高压燃油系统

高压燃油系统（通用8篇）

高压燃油系统 篇1

1 燃油喷射系统中的常见故障

1.1 柱塞和套筒的故障

高压油泵使用一段时间后, 柱塞和套筒的工作表面就会产生较大磨损, 特别是回油孔式高压油泵在柱塞的螺旋槽附近的工作表面磨损较为突显。在油泵柱塞的螺旋面上, 有时还产生穴蚀, 这是由于油泵供油结束而回油时, 高压油倒流, 压力波反射到柱塞螺旋面, 而引起的空泡腐蚀。在柱塞和套筒的配合面上, 有的还出现纵向拉痕、或柱塞卡滞、或咬死故障。导致上述现象的原因多是由于燃油不洁所致, 偶件之间的配合间隙过小等原因造成。柱塞和套筒偶件的过度磨损使会使其配合间隙增大, 密封性降低, 雾化变差, 燃烧恶化, 若各缸油泵的柱塞、套筒磨损不均, 致使各缸喷油不等, 柴油机在低速时难以稳定运行。

1.2 出油阀和阀座的故障

出油阀具有卸载止回作用, 出油阀上设有减压凸缘, 它与阀座内孔滑配, 当油泵供油停止时, 出油阀在弹簧作用下, 凸缘进入阀座, 切断高压油管内燃油与套筒的通路, 凸缘下落使高压油管内油压快度下降, 喷油器针阀关闭, 喷油停止。

出油阀和阀座磨损后, 会使其密封性能下降, 留存在高压油管内的高压油, 将会有一部分回流, 致使高压油管内燃油压力降低, 喷射质量变差, 引起不完全燃烧, 柴油机在低转速运转时问题更为突显。若出油阀阀杆卡紧和咬死, 或阀被杂质垫起造成“常开”或出油阀破损等, 都将出现此种不良后果。

1.3 喷油器针阀偶件故障

针阀偶件的磨损主要发生在针阀和针阀套圆柱面、针阀锥面和阀座面, 针阀套端面因腐蚀而产生麻点, 喷孔因高压燃油的冲刷而使孔径扩大和失园。

为了保证针阀和阀座的密封性, 针阀锥面和阀座面被制成线接触, 目的增加压强。但当有杂质卡在阀线上, 则会造成燃油渗漏, 恶化燃烧。当针阀与阀座配合面磨损后, 针阀升程增加, 导致撞击加剧, 磨损加速, 而针阀与阀套圆柱面磨损后, 还会使喷油压力下降。高压燃油的冲刷与腐蚀, 使喷油器喷孔变大, 雾化质量变差, 影响喷射燃油的穿透性, 使油雾与燃烧室的形状不相适应, 影响了柴油机的燃烧质量, 降低了柴油机的经济性。

2 精密偶件的检查

上述偶件对燃油的雾化、燃烧和柴油机的经济性都影响较大, 在日常维护管理中, 我们应对其进行定期的检修。

高压油泵和喷油器修理时, 首先把上述三对精密偶件拆卸清洗, 检查这些零件的精密度、有无损伤, 拆卸工作要特别谨慎, 避免损伤偶件, 零件放在清洁的容器内, 用轻柴油或煤油清洗。喷嘴上的积碳用钢丝刷去除, 要防止喷孔受损, 喷孔处用木制工具刮除积炭。喷孔堵塞时, 要用专用孔针清通, 钢丝通针的直径要和喷孔的直径相适应。在解体喷油器时, 切不可加长扳手力臂长度用蛮力, 若旋松喷嘴阻力较大, 应将喷嘴放在煤油中浸泡后再小心旋动。

成对偶件在拆卸和清洗过程中, 不可乱放, 更不能互换。清洗后的偶件不可用抹布或棉纱来擦, 以免新的尘埃或棉纱头粘在工作面上。

高压油泵或喷油器解体后, 应对其进行如下检查:

2.1 检查表面状况

借助放大镜仔细观察工作面有无严重磨损、擦伤, 针阀锥面有无沟槽, 柱塞直径和斜槽边缘有无剥落和腐蚀, 柱塞、套筒有无拉痕或裂纹。出油阀主要检验减压凸缘、锥面有无严重磨损或剥落, 阀体和阀座有无裂纹或锈蚀。对存在上述缺陷部件, 可根据实际情况决定修复与取舍。

2.2 检查滑动性能

针阀、柱塞和出油阀偶件的配合精度, 可采用滑动的办法来鉴别。方法如下:首先将每对偶件清洗干净;垂直放置针阀套, 针阀应能靠自重缓慢地落入阀座;将柱塞由套筒中拔出1/3长度, 在套筒倾斜45°下, 柱塞能够靠自重缓慢而匀速地滑下。若下滑的速度太快, 说明偶件的配合间隙过大, 密封不良。对于柱塞, 可再次拔出1/3长度, 并旋转90°, 让其自由下落, 若下滑的速度缓慢而均匀, 说明偶件偏磨, 此时应测量圆度, 若超过了圆度误差只好报废。

2.3 喷射试验

首先确认试验设备良好, 才能进行喷射试验, 喷射试验的目的是:检查启阀压力、密封性和雾化性能。

2.3.1 检查启阀压力:

首先放净试验系统中的空气, 并将喷油孔清洗干净, 然后缓慢泵油, 直到喷油器开始喷油, 此时的压力即为启阀压力, 该压力应符合说明书的要求, 若不符合应检查调整。对于一些长时间使用后的喷油器, 多数可能是调节螺钉松动, 弹簧损坏等原因, 此时应重新调整或修理。

2.3.2 检查密封性:

将油压控制在启阀压力之下2MPa左右, 观察油压表指示压力的下降速度, 如果下降速度过快, 说明间隙过大, 密封不良。在进行密封性检查时, 要求在低于2MPa时, 维持10秒左右, 此时, 在喷孔附近, 允许有稍微潮润, 但不准有液滴结聚。

2.3.3 检查雾化质量:

在喷油器雾化检查时, 应根据喷雾的形状、分布、粒度来判断雾化质量的好坏, 当雾化分布均匀, 没有局部密集成油滴, 且喷油迅速利落, 连续喷油后, 在喷孔处没有油滴出现, 则雾化检验合格。若快速泵油, 情况良好, 而慢速泵油时, 未到喷油压力就出现油滴, 说明针阀锥面配合不良, 应加以研磨修复或视情况换新。

3 精密偶件的修理

3.1 柱塞与套筒的修理

该偶件一般采用镀铬工艺, 恢复零件原有尺寸和配合性质。通过镀铬工艺可使90%以上的旧零件重新获得使用。在采用镀铬工艺时, 只能选择偶件中的一个零件进行镀铬, 通常选择柱塞镀铬。套筒端面密封不良时, 应对套筒端面进行研磨, 研磨时, 将端面涂上研磨剂, 用手握住套筒并施加一定压力, 让套筒在研磨板上以“8”字轨迹运动, 直到端面呈均匀的暗灰色时, 将端面清洗干净后, 再与高压油泵上的配合面对研。

