柴油机燃油喷射-喷油泵课件

第九章机械与车辆工程学院BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY北京理工大学柴油机燃油喷射

第九章机械与车辆工程学院BEIJINGINSTITUTE1本章内容（重点章节）第一节柴油机喷油泵第二节燃油喷射过程第三节供、喷油规律第四节喷射过程试验与仿真第五节

异常喷射第六节供油系统参数及其影响本章内容（重点章节）第一节柴油机喷油泵2第一节柴油机喷油泵一.

传统喷油泵的缺点（柱塞式、转子分配式）二.

P型泵与单体泵三.

泵喷嘴四.

P－T燃油供油系统五.高压共轨供油系统目的与要求：1.各种泵的工作原理、特点、优缺点

2.喷油泵改进、发展的思路

第一节柴油机喷油泵一.

传统喷油泵的缺点（柱塞式、转子分3一传统喷油泵的缺点供油系统向高喷压、喷油规律可控的方向发展。传统喷油泵要获得非常高的喷油压力难度很大；传统喷油泵喷油压力会随n、负荷发生难以控制的变化；传统喷油泵喷油量随转速的变化趋势差（速度特性）。一传统喷油泵的缺点供油系统向高喷压、喷油规律可控的方向发展4柴油机供油系统组成

直列柱塞泵油水分离器调速器输油泵燃油箱喷油泵滤清器高压油管喷油器柴油机供油系统组成

直列柱塞泵油水分离器调速器输油泵燃油箱喷5柱塞式喷油泵

柱塞式喷油泵6滚轮体柱塞式喷油泵滚轮体柱塞式喷油泵7基本要求：1.加压；2.定时、定序、定量3.均匀、稳定（提前角、油量、规律）4.快开、快闭

柱塞式喷油泵基本要求：柱塞式喷油泵8加压：靠凸轮推动柱塞快速运动→密封精度（配合间隙0.003～0.005mm），油基本不可压，油腔、高压油管刚度高、变形小……。定时、定序：主要靠凸轮相位、型线设计……

柱塞式喷油泵加压：靠凸轮推动柱塞快速运动→密封精度（配合间隙0.003～9柱塞式喷油泵2.油量调节

改变柱塞与柱塞套筒的相对关系

⑴齿圈齿杆式⑵拨叉拉杆式3.均匀性调节

事先调节初始态柱塞与柱塞套筒的相对关系

柱塞式喷油泵2.油量调节⑴齿圈齿杆式3.均匀性调节10柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）a.没有出油阀的情况b.希望：供油压力迅速提高、迅速下降。

c.出油阀工作原理

油腔内压力↗>弹力→开←压力已经较大；油腔压力↘<弹力→关←压力依然大→喷油器关闭不可靠→二次喷射软密封的作用：等容出油阀。

d.等容出油阀结构：

两个密封带（锥面“刚性”；环带“软密封”）

柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出11柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）e.等容出油阀的缺点：易使管内压力太低（不喷油时），压力变化大，变形大，不利于P提高；

f.油管内的残余压力：要保证快开快闭，还要保证关闭可靠：关时，油管内的残余压力不能太高（关闭不可靠、易二次喷射）也不能太低（压力变化大，变形大，不利于P提高）

g.高压系统内的压力波：另一个造成关闭不可靠的原因：高压系统内的压力波（针阀、出油阀落座时），很复杂，很容易叠加出大的压力峰值；……

h.解决：阻尼阀对压力波动有节流、削减作用；等压阀使高压波过，从而保压。

柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出12柱塞式喷油泵★要保证高压、开闭快捷、稳定、可靠，应特别关注：1.系统变形2.压力波动3.密封

柱塞式喷油泵★要保证高压、开闭快捷、稳定、可靠，应特别关注：13转子分配泵转子分配泵141.轴向压缩式分配泵高压泵头传动机构1.轴向压缩式分配泵高压泵头传动机构151.轴向压缩式分配泵⑵工作原理

利用平面凸轮推动柱塞；利用柱塞的旋转向多缸分配油1.轴向压缩式分配泵⑵工作原理16⑶油量控制油量调节套筒⑶油量控制油量调节套筒17供油提前角自动调节器正时活塞弹簧提前滞后滚轮传力销压力腔与输油泵吸入端相通供油提前角调节阀N108供油提前角自动调节器正时活塞弹簧提前滞后滚轮传力销压力腔与输181.轴向压缩式分配泵特点优点：

