喷油器：重型货车新技术与故障诊断

1.喷油器的结构

喷油器的结构如图2-8所示。该喷油器将高压油泵和喷油针阀整合为一体，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上下往复运动，以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泄压，以保证断油干脆。

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。其具体控制过程分析如下。

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，如图2-9所示。

②当随动件滚轮自外基圆向内基圆回落，正时柱塞在复位弹簧的作用下上行、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，使之与正时柱塞保持接触，同步上行，如图2-10所示。

图2-8 喷油器

图2-9 凸轮旋转到外基圆位置

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。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。计量柱塞上方受力显然大于下方受力，计量柱塞欲下行，结果计量油腔压力增长，计量单向阀关闭，计量柱塞下行无法实现，便保持不动。随着正时柱塞上行，经电磁阀的燃油不断进入正时油腔，填满正时柱塞上行所让出的空间，如图2-11所示。

图2-10 计量油腔进油

图2-11 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。这时计量柱塞与正时柱塞间距离不再变化，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，填满柱塞上行所让出的空间，如图2-12所示。

图2-12 计量油腔二次进油(www.xing528.com)

⑤当第二次进入计量油腔的油量达到ECM的设定值时，ECM再次将电磁阀打开。压力燃油再次进入正时油腔，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油量被保持在计量油腔之内，直至正确时刻将其喷入气缸为止。正时柱塞上行所让开的空间，继续由电磁阀供给的压力燃油填充，正时油腔容积逐步增大，如图2-13所示。

图2-13 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，离开内基圆为止，如图2-14所示。

图2-14 正时柱塞上止点

⑦随动件滚轮离开内基圆开始接触凸轮上升沿时，正时柱塞被驱动下行，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，如图2-15所示。

图2-15 正时油腔回流

⑧当达到了正确的喷油时刻时，ECM将电磁阀关闭。此时正时油腔被密闭，正时柱塞和计量柱塞间便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5000lbf/in²时，油压将针阀顶起，燃油经油杯上的喷孔喷出。喷油量即为计量油腔二次计量油量之和。ECM通过改变电磁阀关闭时间，即可实现对喷油正时的控制，如图2-16所示。

图2-16 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，此时减压阀被打开，使部分燃油回流回油管，这就减小了供油压力脉动。接着计量柱塞让开了正时溢流口，正时油腔内燃油随着正时柱塞继续下行迅速经正时溢流口排空。然后正时柱塞和计量柱塞再次接触。凸轮转至外基圆与随动件滚轮接触位置，进入下一循环，如图2-17所示。

图2-17 喷射结束

采用双脉冲喷射，使第二次进油结束与喷油开始间的时间间隔缩短，这可以提高燃油计量精度，并且提高油门响应。

学习提示：康明斯发动机电控泵喷嘴系统，喷油器和高压泵合二为一。在每个工作循环中高压泵进油两次、电磁阀动作两次，这就是所谓的双脉冲喷射。