3.2 喷油器针阀与针阀套的修理

针阀偶件圆柱配合面的修理方法有:更换部分零件法、恢复原有尺寸法两种。若磨损严重, 或圆柱配合面上有较深的拉痕, 就报废换新;对于针阀与阀套锥面, 因针阀和锥面具有0.5°~1°的角差, 当磨损均匀时, 锥面仍能保持环形密封, 如果磨损不均匀, 环形线中断或模糊不清时, 可用极细的研磨膏进行对研, 直至阀线重新出现, 然后停止加研磨膏, 继续对研至阀线更为清晰, 并清洗干将后, 做喷射试验确定取舍。

3.3 出油阀偶件的修理

当出油阀座下平面有轻微锈蚀, 或出油阀在阀座内有阻滞现象时, 也可以用研磨的方法修理。研磨时, 以不损伤减压凸缘为原则, 先用研磨棒或旧的出油阀体对阀座进行研磨, 然后再用待修的出油阀与阀座对研, 旋转若干次后, 换一个角度再研磨。研磨后的零件应仔细清洗, 使其洁净。

下述情况出油阀偶件应报废换新: (1) 锥面上出现金属剥落现象。 (2) 锥面发生严重磨损。 (3) 减压凸缘有明显的磨损痕迹。 (4) 出油阀体上有裂痕出现。 (5) 阀体及阀座的锥面产生锈蚀。

摘要：在高压燃油喷射系统中, 柱塞和套筒、出油阀和出油阀座、针阀和针阀套是三对极为精密的偶件, 由于它们承受高压、高温燃油的作用, 极易产生磨损和腐蚀, 导致燃油喷射系统的喷射性能和柴油机的工作性能变差。因此, 我们必须定期检查。本文分析了高压燃油喷射系统中主要机件的常见故障, 总结了三对精密偶件的检查方法和修理措施, 提升了燃油雾化质量和柴油机的经济性。

关键词：精密偶件,故障,检查,修理

参考文献

[1]钱天祉.船舶柴油机.人民交通出版社.[1]钱天祉.船舶柴油机.人民交通出版社.

高压燃油系统 篇2

某型号燃油调节系统

详细介绍了高空工作的某型冲压发动机燃油调节系统的.调节方案和调节线路的工作原理,叙述了该调节系统有关参数的测量方法.最后,列出了该调节系统参加飞行试验的结果,考核了调节系统的工作性能和可靠性.

作 者：韩捷初 Han Jiechu 作者单位：航天工业总公司31所,北京,100074刊 名：推进技术 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF PROPULSION TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(2)分类号：V235.21关键词：冲压喷气发动机 发动机燃料系统部件 燃油系统 燃料控制

高压燃油系统 篇3

为抢占汽车工业技术竞争的国际最前沿和制高点,2006年新风集团公司从德国利勃海尔旗下CRT共轨技术公司(该技术的发源地)引进柴油机高压共轨系统,期待在这个新领域有所建树。新风集团在此基础上开发出适合于中国车用柴油机、并拥有自主知识产权的高压共轨系统,经历了立足于国内、面向世界的高压共轨系统研发中心和生产制造基地,获得了拥有自主知识产权的能够使国产柴油机达到欧3、欧4排放标准要求的共轨技术,从而填补了国内该项技术的空白。

据介绍,在40万套的年产能建成后,新风集团开始了小批量配套工作,并与朝阳柴油机厂、长城汽车、姜堰一拖等柴油机及汽车厂建立合作关系。现阶段新风集团开发出的高压共轨燃油系统主要应用于商用车,同时也可用于中小型乘用车,并能提高发动机的燃油经济性,而未来的发展目标是商用车和乘用车兼用。

高压燃油系统 篇4

一、高压共轨燃油喷射系统的基本组成

高压共轨电控燃油喷射系统主要由电控单元 (ECU) 、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成 (见图1) 。输油泵 (低压油泵) 将燃油输入高压油泵, 高压油泵将燃油加压后送入高压油轨 (高压油轨中的压力由ECU根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及预设值进行调节) , 高压油轨内的燃油经过高压油管进入喷油器;ECU根据柴油机的运行状态, 由预设程序确定合适的喷油定时和喷油量, 以控制喷油器的喷油起始时刻和持续时间, 操纵电液控制的喷油器将燃油喷入气缸内。

柴油机高压共轨燃油喷射系统的构成和工作方式与汽油机电控燃油喷射系统相似, 主要由燃油供给系统和电子控制系统两大部分组成。

1. 燃油供给系统

柴油机电控高压共轨喷油系统的燃油供给系统又分为低压供油和高压供油两部分。

1) 低压供油部分

低压供油部分的功用是向高压油泵供应足够的燃油。低压供油部分主要由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、低压油管等部件组成 (见图1) 。

①输油泵:在高压共轨燃油喷射系统中, 目前使用的输油泵有电动滚子 (或叶片) 输油泵和机械驱动的齿轮泵两种。

电动滚子输油泵的结构和工作原理如图2所示, 它由泵油元件、电动机和连接端盖3个功能部分组成。

泵油元件为滚子泵 (容积式) , 泵出的柴油从电动机流过, 使其得到冷却。输油泵的设计泵油量大于柴油机的用油量, 在泵油元件的出口侧和吸油口之间设有限压阀, 当低压油管内的压力超过规定值时, 多余的柴油经限压阀泄回到油箱, 额定泵油压力在0.05~0.15MPa之间。

电动机为永磁式直流电动机, 电动机的供电由ECU通过继电器控制, 发动机起动时即开始工作, 其转速 (泵油量) 不受发动机转速的影响。

连接端盖上设有电气接头和低压油管接头。输油泵控制电路中设有安全电路, 可在停机时使输油泵立即停止泵油, 以保证安全。

电动输油泵的安装方式有油管安装式和油箱安装式两种。油管安装式输油泵串联在油箱与燃油滤清器之间的低压管路中;油箱安装式输油泵安装在油箱底部的专用支架上, 其总成通常还包括吸油滤网、油位传感器以及与外部连接的电气和液压接头。

齿轮输油泵由发动机通过机械装置驱动, 为了在发动机第一次起动或燃油箱放空后排除燃油系统中的空气, 需在齿轮泵或低压管路上配备手动油泵。

②燃油滤清器:燃油中的杂质可能使泵油元件、出油阀和喷油器损坏;水进入喷油系统会产生腐蚀。燃油滤清器有过滤燃油中的水分的功能, 并带有集水槽, 每隔适当的时间必须将积水放掉。有的燃油滤清器还装有自动水位报警装置, 当集水槽中的水位过高时, 报警灯会闪亮报警。