体积小、重量轻、润滑条件好，供油均匀，功能齐全、高速性好，易实现电控。缺点：

泵体内精密摩擦副多，要求柴油清洁度高；加工难。1.轴向压缩式分配泵特点优点：体积小、重量轻、润滑条件好，191=滑片式输油泵2=转角传感器 3=分配转塞 4=分配套筒5=油泵ECU56=高压电磁阀7=喷油起始控制电磁阀8=正时活塞9=凸轮环10=驱动轴径向压缩式分配泵1=滑片式输油泵径向压缩式分配泵201=滑片泵2=转角传感器3=高压泵4=油泵ECU5=溢流阀6=燃油供给7=高压电磁阀内部油道1=滑片泵内部油道211=从膜片腔过来的燃油2=高压电磁阀3=径向柱塞高压泵4=滚子5=柱塞6=凸轮环高压的产生1=从膜片腔过来的燃油2=高压电磁阀3=径221=滚子2=高压腔3=柱塞4=凸轮环高压的产生1=滚子2=高压腔3=柱23油量分配过程（机械式）油量分配过程（机械式）242.径向压缩式分配泵特点优点：

凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速；没有柱塞弹簧，靠离心力回位，适于高速机；柱塞行程小，磨损小、寿命长精密件少，零件少，结构紧凑，成本低；尺寸小，重量轻用进油节流控制油量无滚动轴承，不用专门润滑高度通用化、系列化、标准化缺点：

分配转子、内凸轮等零件要求精度高、加工难、柴油滤清严，难以实现高压2.径向压缩式分配泵特点优点：凸轮的升程小，有利于提高柴油25二P型泵与单体泵普通柱塞泵的喷油压力低——～60MPa，为什么？

实现高供压的条件：⑴压缩容积↗⑵密封↗⑶系统体积变形↘（油腔、管路等）⑷系统刚度↗⑸系统压力变化↘（容积变化就小）

二P型泵与单体泵普通柱塞泵的喷油压力低——～60MPa，为26P型泵目的：解决柱塞套筒与出油阀座间的泄露、泄压问题。与普通A型泵的区别：无侧窗；套筒上下一体，倒挂，泵体不直接承压P～100MPa以上；P泵调整柱塞套筒→均匀性（长圆孔）；调喷油角度的均匀性用加减垫片。P型泵目的：解决柱塞套筒与出油阀座间的泄露、泄压问题。与普通27单体泵目的：提高泵体刚度1）泵体刚度大2）高压油管短单体泵泵压100MPa以上（最大可达160~180MPa）3）总体积大，但分开布置对发动机总体积影响不显著单体泵目的：提高泵体刚度1）泵体刚度大28单体泵单体泵29电控单体泵缸体高压室进油孔滚柱滚柱挺杆挺柱弹簧电磁阀弹簧电磁阀顶针高压接头电磁铁基板停止挡块电控单体泵缸体高压室进油孔滚柱滚柱挺杆挺柱弹簧电磁阀弹簧电磁30三泵喷嘴目的：解决高压油管受压变形问题三泵喷嘴目的：解决高压油管受压变形问题31电控泵喷嘴电控泵喷嘴32

1 = 油泵柱塞 2 = 具有线圈和阀针的电磁阀 3 = 间隔柱塞 4 = 燃油回流 5 = 燃油供给 6 = 作用在喷油嘴处的压力 7 = 喷油嘴 8 = 喷油嘴轴针喷射装置剖面图 1 = 油泵柱塞喷射装置剖面图33

1 = 滚轮摇臂 2 = 喷射凸轮 3 = 油泵柱塞 4 = 柱塞弹簧 5 = 电磁阀轴针 6 = 电磁阀 7 = 回油 8 = 燃油供给 9 = 高压腔燃油进入高压腔喷射过程1 1 = 滚轮摇臂燃油进入高压腔喷射过程134

1 = 滚轮摇臂 2 = 喷射凸轮 3 = 油泵柱塞 4 = 电磁阀座 5 = 电磁阀轴针 6 = 供油管路 7 = 喷油嘴轴针 8 = 高压腔预喷射开始喷射过程2 1 = 滚轮摇臂预喷射开始喷射过程235油嘴轴针阻尼

1 = 未受缓冲行 4=泄流间隙 2 = 弹簧腔 5=液压缓冲 3 = 喷油器体 6=阻尼活塞预喷射开始喷射过程2.1油嘴轴针阻尼 1 = 未受缓冲行 4=泄流间隙预喷射361 = 油泵柱塞 2 = 电磁阀 3 =阻尼活塞 4 = 针阀弹簧 5 = 轴针 6 = 高压腔预喷射结束升高的压力引起阻尼活塞下行，瞬间压力降低…..喷射过程31 = 油泵柱塞预喷射结束喷射过程337

