柴油机四冲程供油系统的类别、构成与机理

引言：柴油机燃油喷射具备髙压、高频率、脉冲等优点。其喷涌工作压力达到200MPa，为汽油发动机喷涌压力千倍之上。对汽柴油髙压喷涌系统运维点火提前角电子操纵，艰难大很多。并且柴油机喷涌对喷射气门的精度要求比较高，相较于柴油机活塞杆上止点的视角部位远远比汽油发动机规定精确。因为柴油机的喷涌系统软件多种形式，例如具备直六泵、分派泵、泵喷油泵、双缸泵等构造截然不同的系统软件。执行电控技术的执行器较为复杂，构成了柴油机喷涌系统软件的多元化；与此同时柴油机必须对剩余油、按时、喷油压力等自动化测量进行全面的操纵，其手机软件难度也超过汽油发动机。但由于独特的创新性，选用电机控制已在所难免成为当今柴油机行业的发展趋势。



一、供油系统电控技术的特征



柴油机电控技术与汽油发动机电控技术有很多共同之处，全部系统都是由感应器、ECU和执行机构三大部分组成，在电机控制柴油机上常用的传感器中，如转速比、工作压力、温湿度控制器及其油门感应器，与汽油发动机电子控制系统都是一样的。ECU在硬件方面也非常相似，在整车智能管理系统手机软件方面也有类似处。汽油发动机电控技术在海外相对成熟，商业化水平已非常高，因此大部分传感器ECU早已不是难题，并不是柴油机电控技术的难点。柴油机电控技术有二个显著的特征：一个特征是其关键技术和技术难题就在那柴油机喷涌电机控制执行机构上；另一个特征是柴油机电机控制喷涌系统软件的多元化。

柴油机是一个热效相对较高的传动设备。它采用高压柴油泵（包含提早器）和喷油器将适量汽柴油，在适当的阶段，以适当空间情况喷到柴油机的燃烧仓，以导致最理想的汽柴油与空气混合和燃烧最资源优势，完成柴油机在输出功率、扭距、转速比、燃油消耗率、待速、噪音、排出等各方面的规定，柴油机燃油喷射具备髙压、高频率、脉冲等优点，其喷涌工作压力达到60～150MPa，乃至200MPa，为车用汽油喷涌的上百倍，上万倍。针对汽柴油髙压喷涌系统运维点火提前角电子操纵，艰难大很多。并且柴油机喷涌对喷射气门的精度要求比较高，相较于柴油机活塞杆上死点视角部位远远比汽油发动机规定精确，这就导致柴油机喷涌的电机控制执行机构要复杂得多。因而柴油机电控技术的关键所在难点便是柴油机喷涌电机控制执行机构，也就是电机控制柴油机喷涌系统软件，关键控制量是点火提前角和供油气门。

现如今世界各国汽油发动机电控技术相对成熟，且趋于一个比较单一的方式，即多一点喷涌。电机控制化油皿早已取代，点射喷涌的使用大大降低，有一些目前正在科学研究多一点缸体喷涌。柴油机在机械控制时期，就已经有了直六泵、分派泵、泵喷头、双缸泵等构造截然不同的系统软件，每一个系统软件各有其特征和应用领域，每一种系统软件中又有各种不同构造。执行电控技术的执行器较为复杂，因而构成了柴油机喷涌系统软件的多元化。

有关柴油机发动机电机控制供油系统的类型，大概分成四种方式。最先，按喷涌不同，电机控制燃油喷射系统可以分为持续喷涌方式及间歇性喷涌方法。在采用间歇性喷涌方法的多点电机控制燃油喷射系统中，根据各缸喷油泵的喷涌次序可以分为与此同时喷涌系统软件、分类喷涌及系统次序喷涌系统软件。次之，按对空气流量的计量方法不一样，电机控制燃油喷射系统可以分为D型喷涌系统及I型喷涌系统软件。随后，按喷涌位置不同，电机控制燃油喷射系统分为进气口喷涌和缸体直接喷射两类。最终然后按有没有控制信号，可以分为开环控制系统和自动控制系统。开环控制系统（无前氧传感器）难以实现最好操纵。自动控制系统（有前氧传感器）要在发动机排汽管上配置了前氧传感器，依据排气管中氧气含量的改变，分辨具体进到气缸的混合气体喷油量，然后通过ECU与设定的目标喷油量值进行对比，并依据偏差调整喷油泵点火提前角，使喷油量维持在设定的目标值周边。



