷油结束针阀关闭

1—回油管（流回油箱） 2—线圈 3—衔铁弹簧 4—衔铁 5—球阀 6—压力控制室 7—针阀弹簧 8—高压油路 9—喷孔 10—压力室 11—针阀 12—盛油槽 13—针阀体进油孔 14—控制活塞 15—进油节流孔 16—高压油入口 17—出油节流孔 18—电磁阀弹簧

（1）针阀关闭状态（图2-33a）电磁阀未通电时，衔铁4在电磁阀弹簧18的作用下，克服了衔铁弹簧3的弹力，使球阀5关闭了出油节流孔17，这时压力控制室6内虽有很高的燃油压力，但由于出油节流孔孔径不大，作用在球阀上的压力很小，无法推开球阀，球阀因此处于关闭状态，这时针阀承受着下列几种作用力。

1）使针阀向上开启的作用力：具有轨道压力的燃油作用在针阀锥面B上的垂直向上分力。

2）使针阀保持在关闭状态时的向下作用力：

①压力控制室6的燃油压力通过活塞作用在针阀顶面上的压力。

②针阀弹簧7作用在针阀上的压力。

在电磁阀不通电的条件下，由于有压力放大作用，使针阀关闭的燃油压力大于使针阀升起的油压推力，加上针阀弹簧7的压力，因此，针阀处于喷油前的关闭状态。

（2）针阀开始升起（喷油始点，图2-33b）针阀处于喷油前的静止状态时，由控制器发出指令，为提高电磁阀的响应速度，以高电压、大电流对电磁阀线圈通电，线圈2迅速产生强大的电磁吸力，使衔铁4克服了电磁阀弹簧18的预紧力，快速上移，球阀5被打开，出油节流孔17开通，压力控制室6内的燃油从出油节流孔流向其上方空腔，并从该空腔经回油管1流回油箱。出油节流孔打开后，压力控制室6内的燃油立即卸压。压力控制室内作用在控制活塞14上的燃油压力会迅速降低，而这时作用在针阀锥面B上的向上作用力，依然保持为轨道压力未变，因此，会产生压差，使针阀能克服针阀弹簧7的预紧力快速升起，并打开针阀座面，使具有轨道压力的高压燃油从阀芯座面通道经压力室10的喷孔9喷入燃烧室，如采用无压力室针阀偶件，则针阀升起后，高压燃油会直接从喷孔喷入气缸。与此同时，由于衔铁上升，磁路中气隙δ减小，起动时的大电流可以及时降低到电磁铁所需的维持电流。

针阀升起与喷油开始几乎是同时发生的，因此，把针阀升起的瞬间称为喷油始点。(www.xing528.com)

（3）针阀最大升程 针阀从静止状态的升程为零，开始升起到最大升程，需要一个升起过程，在这区间喷油一直在进行。

针阀升程由零到最大的过程中，针阀座面开度由全关到全开。流经座面的燃油节流阻力由最大到最小，不同的开度会产生不同的节流规律，对喷油量产生不同的影响。

针阀在升起过程中，控制活塞14同时上移，使压力控制室6内的容积逐渐减小，这时如果控制室内无燃油流出，则其内部压力会不断升高，并将阻挡针阀升程的加大。因此，在针阀上移的过程中，压力控制室内必须继续有部分燃油从出油节流孔17流出，保持一定的压降才行。

由于与压力控制室相通的不仅有出油节流孔17，还有进油节流孔15，当压力控制室内因部分燃油流出后，产生一定压降的同时，具有轨道压力的高压燃油，从进油节流孔15经节流后不断向压力控制室内补充，又使控制室内压力回升。由此可见，针阀在升起过程中，压力控制室内燃油有出、有进，为了保证针阀升起能连续进行，要求出得快、进的慢，因此，出油节流孔的直径一般要大于进油节流孔的直径。

上述分析表明，出油节流孔17直径大于进油节流孔15时，会使针阀具有一定的上升速度，但如果出油节流孔直径与进油节流孔直径差距过大，会使针阀上升速度过快，造成初始喷油速率过高，会影响柴油机的噪声及排放；如果出油孔与进油孔直径相差过小，针阀上升速度会过慢，造成初始喷油速率过低，同样会影响柴油机性能。

控制活塞14随针阀升起而上移，当针阀达到最大升程时，控制活塞移到最高位置，压力控制室6内的燃油在控制活塞上移过程中，其顶部形成一层近似于垫片的油垫，限制了控制活塞的继续上移。控制活塞到达上止点，如无油垫存在，则属机械限位，控制活塞每次上移时，必受一次机械撞击，容易磨损。而有油垫存在后，控制活塞到达上止点时属于液压限位，只有柔性撞击，零件寿命可以延长。

从针阀开始升起的喷油始点到喷油终点，喷油压力始终保持与轨道压力相等的高压状态下进行。

（4）针阀关闭（喷油结束，图2-33c）当喷油脉宽满足要求后，电磁阀在控制器指令下，切断线圈2的电流，电磁力消退，电磁阀弹簧18开始压衔铁4，使球阀5又处于关闭状态，出油节流孔17被堵塞。

出油节流孔的关闭，高压燃油从进油节流孔15进入压力控制室6内后，控制室内的燃油只有进，没有出，因此，压力会很快升高，达到相等的高压。这种高压作用在控制活塞顶部的A面上，所形成的压力与针阀弹簧力的合力，很快超过了针阀锥面上向上的燃油压力后，针阀就会快速关闭，喷油因此结束。

针阀的关闭速度取决于通过进油节流孔的流量，针阀从下移开始直至座面落座，才把喷孔通道关闭，喷油停止。

由于共轨中的压力一直存在，所以任何时刻喷油器都可以在电磁阀的控制下喷油、停油，这也为柴油机在每个工作循环内实现多次喷射，创造了有利条件，这也是脉动时间控制系统无法与之比拟的。