1 = 油泵柱塞 2 =电磁阀 3 = 针阀弹簧 4 = 轴针 5 = 高压腔主喷射开始轴针弹簧的预紧力300bar燃油的压力可能达到2050bar喷射过程4 1 = 油泵柱塞主喷射开始轴针弹簧的预紧力300bar喷38

1 = 油泵柱塞 2 = 电磁阀针阀 3 = 电磁阀 4 = 阻尼活塞 5 = 燃油进油管 6 = 轴针 7 = 电磁阀弹簧主喷射结束喷射过程5 1 = 油泵柱塞主喷射结束喷射过程539泵喷嘴泵喷嘴40电控泵喷嘴、电控单体泵等可以控制并得到理想的喷油率。可控喷油规律电控泵喷嘴、电控单体泵等可以控制并得到理想的喷油率。可控喷油41四PT

喷油器目的：柱塞与针阀功能合二为一。四PT

喷油器目的：42PT

喷油器PT

喷油器43共轨供油系统共轨供油系统44高压共轨系统高压共轨系统45共轨供油系统

TheCommonRailSystem共轨供油系统

TheCommonRailSystem46共轨供油系统

TheCommonRailSystem共轨供油系统

TheCommonRailSystem47电液控制喷油器电液控制喷油器48增压式共轨系统增压式共轨系统49高压共轨式电控喷射系统的优点①高喷压>200MPa；②喷压独立于发动机转速；③可预喷和后喷，调节喷油率的形状，实现理想喷油规律；④喷油定时和喷油量可控；⑤喷油特性好、排放、噪声、经济性好；⑥可靠性好，适应性强，可以在新老发动机上使用。

高压共轨式电控喷射系统的优点①高喷压>200MPa；50预喷与噪声预喷与噪声51高压共轨式电控喷射系统的问题（1）主喷射的初期喷射率太高，NOx高。解决：利用两级阀降低初期喷压，采用预喷。（2）针阀惯性大，停油时的最后一滴油的压力很低，使C烟及CH排放高。

解决：主喷以后紧接一个后喷。（3）喷针上持续作用着高压，一旦卡死，油将持续喷入缸内，引起发动机毁坏。

解决：①利用两级阀使针阀处不承受高压；②当持续喷油量大于每循环最大喷油量的3倍时，采用限流器切断。

高压共轨式电控喷射系统的问题（1）主喷射的初期喷射率太高，N521=共管

2=自高压泵来的供油3=共管压力传感器

4=限压阀5=回油6=流量限制器7=到喷油器的高压管限流器结构及原理1=共管 限流器结构及原理53预喷与多级喷射

除普通可预喷的高压共轨式燃油供给系统外，现正在研究多级喷射的高压共轨系统。从一次预喷到多级喷射：

（1）第一次预喷为了冷起动（2）第二次为正常预喷（3）主喷（4）紧接着的后喷射为了降低C烟和CH排放（5）第二次后喷使排气升温以利于排气与催化剂产生化学反应（6）延迟喷射为提高排气温度，部分CH参与还原NOx。多级喷射喷油器正在研制中（要求3~4ms内，要振动5、6次；各次喷射的稳定性与精确控制问题；关闭时电磁阀盘有缓慢衰减振动）。Injection

Rate-60 TDC +60 +120°CA

预喷与多级喷射除普通可预喷的高压共轨式燃油供给系54压电式喷油器——新一代共轨喷油器压电式喷油器——新一代共轨喷油器55本节结束本节结束56第九章机械与车辆工程学院BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY北京理工大学柴油机燃油喷射

第九章机械与车辆工程学院BEIJINGINSTITUTE57本章内容（重点章节）第一节柴油机喷油泵第二节燃油喷射过程第三节供、喷油规律第四节喷射过程试验与仿真第五节

异常喷射第六节供油系统参数及其影响本章内容（重点章节）第一节柴油机喷油泵58第一节柴油机喷油泵一.

传统喷油泵的缺点（柱塞式、转子分配式）二.

P型泵与单体泵三.

泵喷嘴四.

P－T燃油供油系统五.高压共轨供油系统目的与要求：1.各种泵的工作原理、特点、优缺点

2.喷油泵改进、发展的思路

第一节柴油机喷油泵一.