二、液压控制电机控制单个式喷油泵



柴油机液压控制电机控制单个式喷油泵（HEUI）是一种独特的电喷系统，一般的柴油机供油系统是通过曲轴推动拐臂构成，使喷油泵的油泵柱塞泵往下健身运动，上升封闭在油泵螺帽里的燃油压力到可以开启喷油泵喷嘴总程里的油泵针型阀。而HEUI供油系统中，增加活塞杆里的髙压汽车机油取代拐臂功效在各喷油泵顶端，由髙压汽车机油增加动力的喷油压力，由机油压力确定压力大小。

1、HEUI电喷系统原理概述

      HEUI供油系统的油泵速度采用液压方法操纵，油泵速度随柴油机转速比而改变，使柴油机性能提升，燃油效率改进并排放减少。在油泵继电器收到来源于ECM信号造成鼓励时HEUI喷油泵柱塞泵姿势，与其它机械设备驱动供油系统不一样，柴油机凸轮轴转速和突起延续时间操纵喷油泵的柱塞泵健身运动，因此油泵操纵更加精确。

2、HEUI电喷系统的构成

总体来说HEUI系统包括三大部分组成：低电压供油系统、髙压汽车机油系统及由ECM掌控的喷油系统。

（1）低电压供油系统

      HEUI归属于低电压供油系统，如下图2所显示，汽柴油经柴油油箱被吸出，经过滤器、低压油泵、汽柴油集合管至喷油泵，向每个喷油泵的供油量超过具体点火提前角，以确保足够的润滑和制冷喷油泵，并没有喷出的汽柴油离去主油道，最终经进油管的喷油压力阀（缓解压力设置为414kPa）返回柴油油箱。

低电压供油系统中没有髙压汽柴油流动性，取消液压油管，目的是防止燃油的流体密度和输油管韧性在输油管内形成压力起伏，避免开启已禁用的针型阀，造成二次喷涌点燃的不正常，发生乙醇燃烧。



（2）髙压汽车机油系统软件

柴油机的发动机润滑油可分为两个：低电压和高压。如下图1所显示能够得知，在低电压喷油泵的影响下，油底汽车机油被吸起，根据机油散热器和过滤装置，这时汽车机油分成双路，一路对柴油机体进行润滑，另一路从喷油器进到，进到喷油器里的不必要汽车机油一部分流到油底。此部分归属于进气系统的低电压一部分。在喷油器的影响下，髙压汽车机油通向喷油泵，此部分就是进气系统高压一部分。

事实上，进气系统高压一部分不仅起润滑作用，更为关键的是操纵推动喷油泵高压油泵。喷油压力自动控制系统如下图3所显示，系统中流动性的基本都是髙压汽车机油，由髙压喷油泵、喷油压力稳压阀、喷油压力操纵传感器和构成。

是由发动机曲轴推动7个活塞的髙压喷油泵，在正常工作环境下，汽车机油被充压至3100kPa到20685kPa中间，一个轨道式压力调节阀（RailPressure Control Valve，RPCV）操纵汽油泵输出工作压力，当打开变压调压阀时，溢流式的汽车机油回柴油机油底中。变压调压阀是一个电机控制调速阀，起操纵液压机喷油泵的油阀力的作用，ECM调整喷油泵输出提供的油工作压力，通过调节电机控制调速阀信号电流量。变压调压阀的截面图如下图4所显示，在柴油机停机时，变压调压阀内部旋片泵被矩形弹簧推倒右边，汽车机油溢水口关掉；在运行柴油机时，ECM发信号给变压调压阀，磁铁线圈造成电磁场将流线圈促进菌状阀和摆杆，注入旋片泵腔内的机油压力和弹簧力联合作用使旋片泵处在右边，再次使汽车机油溢流式油孔关掉，使所有汽车机油进到各缸盖内铸造的汽车机油油道里，直至汽车机油主油道内做到期待的机油压力。