1-低压油泵2-柱塞泵切断电磁阀3-调压电磁阀4-燃油滤清器5-燃油箱6-ECU7-蓄电池8-共轨管9-共轨压力传感器10-油温传感器11-电控喷油器12-水温传感器13-曲轴位置与转速传感器14-加速踏板位置传感器15-凸轮轴位置传感器16-空气流量计17-增压传感器18-进气温度传感器19-涡轮增压器

2) 高压供油部分

高压供油部分除了设有产生高压燃油的组件外, 还设有高压燃油存储、分配和计量组件, 主要包括:带调压阀的高压油泵, 作为高压存储器的共轨管 (带有共轨压力传感器) , 限压阀和限流缓冲器、喷油器、高压油管和回油管等 (见图1) 。

1-电动机电枢2-滚子泵3-限压阀A-泵油元件B-电动机C-连接端盖

1-调压电磁阀2-出油阀3-柱塞泵切断电磁阀4-吸油阀柱塞泵腔5-柱塞腔6-柱塞7-凸轮8-驱动轴9-低压油道10-单向阀

①高压油泵:高压油泵的作用是保证柴油机在各种工况下对高压燃油的需求。由于共轨系统中燃油的喷射过程与油压的产生过程无关, 喷油正时和喷油过程不需由高压油泵凸轮来保证, 高压油泵是一个纯粹的液压泵, 常采用多作用凸轮结构, 即凸轮在360°转角范围内有多个凸起, 凸轮转动一周可使泵油单元完成多个泵油循环, 其泵油凸轮可以按照峰值扭矩最低、接触应力最小和最耐磨的原则设计, 因此共轨系统的高压油泵比普通喷油系统中的高压油泵小得多, 其峰值驱动扭矩也较小, 可实现近乎连续的供油。目前, 共轨系统采用的高压油泵有径向柱塞泵和直列泵两种类型。

BOSCH公司采用3缸径向柱塞泵 (见图3) , 可产生高达135MPa的燃油压力。该高压油泵采用了多作用凸轮, 使其峰值驱动扭矩降低为传统高压油泵的1/9, 负荷也比较均匀, 降低了运行噪声。油轨压力控制是通过对共轨腔中燃油的放泄来实现的。为了减少功率损耗, 在发动机用油量较小的情况下, ECU通过柱塞泵切断电磁阀阻止吸油阀关闭的方式关断其中的一个泵油单元, 使供油量和功率消耗减少。ECU根据发动机不同工况的要求, 通过调压电磁阀对油轨中的油压进行柔性调节。

日本电装公司的ECD-U2共轨系统采用三作用凸轮直列式高压油泵。ECU通过电磁阀调节进油阀的关闭时刻来调节泵腔的有效进油量, 对泵油量进行控制, 以保持共轨内的燃油压力。这种调节方法可以使高压油泵不产生额外的泵油量和功率消耗, 但控制系统需要根据共轨油压的变化确定进油电磁阀控制脉冲的宽度, 并精确控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系, 其控制系统比较复杂。

②共轨管:共轨管又称油轨, 起蓄压作用, 并将高压燃油分配到各喷油器中, 其结构如图4所示。共轨管的容积应能满足削减高压油泵的供油压力波动和喷油器喷油引起的压力振荡, 将油轨中的压力波动控制在5MPa以下的要求, 但其容积又不能太大, 以保证有足够的压力响应速度, 以快速跟踪柴油机工况的变化。ECD-U2系统高压油泵的最大循环供油量为600mm3, 共轨管的容积为94000mm3。共轨管上还安装有压力传感器、限压阀和限流缓冲器等部件。

压力传感器用于测定高压油轨内的燃油压力, ECU根据油轨压力信号调整向调压电磁阀输出脉冲信号的占空比, 使油轨内的压力保持在规定值。

1-压力传感器2-限压阀3-限流缓冲器

限压阀的作用是, 当油轨中出现压力异常升高时 (如在135MPa系统中, 油轨内的压力超过150MPa时) , 能迅速将高压油轨中的压力放泄, 使多余的燃油经回油管流回油箱。

限流缓冲器与高压油管接头制成一体, 可以保证在喷油器高压油管出现燃油漏泄故障时, 切断向泄漏喷油器的供油, 并可在正常工作时减小共轨和高压油管中的压力波动。

由此可见, 共轨管是该系统中经过精确设计的重要部件。

③电控喷油器:电控喷油器是高压共轨燃油系统中最关键和最复杂的部件, 它通过高压油管与共轨管相连, 主要由一个喷油器和一个电磁阀构成。ECU使电磁阀通电后喷油器就开始喷油, 在一定压力下, 喷入的燃油量与电磁阀的通电时间成正比, 而与发动机或油泵的转速无关 (即采用时间控制的喷油方式) 。

BOSCH和ECD-U2的电控喷油器结构基本相似, 都是由与传统喷油器相似的喷油嘴和控制活塞、控制量孔、控制电磁阀组成。图5为电控喷油器的结构。

1-回油孔2-电气接头3-电磁阀线圈4-进油孔5-球阀6-控制室回油量孔7-控制室进油量孔8-控制室9-针阀控制柱塞10-至喷嘴的油道11-喷油嘴针阀

在系统尚未建立油压或油压很低时, 喷油嘴针阀11在其上部弹簧的压力下保持关闭状态, 以防止气缸内的压缩气体倒流进喷油器。在系统建立压力后, 进入喷油器的高压燃油分为两路:一路向下经喷油通道进入喷嘴处, 做好喷射准备;另一路经控制室进油量孔7进入控制室, 操纵针阀的启闭。在电磁阀不通电时, 电磁阀球阀5关闭控制室顶部的回油量孔6, 高压油轨的燃油压力通过量孔7作用在针阀控制柱塞9上, 使喷嘴关闭;电磁阀通电时, 量孔6被打开, 控制室内的压力迅速降低, 控制柱塞升起, 喷油器开始喷油;当电磁阀断电后, 控制室的压力迅速上升, 控制柱塞下行, 关闭喷油器, 完成一次喷油过程。

控制室和进油量孔7、回油量孔6的结构尺寸对喷油器的喷油性能影响巨大。回油量孔6与进油量孔7的流量率之差及控制室的容积决定了喷油器针阀的开启速度, 而喷油器针阀的关闭速度由进油量孔7的流量率和控制室的容积决定。进油量孔7的设计应使喷油器针阀有足够的关闭速度, 以减少喷油器喷射后期雾化不良的部分。控制柱塞上部的控制室容积太大, 针阀在喷油结束时不能实现快速断油, 使后期的燃油雾化不良;控制室容积太小, 不能给针阀提供足够的有效行程, 使喷射过程的流动阻力加大, 喷油率减小。两个控制量孔决定了控制室中的动态压力, 从而决定了针阀的运动规律。通过仔细调节这两个量孔的流量系数, 可以形成理想的喷油规律。