传统喷油泵的缺点（柱塞式、转子分59一传统喷油泵的缺点供油系统向高喷压、喷油规律可控的方向发展。传统喷油泵要获得非常高的喷油压力难度很大；传统喷油泵喷油压力会随n、负荷发生难以控制的变化；传统喷油泵喷油量随转速的变化趋势差（速度特性）。一传统喷油泵的缺点供油系统向高喷压、喷油规律可控的方向发展60柴油机供油系统组成

直列柱塞泵油水分离器调速器输油泵燃油箱喷油泵滤清器高压油管喷油器柴油机供油系统组成

直列柱塞泵油水分离器调速器输油泵燃油箱喷61柱塞式喷油泵

柱塞式喷油泵62滚轮体柱塞式喷油泵滚轮体柱塞式喷油泵63基本要求：1.加压；2.定时、定序、定量3.均匀、稳定（提前角、油量、规律）4.快开、快闭

柱塞式喷油泵基本要求：柱塞式喷油泵64加压：靠凸轮推动柱塞快速运动→密封精度（配合间隙0.003～0.005mm），油基本不可压，油腔、高压油管刚度高、变形小……。定时、定序：主要靠凸轮相位、型线设计……

柱塞式喷油泵加压：靠凸轮推动柱塞快速运动→密封精度（配合间隙0.003～65柱塞式喷油泵2.油量调节

改变柱塞与柱塞套筒的相对关系

⑴齿圈齿杆式⑵拨叉拉杆式3.均匀性调节

事先调节初始态柱塞与柱塞套筒的相对关系

柱塞式喷油泵2.油量调节⑴齿圈齿杆式3.均匀性调节66柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）a.没有出油阀的情况b.希望：供油压力迅速提高、迅速下降。

c.出油阀工作原理

油腔内压力↗>弹力→开←压力已经较大；油腔压力↘<弹力→关←压力依然大→喷油器关闭不可靠→二次喷射软密封的作用：等容出油阀。

d.等容出油阀结构：

两个密封带（锥面“刚性”；环带“软密封”）

柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出67柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）e.等容出油阀的缺点：易使管内压力太低（不喷油时），压力变化大，变形大，不利于P提高；

f.油管内的残余压力：要保证快开快闭，还要保证关闭可靠：关时，油管内的残余压力不能太高（关闭不可靠、易二次喷射）也不能太低（压力变化大，变形大，不利于P提高）

g.高压系统内的压力波：另一个造成关闭不可靠的原因：高压系统内的压力波（针阀、出油阀落座时），很复杂，很容易叠加出大的压力峰值；……

h.解决：阻尼阀对压力波动有节流、削减作用；等压阀使高压波过，从而保压。

柱塞式喷油泵4.快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出68柱塞式喷油泵★要保证高压、开闭快捷、稳定、可靠，应特别关注：1.系统变形2.压力波动3.密封

柱塞式喷油泵★要保证高压、开闭快捷、稳定、可靠，应特别关注：69转子分配泵转子分配泵701.轴向压缩式分配泵高压泵头传动机构1.轴向压缩式分配泵高压泵头传动机构711.轴向压缩式分配泵⑵工作原理

利用平面凸轮推动柱塞；利用柱塞的旋转向多缸分配油1.轴向压缩式分配泵⑵工作原理72⑶油量控制油量调节套筒⑶油量控制油量调节套筒73供油提前角自动调节器正时活塞弹簧提前滞后滚轮传力销压力腔与输油泵吸入端相通供油提前角调节阀N108供油提前角自动调节器正时活塞弹簧提前滞后滚轮传力销压力腔与输741.轴向压缩式分配泵特点优点：

体积小、重量轻、润滑条件好，供油均匀，功能齐全、高速性好，易实现电控。缺点：

泵体内精密摩擦副多，要求柴油清洁度高；加工难。1.轴向压缩式分配泵特点优点：体积小、重量轻、润滑条件好，751=滑片式输油泵2=转角传感器 3=分配转塞 4=分配套筒5=油泵ECU56=高压电磁阀7=喷油起始控制电磁阀8=正时活塞9=凸轮环10=驱动轴径向压缩式分配泵1=滑片式输油泵径向压缩式分配泵761=滑片泵2=转角传感器3=高压泵4=油泵ECU5=溢流阀6=燃油供给7=高压电磁阀内部油道1=滑片泵内部油道771=从膜片腔过来的燃油2=高压电磁阀3=径向柱塞高压泵4=滚子5=柱塞6=凸轮环高压的产生1=从膜片腔过来的燃油2=高压电磁阀3=径781=滚子2=高压腔3=柱塞4=凸轮环高压的产生1=滚子2=高压腔3=柱79油量分配过程（机械式）油量分配过程（机械式）802.径向压缩式分配泵特点优点：

凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速；没有柱塞弹簧，靠离心力回位，适于高速机；柱塞行程小，磨损小、寿命长精密件少，零件少，结构紧凑，成本低；尺寸小，重量轻用进油节流控制油量无滚动轴承，不用专门润滑高度通用化、系列化、标准化缺点：