（3）喷油泵

喷油泵由继电器、提动阀、碱化提高活塞杆、喷油器总程等构成，如下图5所显示。

汽车机油液压机动能给予喷油泵的喷涌驱动力，喷油泵里的活塞杆及柱塞移动由液压压力及转速控制，由喷油泵中继电器电源开关时间的变化达到控制点火提前角 ECM传出单脉冲的温度控制，当继电器通电时提动阀开启其高压闸阀，促进活塞杆及柱塞在高压汽车机油驱动下行到最少，喷油泵开展油泵。ECM脉冲信号操纵断掉喷油泵的继电器开关电源，终止油泵，关掉提动阀。当合上提动阀，髙压汽车机油关掉输送管，对碱化提高活塞杆终止提供的油，旋转空槽内排进碱化提高活塞杆里的髙压汽车机油。柱塞扭簧将碱化提高活塞杆及柱塞推回到原位。当柱塞上移时，汽柴油阀开启，柱塞腔内逐渐引入低电压汽柴油。ECM根据喷油泵有效管理发动机的喷涌速率、油泵时间以及髙压喷涌工作压力。

喷涌速率控制：喷油泵的落实由液压机自动控制系统，速率比传统脚踏式要快点，柴油机速度喷涌速率及压力不相干。

在HEUI的油泵环节中，因为电磁阀速率回应很快，为“主导喷涌”即“二次喷涌”发挥特长。所说“主导喷涌”，是指通过喷油器喷到少许汽柴油到燃烧仓，缓缓地使燃烧仓内形成柔性火苗前峰，那样气缸内的最高值温度和压力都低于一般一次喷涌系统软件，这时由ECM检验油泵延迟，在建立火苗前峰后，依据ECM提供的信息，喷油器再度不断打开向气缸内喷到精确的剩余油，燃烧仓里的汽柴油喷到活塞顶的碗型空间中，这有利于空气和汽柴油产生涡旋。因为气缸内的压力升高率降低了，燃烧噪声减少了，耗油量降低，与此同时大幅度降低排出有机废气浓度值。



三、电机控制泵喷头系统软件



电机控制泵喷头系统软件延续了脚踏式泵喷头全面的多个特性，如由设置在缸盖上及设置在柴油机侧边上位处曲轴直接驱动或者通过拐臂推动油阀柱塞，柱塞柱塞偶件与喷油器柱塞偶件组合装在一个外壳里，柱塞油阀过程中产生的髙压汽柴油马上进入喷油器，无液压油管。电机控制泵喷头系统软件取消脚踏式泵喷头上用于控制供油量的螺旋槽而是以快速继电器来调节油泵气门和点火提前角，因而归属于时长控制类。

1、DDEC系统软件

国外Detroit企业（底特企业）DDEC全面的泵喷头喷油系统如图7（a），泵喷头组织和工作原理如图7（b）。

当装到泵喷头边上的继电器打开时，柱塞虽然已经逐渐油阀，但是由于进气阀开启着，不可以创建髙压。当继电器一关掉，柱塞即向喷油器油阀和喷油器开展油泵。继电器然后打开，高压油马上泄压，终止提供的油，喷油器讯速终止油泵。电磁阀关掉和开启由ECU操纵。因为电机控制泵喷头将柱塞和喷油器、继电器都装在一个外壳里，又没液压油管，髙压死容量不大，因而容许造成更高喷涌工作压力，DDEC喷涌压力为100MPa。同时减少了密封性表面法兰接头，电机控制泵喷头系统软件有非常好的稳定性。

电磁阀设计方案关键追寻快速反应，因而选了短行程安排、小品质、压力控制式阀和平面图形同步电机。在系统运行中将检验电磁控制阀的关掉点做为控制信号来达到闭环控制系统。我们可以通过继电器磁感线工作电压或电流波形的检查来决定调压阀的关掉点，那样就可以不用此外附带的感应器，这是它的特性。DDEC系统使用电压波形做为传输信号，这也是基于对电压波形和电流波形两种方式对比后确立的。因此对磁感线的电流要有一个控制器给予调整，这样当磁感线中电流量做到某一值后能维持不变。当同步电机逐渐挪动后，磁感线电磁线圈中工作电压也在逐渐提升。当同步电机健身运动停止时，工作电压突然下降到只需维持电流保持一致的低的水准上。这一工作电压突将可以很方便地检测出。为了保证响应时间，必须使用低电源变压器，以确保在低电源电流下电流量能够以充足闪电般的速度做到维持不变的水准。这个方法来测试电磁感应关掉点精密度能够达到±0.25曲轴转角。这类检测方式也可以清除电源电流发生变化时所造成的供油量和供油气门起伏。