在确定了进油量孔7、回油量孔6和控制室的结构尺寸后, 就确定了喷油器针阀完全开启的稳定的最短喷油过程, 同时也就确定了喷油器的稳定最小喷油量 (对实现预喷射和后喷射非常重要) 。

喷嘴控制着喷油率和喷油形状, 是经过精心设计和优化的。高压共轨燃油喷射系统的喷射压力非常高, 而其喷油器的喷孔截面积很小, 如BOSCH公司的喷油器, 6个喷孔的直径为"0.169mm, 在如此小的喷孔直径和如此高的喷射压力下, 燃油流动处于极端不稳定状态, 油束的喷雾锥角变大, 燃油雾化更好, 但贯穿距离变小, 因此燃烧室的结构形状、进气涡流应与之很好配合, 以确保获得最佳的燃烧过程。

对于喷油器电磁阀, 共轨系统要求它有很高的响应速度, 特别是预喷射和后喷射的采用, 要求控制电磁阀的响应时间更短。在ECU中采用高电压和大电流控制, 可以提高电磁阀的响应特性。保证喷油器很高的响应速度和理想的喷油规律, 是共轨系统的关键技术。

④高压油管:高压油管应有足够的燃油流量, 减小燃油流动时的压降, 使高压管路系统中的压力波动较小, 并能承受高压燃油的冲击作用, 且在起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量一致, 使柴油机每个喷油器有相同的喷油压力, 从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能较短, 使从共轨管到喷油器的压力损失最小。BOSCH公司的高压油管外径为Φ6mm, 内径为Φ2.4mm;日本电装公司的高压油管外径为Φ8mm, 内径为Φ3mm。

高压燃油系统 篇5

关键词：柴油机,燃油喷射系统,高压共轨,发展趋势

0 前言

能源危机和环境污染问题以及世界各国日益严格的排放法规促使人们进一步改善柴油机的燃烧过程,而影响燃烧过程的关键是燃油喷射系统的性能。电控高压共轨燃油喷射系统通过各种传感器检测出发动机的实际运行状况,由计算机计算和处理,可以精确、柔性地控制柴油机喷油量、喷油定时和喷射压力,与传统的喷射技术相比,进一步降低了燃油消耗和排放,增强了动力性能,实现了柴油机综合性能的又一次飞跃[1]。这种技术的典型代表有日本电装公司、BOSCH公司等,国内也有一些科研院所在这方面做了很多工作,并取得了一定的成果。

1 电控高压共轨燃油喷射系统的工作原理

图1所示为康明斯发动机的电控高压共轨燃油系统原理图[2]。燃油由发动机凸轮轴驱动的机械输油泵经滤清器从油箱中吸出,通过电子切断阀进入高压泵,此时压力约为0.5 MPa。然后,燃油分为两路,一路作为冷却油通过高压供油泵的凸轮轴室进入压力调节阀后流回油箱,另一路充入高压供油泵,燃油压力上升至135 MPa或更高后供入共轨。共轨上有一个压力传感器和一个压力调节阀,用来调节电控单元设定的共轨压力。高压燃油从共轨流入喷油器后又分为两路,一路直接喷入燃烧室,另一路在喷油期间,与针阀导向部分和控制柱塞处泄漏出的燃油一起流回油箱。

2 系统组成及主要部件

电控高压共轨燃油喷射系统的基本组成见图2。从功能上分析,该系统由控制系统和燃油供给系统两部分组成。

2.1 控制系统

控制系统由传感器、电控单元(ECU)和执行器组成。ECU根据各个传感器的信息,计算出最佳喷油时间和最合适的喷油量,并确定合理的喷油时刻和喷油持续期,向执行器(电控喷油器的电磁阀)发出开关指令,从而精确控制发动机的工作过程。控制系统框图见图3。

2.2 燃油供给系统

燃油供给系统见图4,主要由供油泵、共轨和电控喷油器组成。

燃油经供油泵加压后流入并储存在共轨内,然后,根据ECU的指令在适当的时刻通过电控喷油器喷入柴油机气缸。

2.3 主要部件

与传统燃油喷射系统相比,电控高压共轨燃油喷射系统的主要部件包括ECU、共轨和电控喷油器[3]。

ECU是电控高压共轨燃油喷射系统的核心,实际上就是一个微型计算机,一般由输入模块、输出模块、微机控制模块和通信模块四部分组成。ECU接收各传感器输入的实时运行参数并进行处理,与预存在其内部的MAP图(三维控制数据表,即不同转速、不同油门开度时的控制参数值)比较,计算出最佳喷油定时和喷油脉宽,然后输出到执行机构,驱动喷油器电磁阀,完成喷油压力和喷油量的控制。此外,电控单元还能完成在线故障诊断和应急处理、与监控系统进行实时通信,记录并存储重要的状态参数。

共轨实际上是一种燃油分配管,主要包括油轨、压力传感器和压力调节阀,其作用是储存燃油并保持油压,消除燃油压力波动。

电控喷油器是电控高压共轨燃油喷射系统的执行器,主要由喷油嘴、控制活塞、控制量孔和控制电磁阀组成,作用是根据ECU发出的控制信号,开、关控制电磁阀,将高压共轨中的燃油以最佳喷油定时、喷油量和喷油速率喷入柴油机的燃烧室。

3 电控高压共轨燃油喷射系统的优点

电控高压共轨燃油喷射系统可以实现喷射压力、喷油定时、喷油量和喷油规律的单独控制,自由度高,与传统燃油喷射系统相比,具有许多优点[4]。

3.1 高压喷射,自由调节喷油压力

提高喷射压力和喷射速率、缩短喷油持续时间可以同时降低颗粒和NOx。电控高压共轨燃油喷射系统可以将燃油喷射压力提高到100 MPa以上,同时,可以利用共轨压力传感器和压力调节器,调整供油泵的供油量和共轨压力,实现对喷油压力的精确控制。此外,还可以根据发动机的不同工况,连续对共轨压力进行反馈控制。

3.2 高精度喷油量的自由调节

精确计量的喷油量可以提高发动机的功率密度和燃油经济性,减少振动。电控高压共轨燃油喷射系统以发动机的转速和油门开度信号为基础,由ECU计算出最佳喷油量,并控制喷油器电磁阀的通、断电时间,从而精确控制预喷射、主喷射和后喷射的喷油量与时间间隔,这一点传统燃油喷射系统难以做到。

3.3 自由调节喷油规律

随着电控喷射技术的不断进步,近些年提出了许多适应发动机不同用途需要的喷油规律,如预喷射、主喷射、多段喷射等,并且预喷射量、预喷射和主喷射之间的间隔都能根据不同运行工况调节,这只有通过电子控制才能实现。电控高压共轨燃油喷射系统由指令脉冲决定喷油始点和喷油持续时间,与转速和负荷无关。因此,可以自由控制喷油时间,设置并控制理想的喷油规律。