分配转子、内凸轮等零件要求精度高、加工难、柴油滤清严，难以实现高压2.径向压缩式分配泵特点优点：凸轮的升程小，有利于提高柴油81二P型泵与单体泵普通柱塞泵的喷油压力低——～60MPa，为什么？

实现高供压的条件：⑴压缩容积↗⑵密封↗⑶系统体积变形↘（油腔、管路等）⑷系统刚度↗⑸系统压力变化↘（容积变化就小）

二P型泵与单体泵普通柱塞泵的喷油压力低——～60MPa，为82P型泵目的：解决柱塞套筒与出油阀座间的泄露、泄压问题。与普通A型泵的区别：无侧窗；套筒上下一体，倒挂，泵体不直接承压P～100MPa以上；P泵调整柱塞套筒→均匀性（长圆孔）；调喷油角度的均匀性用加减垫片。P型泵目的：解决柱塞套筒与出油阀座间的泄露、泄压问题。与普通83单体泵目的：提高泵体刚度1）泵体刚度大2）高压油管短单体泵泵压100MPa以上（最大可达160~180MPa）3）总体积大，但分开布置对发动机总体积影响不显著单体泵目的：提高泵体刚度1）泵体刚度大84单体泵单体泵85电控单体泵缸体高压室进油孔滚柱滚柱挺杆挺柱弹簧电磁阀弹簧电磁阀顶针高压接头电磁铁基板停止挡块电控单体泵缸体高压室进油孔滚柱滚柱挺杆挺柱弹簧电磁阀弹簧电磁86三泵喷嘴目的：解决高压油管受压变形问题三泵喷嘴目的：解决高压油管受压变形问题87电控泵喷嘴电控泵喷嘴88

1 = 油泵柱塞 2 = 具有线圈和阀针的电磁阀 3 = 间隔柱塞 4 = 燃油回流 5 = 燃油供给 6 = 作用在喷油嘴处的压力 7 = 喷油嘴 8 = 喷油嘴轴针喷射装置剖面图 1 = 油泵柱塞喷射装置剖面图89

1 = 滚轮摇臂 2 = 喷射凸轮 3 = 油泵柱塞 4 = 柱塞弹簧 5 = 电磁阀轴针 6 = 电磁阀 7 = 回油 8 = 燃油供给 9 = 高压腔燃油进入高压腔喷射过程1 1 = 滚轮摇臂燃油进入高压腔喷射过程190

1 = 滚轮摇臂 2 = 喷射凸轮 3 = 油泵柱塞 4 = 电磁阀座 5 = 电磁阀轴针 6 = 供油管路 7 = 喷油嘴轴针 8 = 高压腔预喷射开始喷射过程2 1 = 滚轮摇臂预喷射开始喷射过程291油嘴轴针阻尼

1 = 未受缓冲行 4=泄流间隙 2 = 弹簧腔 5=液压缓冲 3 = 喷油器体 6=阻尼活塞预喷射开始喷射过程2.1油嘴轴针阻尼 1 = 未受缓冲行 4=泄流间隙预喷射921 = 油泵柱塞 2 = 电磁阀 3 =阻尼活塞 4 = 针阀弹簧 5 = 轴针 6 = 高压腔预喷射结束升高的压力引起阻尼活塞下行，瞬间压力降低…..喷射过程31 = 油泵柱塞预喷射结束喷射过程393

1 = 油泵柱塞 2 =电磁阀 3 = 针阀弹簧 4 = 轴针 5 = 高压腔主喷射开始轴针弹簧的预紧力300bar燃油的压力可能达到2050bar喷射过程4 1 = 油泵柱塞主喷射开始轴针弹簧的预紧力300bar喷94

1 = 油泵柱塞 2 = 电磁阀针阀 3 = 电磁阀 4 = 阻尼活塞 5 = 燃油进油管 6 = 轴针 7 = 电磁阀弹簧主喷射结束喷射过程5 1 = 油泵柱塞主喷射结束喷射过程595泵喷嘴泵喷嘴96电控泵喷嘴、电控单体泵等可以控制并得到理想的喷油率。可控喷油规律电控泵喷嘴、电控单体泵等可以控制并得到理想的喷油率。可控喷油97四PT

喷油器目的：柱塞与针阀功能合二为一。四PT

喷油器目的：98PT

喷油器PT

喷油器99共轨供油系统共轨供油系统100高压共轨系统高压共轨系统101共轨供油系统

TheCommonRailSystem共轨供油系统

TheCommonRailSystem102共轨供