2、EUP系统软件

电机控制单个式柴油泵（EUP）是以Bosch 柴油泵-液压油管-喷油器（PLN）系统为基本发展起来，它是由曲轴推动，并实现了电子控制系统。单个式柴油泵泵身体内的滚轴转向结构由曲轴推动，促进螺帽里的柱塞往上健身运动，造成油泵所需要的髙压，单个式柴油泵的最基本构成如下图8所显示。

      EUP的系统原理：在继电器关掉且曲轴促进EUP壳体内的柱塞上移的时候才会油泵，当继电器打开并且在柱塞回位弹簧4影响下向下滑动时，低电压汽柴油将会发生溢流式。髙压汽柴油从EUP通过小管经液压油管被传至喷油器，大概在31027～34475kPa汽压影响下摆脱扭簧压力而打开，这时喷油压力约为179.3MPa。



四、电机控制分派泵（EDP）系统软件



电机控制分派泵要在机械设备分派泵的前提下发展而来的。它延续了原机械设备分派泵体型小、噪声小、运转平稳、承受力平衡的优势，又大大简化了原机械设备分派泵的结构，它的结构如下图9所显示。

 1、分派泵工作原理

如下图10所显示。开启启动马达汽柴油断开继电器插电打开，那样泵壳和柱塞间的汽柴油安全通道顺畅。当输油泵转动，汽柴油从柴油油箱里被吸脂上去，根据水沉积器及汽油滤清器在从调节阀门调定压力之下进到泵壳。根据柱塞运动汽柴油被挤压并安排到每个油阀。汽柴油根据油阀后，然后通过液压油管进到喷油器，且被喷到汽缸。与此同时，柴油泵的结构是依靠汽柴油来润滑和冷却的。一部分汽柴油从溢流式螺钉返回柴油油箱，来调节泵壳汽柴油环境温度的上升。

2、油阀基本原理

（1）输油泵、凸轮轴板与柱塞是通过转动轴推动并以发动机一半的转速转动。

（2）2个柱塞扭簧将柱塞及凸轮轴板顶在滚子轴承上。

（3）凸轮轴板表面有和汽缸同样数量端口凸轮轴。(4 缸发动机有4个端口凸轮轴。) 凸轮轴板借助固定滚子轴承促进柱塞向里或者向外旋转，柱塞伴随着端口凸轮轴运动而运动，柱塞的反复运动与端口凸轮轴的旋转同歩。端口凸轮轴转动一圈，柱塞进行4 次完备的反复运动。

（4）每1/4圈喷涌一次汽柴油进到汽缸和柱塞完成一次反复运动（相较于4缸发动机来讲）。

（5）柱塞有4个吸油杯、1个分派孔、1个回进油口和1个均衡槽。回进油口和分配孔与柱塞定位孔互通。

（6）汽柴油从柱塞的吸油杯被吸进。随后髙压汽柴油从分派孔根据油阀进到喷油器。

3、双缸提供的油全过程

（1）去油全过程：

柱塞在往下运动的时候（如图例往左边移动时），柱塞里的4 个吸油杯中的一个与分派头吸进油口互通。那样汽柴油被吸入压力室，从那里进到柱塞内部结构。

（2）提供的油全过程：

伴随着凸轮轴板与柱塞转动，分派头吸进油口关掉、柱塞的分配孔与分派安全通道互通。伴随着凸轮轴板转上滚子轴承，柱塞往右边健身运动缩小汽柴油。当燃油压力超出油阀弹簧的轴向力，汽柴油便被泵注喷油器。

（3）提供的油完毕：

当凸轮轴板再次转动柱塞再次往右边健身运动，柱塞上的两个回进油口将柱塞及凸轮轴板顶在滚子轴承上。那样高压油根据回进油口流到泵壳。结论燃油压力突然下降、燃油喷射终止。



汇总：

柴油机电子控制技术在安全、精密度、自动控制系统和故障检测方面具有优点，但维护保养难度系数、价钱、耐用性和安全隐患等方面存在局限性。因而，柴油发电机组制造业企业需要在技术性把握、运用和管理等层面加强研究，使柴油机电子控制技术能够更好地为人们的生活服务项目。