3.4 自由调节喷油时间

传统燃油喷射系统通过喷油泵和提前器调整喷油定时,调整范围和精度都受到限制,而电控高压共轨燃油喷射系统的喷油定时由ECU和电控喷油器控制。ECU根据传感器输入的发动机转速、进气压力等参数,确定正确的喷油量,并计算出最佳喷油时间,然后发出电子控制信号至电控喷油器,并控制电控喷油器在适当的时刻开启和关闭,从而精确控制喷油时间,将共轨内的高压燃油以最佳的喷油定时、喷油量、喷油速率和喷雾状态喷入发动机燃烧室。

4 国内外研究现状

共轨技术一经问世,就得到了世界上大多数柴油机生产厂商的青睐,被认为是20世纪内燃机技术的三大突破之一。

国外经过多年的发展,已经形成了比较成熟的产品,如Fiat集团的Unijet系统、电装公司的ECD-U2系统和博世公司的CR系统等。其中,博世公司用压电石英作为执行器代替高速电磁阀,喷射压力已经高达180 MPa,针阀运动速度达到1.3 m/s,预喷射油量可控制在1 mm3之内。在控制策略上,以经典控制理论和现代控制理论为基础的开环控制和闭环控制在电控高压共轨系统中得到了广泛应用[5]。

国内对电控高压共轨燃油喷射系统的研究起步较晚,目前正处于研制阶段。其中天津大学研制的FIRCRI高压共轨系统正处于硬件在环仿真和实机测试阶段,上海交通大学开发的GD-1型高压共轨系统处于匹配玉柴6110柴油机的准备阶段,北京理工大学、华中理工大学等也正在开发自己的高压共轨系统,无锡威孚集团与博世公司已经联合组建了无锡博世汽车柴油机系统股份有限公司,开始了高压共轨系统的生产。在控制策略上,目前国内主要采用经典PID控制方法,这种方法原理简单,易于实现,稳定性好,但存在需要在不同工况下反复调节和不能在线调节等缺点。

5 国内外发展趋势

电控高压共轨燃油喷射系统的应用使柴油机的排放、噪声及燃烧性能都得到了很大改善,远远超过了传统内燃机,大大增强了柴油机的竞争力。随着电子技术、材料技术以及控制理论等的不断发展,该技术还具有很大的发展潜力,进一步的研究主要体现以下趋势:

a.设计开发新的执行器,以及通过对高压油泵、喷嘴材料和加工过程的改进进一步提高燃油喷射压力及其精确性,使燃烧更为充分[6~8]。

b.通过最优控制、自适应控制、预测控制等控制理论的研究,将模糊控制、人工神经网络、基于非线性的滑模控制、基于辨识模型的自适应控制等运用到电控高压共轨燃油喷射系统中,改进其控制策略[9~11]。

c.研究新的喷油规律[12]。随着柴油车数量增加,柴油机尾气已经成为大气的主要污染源之一。因此,世界各国都在积极探索新方法和采取有效的技术措施主动减少和控制污染物的排放,欧洲已经制订出严格的欧V、欧VI排放法规,预计2014年开始实施欧VI排放法规。因此,必须不断研究满足新的排放标准的喷油规律,进一步降低柴油机的排放。

d.燃油喷射系统的数值模拟技术。通过仿真软件建立电控高压共轨燃油系统的数值模型,分析燃油的喷射过程及系统参数对燃油喷射特性的影响,为燃油系统的优化设计、故障分析提供理论依据[13,14],降低产品开发成本,缩短开发周期。

e.传感器技术。随着喷射压力的不断提高,要求有更高精度和响应速度的新型智能传感器[15]。

f.解决高压共轨系统的恒高压密封问题[16]。高压共轨系统的密封性能影响燃油喷射压力的提高和柴油机性能。传统燃油系统和电控泵只在20~30℃A内高压供油,油泵驱动扭矩的峰值很高,但泄漏时间很短,而高压共轨燃油系统在一个循环内都高压供油,喷油器中的针阀偶件和控制活塞偶件长期处于恒定高压中,泄漏量大幅增加,因此,必须进一步解决零部件的恒高压密封问题。

g.解决共轨压力的微小波动造成的喷油量不均匀问题[17]。高压共轨系统的动态压力稳定性直接影响系统理想喷油规律的实现,因此,对高压共轨系统压力波动性的研究已经成为当前的热点之一。

h.解决高压共轨系统的多MAP优化问题。电控燃油系统中,ECU根据其内部存储的MAP控制喷射过程。现有的电控泵ECU中只有喷油量MAP和喷油定时MAP,而高压共轨燃油系统除这两者外,还有喷油压力MAP和预喷射MAP等,控制数据较多,要根据排放和燃油耗进行优化,工作量很大。因此需要研究统计学方法、神经网络模型映射MAP数据、自学习优化方法等很多关键技术,以解决多MAP优化问题。

6 总结

高压燃油系统 篇6

当今社会与经济发展面临着能源危机与环境污染两大严峻的考验, 作为传统的能源消耗大户, 我国车用发动机对石油的消耗已占总消耗量的1/3以上, 如何更为有效地提高燃油经济性, 降低排放成为发动机发展的重要课题。

缸内燃烧质量直接关系到发动机的动力性、经济性及排放特性[1], 研究表明:采用高压喷射可以减小液滴直径, 改善燃油的雾化特性, 使油气混合更加合理, 从而提高发动机性能。因而, 燃料的雾化特性对于发动机的燃烧具有决定性的意义。近些年, 国内外众多专家和学者从各个方面对发动机燃油雾化特性进行了深入的研究, 取得了诸多研究成果[2,3,4,5,6,7]。

鉴于高压喷射对于改善燃油雾化特性的重要意义, 我们利用FLUENT软件建立了柴油在高压喷射条件下喷雾特性仿真模型, 研究了在不同喷射压力、背压条件及不同喷油器孔径条件下喷雾场粒径分布规律, 为深入研究高压喷射条件下燃油雾化特性对于燃烧效率的影响提供一定的参考。

1 模型建立

1.1 几何模型及计算结果

我们采用单孔喷油器, 研究其在密闭的定容室的喷雾规律, 具体参数见表1。

由于模拟对象为圆柱形, 因而二维及四边形计算模型较为适合。采用一阶隐式非稳态模型, 连续相边界条件为壁面条件, 设置恒壁温320 K, 离散项边界条件为reflect条件, Number of Particle Streams取20。

1.2 数学模型

FLUENT中的DPM模型将缸内气体作为连续相, 将燃油颗粒作为离散项, 通过交替求解两相的控制方程和相互之间的耦合作用来模拟燃油的喷雾问题, 相间耦合计算中, 连续相和离散项之间相互影响, 交替计算两相耦合至收敛可以预测喷雾的各种特性, 如贯穿距离、喷雾锥角、喷雾速度场以及粒径分布等。

