电控泵喷嘴柴油机详解

学习目标

1.掌握电控泵喷嘴柴油机基本结构特点

2.掌握电控泵喷嘴柴油机工作原理

基础知识

一、电控泵喷嘴柴油机简介

电控泵喷嘴省去高压油管，将泵油的柱塞及泵体与喷油器部件集成在一起，在泵体的侧面装有电磁阀。喷油正时和喷油量是由电磁阀的通电时刻和通电时间决定的。电控泵喷嘴柴油机的电控系统由一组传感器、计算机和执行组件组成。传感器把柴油机工作的环境条件、工况及驾驶人的意图传给计算机，计算机根据这些信息进行计算，并控制执行器的工作。电控泵喷嘴柴油机容易产生更高喷油压力。博世公司生产的柴油轿车用电控泵喷嘴的喷油压力可达205MPa。电控泵喷嘴及驱动装置都安装在气缸盖上，使发动机结构紧凑，并可将低压的进、回油道都设置在气缸盖内。

每一个泵喷嘴都对应凸轮轴上的一个驱动凸轮。泵喷嘴安装在发动机的气缸盖上，因此要承受非常高的温度，通过相对温度较低的燃油回流来冷却。图9-1所示为用于商用汽车的泵喷嘴结构。

图9-1 装于气缸盖上的泵喷嘴

1—弹簧 2—插接器 3—高压腔 4—电磁线圈 5—电磁阀体 6—电磁阀针 7—喷嘴 8—摇臂 9—推动凸轮 10—压块 11—回油 12—燃油进口 13—螺母 14—气门

二、康明斯ISM发动机泵喷嘴燃油系统

ISM电控发动机燃油系统也采用了两级加压方式。燃油泵为低压油路建压，然后将燃油输送到喷油器。高压燃油由喷油器输出，燃油起始喷射压力为5000psi（1psi=6.89kPa），最高喷射压力约为20000psi。ECM通过控制喷油器电磁阀的通、断电时刻来对喷油量和喷油时刻进行精确控制。

1.燃油系统流程

如图9-2所示，燃油自燃油箱被吸出，经过燃油滤清器去除杂质和水分后，流入齿轮泵。齿轮泵将燃油加压到150psi，压力燃油流经ECM散热板，最后进入缸盖中的喷油器供油道。喷油器的喷油量和喷油正时均受ECM控制。喷油器使大多数的燃油回流燃油箱，这便于排除燃油油路中的空气，同时可为喷油器散热。

图9-2 康明斯ISM发动机燃油系统流程

2.燃油泵

燃油泵的结构如图9-3所示，它由齿轮泵、压力调节阀、磁性滤网和断油电磁阀等组成。

来自滤清器的燃油，经燃油入口进入齿轮泵。齿轮泵输出的燃油经过磁性滤网过滤后，流至断油电磁阀。点火开关打开后，断油电磁阀通电，燃油经过断油电磁阀，由出口流出，为喷油器供油。

3.喷油器

（1）喷油器的结构 喷油器的结构如图9-4所示。喷油器将高压油泵和喷油针阀集成为一体，上部为油泵，下部为针阀。油泵的油腔被计量柱塞一分为二，计量柱塞上部为正时油腔，下部为计量油腔。正时柱塞直接由喷油器摇臂驱动，做上下往复运动，使油泵完成吸油和泵油过程。油泵的喷油量和喷油正时均由电磁阀控制。减压阀用于喷油结束时的泄压，保证断油干脆。

图9-3 燃油泵

图9-4 康明斯ISM发动机喷油器

（2）喷油器的工作原理 ISM11发动机喷油器采用全时双脉冲控制。在完成每个循环喷油控制过程中，ECM为喷油控制电磁阀通、断电各两次。其具体控制过程如下：

①凸轮顺时针旋转，随动件滚轮与凸轮外基圆相接触时，凸轮通过随动件、推杆将摇臂驱动至逆时针极限位置，此时，正时柱塞、计量柱塞均处于其行程的下止点位置。此过程直至随动件滚轮开始由凸轮的外基圆向内基圆回落时才结束。(www.xing528.com)

②随动件滚轮自外基圆向内基圆回落，正时柱塞在复位弹簧（图9-5中未画出）的作用下上行，驱动摇臂顺时针转动，推杆下行，保持随动件滚轮与凸轮接触。来自供油管路的燃油经过计量单向阀进入计量柱塞下方的计量油腔，推动计量柱塞上行（图9-6），使其与正时柱塞保持接触，同步上行。

图9-5 凸轮旋转到外基圆位置

图9-6 计量油腔进油（计量柱塞上行）

③当计量柱塞与正时柱塞上行至一定位置时，ECM控制电磁阀打开，来自供油管路的压力燃油进入正时油腔（图9-7）。此时的计量柱塞上方受到供油压力和偏置弹簧的共同作用，而下方只受到供油压力作用，计量柱塞上方受力大于下方受力，欲下行。这时，计量油腔压力迅速增高，计量单向阀关闭，计量柱塞保持不动。随着正时柱塞上行，经电磁阀流入的燃油不断进入正时油腔，充满正时柱塞上行所让出的空间。

图9-7 正时油腔进油

④大约在喷油前150°曲轴转角，ECM控制电磁阀关闭。此时，正时油腔成为密闭空间，计量柱塞与正时柱塞间的距离不再变化，计量柱塞和正时柱塞同步上行。计量柱塞上行的同时，来自供油管路的燃油再次经过计量单向阀进入计量油腔（图9-8），充满柱塞上行所让出的空间。

图9-8 计量油腔二次进油

⑤当第二次进入计量油腔的油量达到ECM设定值时，ECM再次控制电磁阀打开。压力燃油再次进入正时油腔（图9-9），计量柱塞第二次保持停止（不再随正时柱塞同步上行）。此时，经过两次计量的燃油存储在计量油腔内，直到正确时刻将其喷入气缸。正时柱塞上行所让出的空间，继续由经电磁阀供给的压力燃油填充，正时油腔容积逐步增大。

图9-9 正时油腔二次进油

⑥随着随动件的滚轮落座于凸轮内基圆上，正时柱塞上行到顶点，正时油腔容积达到最大，并且不再变化，直到凸轮转动至上升沿并离开内基圆为止。

⑦随动件滚轮离开内基圆，开始接触凸轮上升沿时，正时柱塞受驱动下行，正时油腔压力迅速增长，燃油被压送回供油管路。此时，计量单向阀保持关闭，计量柱塞保持不动。

⑧到正确喷油时刻时，ECM控制电磁阀关闭（图9-10）。此时，正时油腔密闭，正时柱塞和计量柱塞间实现了刚性液压连接。计量柱塞和正时柱塞同步下行，计量油腔压力迅速增长。当计量油腔油压达到5000psi时，油压将针阀顶起，计量油腔内的燃油经油杯上的喷孔喷出。

图9-10 电磁阀关闭、喷射开始

⑨当计量柱塞上的泄油通道与计量溢流口对正时，计量油腔内的高压燃油迅速回流到进油通道中。此时，减压阀打开，部分燃油回流到回油管，这就减小了供油压力脉动。随后，计量柱塞让出了正时溢流口，正时油腔内的燃油随着正时柱塞继续下行迅速经正时溢流口排空。喷射结束，如图9-11所示。

图9-11 喷射结束

你学会了吗？

1.电控泵喷嘴柴油机有哪些结构特点？

2.康明斯ISM发动机喷油器的二次计量是如何实现的？