柴油发电机的泵喷嘴电喷燃油喷射机构

泵喷嘴顾名思义就是喷油器与控制单元和喷嘴组合在一起，即高压油管长度为零的燃油系统。它安装在缸盖上，每个缸都有一个。因为无高压油管，于是可消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的危害，高压容积大大降低，因此可发生所需的高喷射压力，与带喷嘴的分配式喷射系统一样机理。康明斯公司在本文中除了介绍泵喷嘴电喷燃油喷射机构特点与结构构造，同时总结了第二代柴油电喷燃油喷射系统的优劣势。

早在1905年，柴油发电机创始人就提出了泵喷嘴的概念，设想将喷油咀和喷油泵合成一体，省去高压油管，获得高的喷油压力。随着近代电子技术的发展，电控泵喷嘴应运而生。

泵喷嘴装配在柴油发电机原普通喷油泵的位置上（见图1），其外形与普通喷油咀类似，由汽缸盖上方的凸轮轴经摇臂使喷油咀内柱塞下移而加压燃油。泵喷嘴的上半部为柱塞、柱塞套与柱塞弹簧等，喷油嘴的下半部为喷油器、调压弹簧及进、回油道。泵喷嘴系统的较大特征是喷油泵和喷油泵做成一体，高压油管长度为零。泵喷嘴的结构如图2-22所示，由挺柱或摇臂驱动泵喷嘴内的柱塞使燃油加压，在柱塞腔内形成高压。ECM适时地发出脉冲信号，命令高速电磁线圈控制喷油的始点和终点，而脉冲信号的长短控制循环喷油量。ECM通过程序MAP对泵喷嘴内部的高速电磁阀的动作进行闭环控制，只有当电磁阀关闭时，燃油才会喷射。因此，电磁阀的关闭点就决定了喷油始点，电磁阀再次打开之前所经过的时间长度决定喷油量。

电子控制泵喷嘴机构详细由泵喷嘴、驱动摇臂系统、电子控制单元(ECM)、各种探头等构成，如图2所示。泵喷嘴实际上由喷油嘴、喷油咀和电磁控制阀三部分构造，如图3所示。电子控制泵喷嘴系统的特性是燃油压力升高仍然是机械式的，喷油始点和终点由电磁阀控制，即喷油量和喷油时间是由电磁阀控制的。电子控制泵喷嘴系统的组成特点如下：

（2）主供油管和汽缸盖上的各个喷油泵之间由支管连接，溢出燃油通过连接各喷油器的溢油管经调压阀排出到汽缸盖外部。

（3）ECU直接安装在柴油发电机机体上，缩短了线束长度；为了减低因柴油发电机致使的振动，采用橡胶固定，同时，采用燃油冷却ECU的背面。

（4）ECM根据装配在飞轮以及凸轮相关部位的两个速度探头检测到的柴油发电机速度和主轴转角探头信号及其他的探头信号进行较佳燃油喷射控制。

（6）喷油器的高速电磁阀是常开的，燃油通过汽缸盖内部的油路流动；但电磁阀关闭时，柱塞开始向喷油咀压油，燃油从喷油器喷入汽缸；当电磁阀打开时，溢油开始，喷油结束。

（7）由于没有喷油管，不仅可以实现高压喷射，而且可以通过适当组合喷油器的喷孔流通截面积和驱动凸轮的形状，使喷油率的形状徐徐上升，减小预混合期间的喷油量，从而达到控制预混合燃烧。

利用收缩活塞将喷射流程分为预喷射和主喷射两个阶段；利用缓冲活塞控制针阀上升时的升程变化，实现“先缓后急”的理想喷油规律。

喷射凸轮驱动泵油柱塞下移。初期电磁阀仍未关闭，高压腔内的部分柴油被压回到进油管。ECM控制电磁阀通电，关闭高压腔到进油管的通道，高压腔内压力大于18MPa时，针阀承压锥面上承受的上升力高于喷油嘴弹簧力，针阀上升开启喷油孔，预喷射开始。在预喷射流程中，缓冲活塞起到限制针阀上升速度的功能，借以实现理想喷油规律的“先缓”。针阀上升，针阀室内的柴油被压回弹簧室的流程中，缓冲活塞使泄油间隙逐渐降低，节流增大，针阀上升速度变缓。 预喷射开始后（如图4所示），高压腔油压随着柱塞压油继续提高，达到一定压力时，收缩活塞瞬态下移，使高压腔油压瞬间下降，针阀关闭喷油孔，预喷射结束。预喷射后，由于收缩活塞的下移增加了喷油咀弹簧的预紧力，使主喷射阶段时针阀开启所需的油压比预喷射程序高。

预喷射结束后，电磁阀仍然关闭，随着泵油柱塞继续压油，高压腔内油压重新上升。当油压上升到约30MPa时，针阀再次上升开启喷油孔，主喷射阶段开始。在主喷射阶段中，较高喷油压力可达205MPa。当ECU控制电磁阀开启时，高压腔柴油回流到进油管，压力迅速下降，喷油嘴弹簧迅速使针阀关闭喷油孔，同时收缩活塞和缓冲活塞也回到初始位置，主喷射阶段结束。当电喷机构停止向电磁控制阀供电时，电磁控制阀针阀在电磁控制针阀回位弹簧的功用下向右移动，接通高压油腔与低压油道。这时，高压油腔内的燃油经电磁控制阀流向低压油道，高压油腔里的燃油压力下降，喷油针阀在喷油针阀回位弹簧的功用下复位，辅助柱塞则在喷油针阀回位弹簧的作用下关闭高压油腔与喷油针阀回位弹簧之间的油道，主喷油结束，如图5所示。

如图6所示，当凸轮的下降段与摇臂接触时，泵油柱塞在泵油柱塞回位弹簧的功能下向上运动，高压油腔因体积增大而发生真空。这时，低压油道（与进油管相连接）内的燃油经电磁控制阀流向高压油腔，直到充满高压油腔为止，从而为下一次喷油做好准备。

1）仍然依赖于传统的脉动高压装置，使高压喷射的区间受到凸轮型线的限制，不能实现大范围的喷射定时控制。

2）喷射压力的大小只和凸轮型线以及柴油发电机速度等结构数据有关，不能根据柴油发电机的工况灵活调节。