我们选用耦合求解器及标准κ-ε湍流模型, 利用DPM中平口雾化模型进行喷雾模拟计算。其中, 颗粒尺寸分布采用liner, 破碎模型采用WAVE模型[8]。

当两个液滴发生碰撞时, 将会出现反弹或合并两种结果。如果是正碰则液滴会合并, 侧碰则会导致反弹。碰撞发生将导致出现哪种结果, 则需要比较碰撞参数b和临界值bcrit的大小:

式 (2) 中f为r1/r 2的函数, 定义为:

式中, r 1, r 2分别为碰撞体积内大液滴和小液滴的直径, Y为碰撞的平均偏差。

若b>bcrit, 碰撞的结果倾向于反弹;若b

式中, m1, m 2分别为大液滴和小液滴的质量, v1, v 2分别为大液滴和小液滴碰撞前的速度, b为碰撞系数。

We>100时, WAVE破碎模型的适应性更好, 因而在高速燃油射流雾化中得到了广泛的应用。对于高速射流, 通过数值方法的拟合, Reitz计算出了最不稳定波最大增长率Ω和相应的波长λ:

式中, Oh为昂赛格数, Ta为泰勒数, 表达式如下:

上述各式中, a为射流油束中大液滴的半径, We1, We 2分别为液体与气体的韦伯数, Re 1为燃料液体的雷诺数。

破碎后小液滴的半径r可通过式 (9) 计算:

式中, 模型常数B 0=0.61。

而大液滴在破碎后的半径变化率表示为:

式中, τ为破碎时间, 由式 (11) 计算:

式中, B 1为破碎时间常数, 取1.73。

1.3 计算结果

通过设置DPM相关参数, 得到了燃油喷雾场, 见图1。

1.4 模型验证

为验证计算模型的准确性, 通过试验获得了喷射压力为100 MPa, 背压2 MPa条件下的喷雾场, 图2所示为该条件下喷射0.9 ms时的喷雾场。

该条件下计算结果和试验结果的喷雾贯穿距对比见图3。

从结果来看, 计算结果比试验结果略大, 最大误差为10.6%, 最小误差为2.94%, 平均误差为6.79%。因而所建立的计算模型是准确的。

2 喷雾微观特性模拟结果

喷雾场中液滴粒径的大小与分布状态与发动机缸内燃烧效率密切相关, 对于发动机的经济性和排放具有重要意义。在不考虑温度影响的前提下, 我们在所建模型基础上, 分别研究了不同喷射压力、喷射背压对喷雾场微观特性的影响。

2.1 不同喷射压力下的喷雾场微观特性

喷射背压2 MPa, 喷射压力分别为100 MPa及180 MPa时的喷雾场空间粒径分布见图4。

通过对不同喷射压力条件下相同喷雾时刻的喷雾场数据分析比较可知:0.3 ms时, 100 MPa和180 MPa条件下喷雾场中粒子粒径在0~5µm范围内占总粒子数的比例分别为46.11%和61.94%, 5~10µm范围内的比例分别为24.74%和22.37%, 10~20µm范围内的比例分别为20.08%和9.72%。1.5 ms时, 100 MPa和180 MPa条件下喷雾场中粒子粒径在0~5µm范围内占总粒子数的比例分别为21.05%和25.58%, 5~10µm范围内的比例分别为24.26%和23.11%, 10~20µm范围内的比例分别为24.66%和23.52%。

因此, 对固定的喷射压力而言, 随着喷射时间的增加, 喷雾场中粒径较大的粒子数占总粒子数的比例逐渐增大。此外, 对相同的喷雾时刻, 喷射压力越大, 喷雾场中的粒径较小的粒子数占总粒子数的比例越大, 因而喷雾场的总体平均粒径越小。所以, 随着喷射压力的提高, 喷雾场粒径会减小。

2.2 不同背压下喷雾场微观特性

喷射压力100 MPa, 喷射背压分别为1 MPa及8 MPa时的喷雾场空间粒径分布见图5。

通过对气体背压条件下相同喷雾时刻的比较可知:0.3 ms时, 1 MPa和8 MPa背压条件下喷雾场中粒子粒径在0~5µm范围内占总粒子数的比例分别为46.60%和46.11%, 5~10µm范围内的比例分别为31.2%和24.74%, 10~20µm范围内的比例分别为15.11%和20.08%。1.5 ms时, 1 MPa和8 MPa条件下喷雾场中粒子粒径在0~5µm范围内占总粒子数的比例分别为23.98%和21.05%, 5~10µm范围内的比例分别为24.31%和24.26%, 10~20µm范围内的比例分别为27.70%和24.66%。因此, 对固定的气体背压而言, 随着喷射时间的增加, 喷雾场中粒径较大的粒子数占总粒子数的比例逐渐增大。因而, 随喷射时间的增加粒径变大。此外, 对相同的喷雾时刻, 气体背压越大, 喷雾场中的粒径较小的粒子数占总粒子数的比例越小, 通过比较分析可以得到随着气体背压的提高燃油粒径增大这一结论。文献[9]通过试验研究也得出了同样的结论, 认为环境密度对喷雾初期破碎有利, 而对喷雾后期粒子的破碎不利, 并会导致液滴之间的聚合作用。

3 结论

a.通过与试验结果的对比表明, 利用DPM模型, 通过合理准确的参数设置, 可以满足喷雾场数值模拟的精度要求。

b.喷射背压一定时, 喷射压力越大喷雾场平均粒径越小。

c.喷射压力一定时, 背压越大喷雾场平均粒径越大。

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高压燃油系统 篇7

在喷嘴内部,流动状态为复杂的湍流流动,由于目前的实验技术,仍然很难从喷嘴内流中获取比较详实的流场参数。在此背景下,数值模拟就成为研究柴油喷嘴内部空化流动的一种很重要的手段。均相流模型方法,VOF方法,以及双流体模型方法是目前主要的研究方法。Reitz和Bracco[3]关于空化现象他们成功建立了燃油喷雾模型,在此基础上,并总结了最初对燃油喷束的不稳定性造成影响的多种因素,而空化现象就是其中最重要的原始扰动机制。由Nishimura等人提出的CEB( cavitation bubble collapse energy break-up) 雾化模型,这个模型可以充分显示气泡溃灭现象对燃油初次破碎产生的影响[4]。江苏大学何志霞带领的团队对喷孔的几何结构与空化现象之间的关系进行了比较系统的研究[5]。综述国内外研究均是针对喷孔的空化现象进行了验证和分析研究,但对喷嘴内的空化现象究竟对后期的燃油喷雾以及发动机的燃烧放热的影响如何,却研究极少。因此本文在空化条件,采用多维模拟仿真方法分析研究了喷嘴结构对燃油的喷雾特性以及缸内燃烧特性的影响。

1 仿真模型的建立

1. 1 数学模型

1. 1. 1 湍流模型

对于数值模拟来说,湍流模型至关重要,直接影响流场的计算精度。喷孔入口处截面的收缩,导致流动状态复杂,又喷油器油路模型尺寸极小,做多维数值计算时,划分的网格也就更小,考虑到计算的精度、稳定性以及对计算资源的要求,湍流模型采用kε双方程模型[6],分别作用于液体相和气体相。

湍动能k的输运方程

式( 1 ) 中,cμ是方程封 闭系数; σk是湍动能 的Prandtl数; Pk是湍流生成项; αk为某一相的体积分数; vk为其速度; Γkl为发生在气液交界面上的质量交换系数; ρk为某一相的密度。方程( 1) 须满足的条件是各相的体积分数总和为1,即

湍流耗散率ε的输运方程为

式( 2) 中,cε1、cε2、cε均为方程封闭系数。

1. 1. 2 空化模型

鉴于空化在液体射流分裂雾化中的重要作用, 其模型的建立是研究喷孔内空化流动的关键,形成空化的柴油蒸气的运动规律是通过单气泡动力学方程[7]来描述的。发生在气液两相交界面上的质量交换是通过单气泡动力学模型来求解的。质量交换系数的表达式为

式( 3) 中: 下标c,d分别表示液体相和气体相; N是气泡数密度; R是气泡半径,R是气泡半径对时间的一阶导数( 也就是气泡半径变化率) ,利用单气泡动力学方程即Rayleigh-Plesset方程来求取的。因温度不变,故可忽略蒸发潜热,在考虑气泡内的饱和蒸气压和液体表面张力的作用下,导出气泡半径R随时间变化的常微分方程为

式中Δp是压力差; psat是柴油的饱和蒸汽压; σ是液体表面张力; μc为液体动力黏性系数。

将方程( 4) 线性化,忽略惯性项,求取气泡半径及其变化率,可得质量交换系数

式( 6) 中sign( ) 为符号函数; CCR为经验系数,多数情况下取1。气泡数密度N受许多因素影响,除喷射工况和喷嘴几何结构之外,还受到液体物性特别是表面张力以及流体纯净度的影响[8],其经验式为

式( 7) 中,初始气泡数密度N0通常取1 012,为柴油蒸气体积分数。

气泡直径Db,由气体体积分数和气泡数密度求得,

1. 2 燃烧室模型建立及验证

该喷油器有9个喷孔,而且具有周向对称性,为了提高计算效率,所以计算模型只选取了整个燃烧室的1 /9. 图1为建立的燃烧室三维网格模型,网格单元数为97 290。计算过程是从进气门关闭( 下止点后39. 3℃A) 时刻开始,到排气门打开( 下止点前55. 6℃A) 时刻结束,曲轴转角720°是默认的上止点时刻,即仿真计算的时域为579. 3 ~ 844. 4℃A。计算开始时刻缸内的压力设置为374 755 Pa,温度设置为340. 6 K。

图2显示了在标准工况下喷油器喷孔内部流场在不同时刻的流动状态。从图2中可以看出从喷油开始到结束,喷孔内的燃油经历了单向流动,空化初生,部分空化以及超空化现象。喷孔内的空化现象是不可避免,并且随着喷油的持续是在发展变化的。因此作为燃油喷射系统的关键部件,在空化效应下, 喷嘴结构对喷雾的分布及燃烧的影响分析就显得非常有必要。关于喷孔内部空化的具体分析见前期所发表文章[10]。

由图3可见仿真计算得到的压力示功图与实验得到的数值基本吻合,模型具备一定的计算精度。

2 喷嘴结构对燃油雾化及燃烧的影响研究

2. 1 喷孔直径的影响分析

在保证喷油器的喷孔流通总面积不变的前提下,改变喷孔数目就意味着改变喷孔直径。本文在保持喷孔其他几何结构以及喷射条件不变的前提下,对喷孔参数分别为8×ф0. 477 3 mm、9×ф0. 45 mm( 原型) 、10×ф0. 426 9 mm三种方案进行了模拟计算。

由于篇幅限制,本文重点对喷雾贯穿距离,喷雾平均索特直径和燃空当量比分布进行了具体分析。由图4可见,从上止点( 720°) 到上止点后16℃A喷油过程结束这段时期,喷雾的贯穿距离在不断缩短。随着喷孔直径的减小喷雾的平均索特直径也随之减小。

由图5可见,喷孔数n = 10( 喷孔直径最小) 方案中燃油蒸气的外围边界与燃烧室壁面的距离相对于其它两种方案最近,这一点在图5( b) 中表现最明显。从图5( 1) 看到此时随着喷孔直径的减小即喷孔数目的增加喷孔内部空化现象出现的区域有所扩大,空化现象发生的强度也有所增强。从图4,图5中不难得出结论,随着喷孔直径减小,空化现象加强,这将对燃油初次破碎有着重要影响,喷雾贯穿距离随之缩短,喷雾平均索特直径也有减小趋势。而最终喷孔直径越小,燃油雾化质量越好[9],对最终燃烧越有利,该结论在图8中得到验证。

2. 2 喷孔直径对燃烧特性的影响

由图6和图7所示,随着喷孔直径变小缸内燃烧平均压力的峰值有明显提高,缸内燃烧平均温度也有显著提高。由图8可以看出随着喷孔直径的减小,预混燃烧阶段的峰值随之增加,但是扩散燃烧阶段的峰值却随之降低,而且从整体上讲燃烧放热的开始时刻也明显提前,即着火延迟期明显缩短; 随着喷孔直径的减小,放热率峰值出现的时刻随之有所提前,这表明燃烧放热的主体阶段离上止点越来越近,这一趋势符合理想放热规律的追求。

2. 3 喷孔入口圆角对喷雾特性的影响

随着喷孔入口圆角半径的增大,即喷孔入口处将变得更加圆滑,所以当燃油流经入口处时就会变得更加流畅,燃油的流动损失会大大降低,这就意味着离开喷孔进入燃烧室的燃油初始速度会明显增大,所以如图9所示喷雾贯穿距离自然也会随之增大。由图11( 1) 可见,随着喷孔入口圆角半径的增大,空化发生的范围以及强度都在不断缩小和减弱, 这就导致对燃油雾化起重要作用的初次破碎效果会随之减弱,所以如图10所示喷雾平均索特直径有增大的趋势。

由图11可见不同喷孔入口圆角半径对燃油浓度场分布的影响,r/d = 0方案中燃油的贯穿距离相对来说最小,但是此方案中喷孔内部的空化强度最大,这对燃油的初次破碎非常重要,所以最终使得该方案液态燃油的平均索特直径最小,而液态油滴直径越小越容易发生蒸发汽化,具体到本文,这个因素对燃油蒸气位置的影响大于喷雾的贯穿距离,所以最终导致r/d = 0方案中燃油蒸气的外围部分最先接触到燃烧室壁面。r/d = 0. 1和r/d = 0. 2方案中的燃油蒸气仍然聚集在燃烧室壁面附近,显然这两种方案中燃油和空气的混合效果没有第一种方案理想。

2. 4 喷孔夹角对喷雾特性的影响

喷孔夹角是影响柴油机工作性能的一个重要参数。本文对喷孔夹角为144°( 本文用ΔA = - 5°表示) 、154°( ΔA = 0°原型) 、164°( ΔA = 5°) 三种方案进行了模拟计算。

随着喷孔夹角的减小燃油流经喷孔入口处时更加能够保持原有的流动方向,这样就会使得燃油的流动损失减少,从而使得离开喷孔进入燃烧室的燃油初始速度增大,所以燃油喷雾的贯穿距离理所当然也应该随之增大,但是观察图12会发现这种推测结果表现得并不明显,三种方案得到的结果显示燃油喷雾的贯穿距离在整个喷油过程中几乎没有差异。同样,如图13所示在整个喷油期间燃油喷雾的平均索特直径也几乎相同。

对比图14所示的不同喷孔夹角在六个时刻的燃油浓度场不难看出喷孔夹角的大小对燃油蒸气在燃烧室的空间分布位置有直接影响,而且也严重影响燃油蒸气与燃烧室壁面之间的相互作用情况。通过观察可以得出如下结论: 随着喷孔夹角的增大燃油蒸气分布的重心由燃烧室底部逐渐向上移动,而且燃油蒸气在燃烧室中发生撞壁的位置也随之从底部凹坑向顶部喉口处移动。

2. 5 喷孔长度对喷雾特性的影响

在保证喷孔直径不变的前提下,改变喷孔长度就意味着喷孔的长径比发生了变化,本文对L /d = 2、L / d = 3. 56、L / d = 5三种方案进行了模拟计算。

由图15 ~ 图17可见,随着喷孔长度的增加,燃油的喷雾特性基本相同。原因在于虽然三种方案的喷孔长度不同,但是它们喷孔入口处附近的几何结构并没有发生任何改变,所以燃油在流经喷孔入口处时引起的流动损失的大小也不存在任何差异,这就是说燃油在离开喷孔喷入气缸时的初始状态也基本相同,因此喷孔长度这一参数对燃油的喷雾特性以及燃烧情况产生的影响微乎其微,基本可以忽略。

3 结论

本文在考虑空化现象的基础上数值模拟了不同喷孔结构时燃油的喷雾分布情况,得出以下结论:

( 1) 喷孔入口圆角半径和喷孔直径对燃烧过程都有显著影响,喷孔入口圆角半径的增加以及喷孔直径的增大从根本上都会使得对燃油初次破碎起重要作用的喷孔内部空化现象减弱,从而降低燃油与空气形成的混合气质量并最终对燃烧过程产生不利影响;

( 2) 喷孔夹角的增大虽然使得喷孔内部的空化现象得到加强,从而改善燃油的初次破碎情况,但是这个因素对燃烧室内混合气分布的重心位置有强烈影响,从而直接影响缸内空气的利用率并最终对燃烧情况产生明显影响,所以喷孔夹角过大或者过小都是不可取的;

( 3) 喷孔长度对燃油的喷雾特性影响很小。

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高压燃油系统 篇8

一、燃油供给系统的组成及工作原理

电喷发动机的燃油供给系统主要由:燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管、喷油器、燃油压力调节器及燃油管路等组成。

基本工作过程是:电动燃油泵把汽油从油箱泵出并加压, 经汽油滤清器过滤后送至燃油分配管, 在燃油压力调节器的作用下使油压与进气歧管内气压差始终保持恒定, ECU控制喷油器适时开启, 将定量定压的汽油喷入进气歧管, 多余的汽油经回油管回到油箱。

二、燃油压力不正常对发动机工作的影响

油压不正常对发动机工作的影响很大, 燃油压力不正常会使汽车出现起动困难、不能起动、加速不良、动力不足、怠速不稳、加速回火、油耗大、冒黑烟、发动机抖喘等故障。通过检测怠速工作油压、调节油压、急加速油压、油泵最大供油压力、残余油压来判断燃油供给系统是否正常, 快速、有效。

(1) 怠速油压过低:会造成发动机怠速运转不平稳。

(2) 急加速油压过低:会造成动力不足、加速无力、加速回火等故障。

(3) 残余油压过低会造成发动机起动困难或不能起动。

(4) 燃油压力过高:会导致发动机怠速过高;混合气过浓;发动机起动时火花塞淹死;火花塞积碳严重;发动机排放超标;三元催化器发热等故障。

(5) 燃油压力不稳:会导致怠速不稳;发动机运转不稳;加速无力发喘等故障。

三、燃油供给系统检修注意事项

1. 拆油管前注意卸压, 并准备好消防设施。

2. 检查油管, 不得有渗漏、裂纹、扭结、变形、刮伤、软化或老化, 否则立即更换。

3. 安装油管接头时注意区分是螺栓型还是螺母型:

螺栓型管接头安装时必须采用新垫片, 先用手将接头螺栓拧上后, 再把螺栓拧到规定力矩, 不能用力过大以防螺栓损坏;螺母型管接头安装时, 注意在喇叭口处涂上汽油, 先用手将螺母带正拧紧, 然后再拧到规定力矩。

4. 所有密封元件、油管卡箍均为一次性零件, 维修时应予更换。

5. 安装喷油器时可在密封元件上滴上数滴机油, 以利于顺利安装。

喷油器安装后应能在其位置上转动, 否则说明密封圈扭曲, 应重新装配。

6. 装复后应检查系统有无泄漏:

起动发动机, 用鲤鱼钳夹住回油管, 使管路压力上升, 检查管路各处泄漏情况。

四、燃油压力表的安装

1. 卸压

燃油供给系统中存有高压汽油, 为防止在拆卸时, 系统内的压力油喷出, 造成人身伤害和火灾, 必须对燃油系统卸压。方法主要有:拔下油泵保险或油泵继电器, 也可以采用拔下电动燃油泵导线插头的方法。起动发动机, 使发动机怠速运转至熄火。再次起动发动机2～3次, 利用起动喷射卸除油管中残余压力。

2. 安装燃油压力表

拆下蓄电池负极搭铁线, 燃油压力释放之后, 可以连接燃油压力表。不同的车型燃油压力表的连接位置也不相同。主要有:1) 预留检测接口处;2) 燃油分配管的进油口处;3) 汽油滤清器的出油口处。拆卸油管时要用一块棉布包住油管接头, 以防汽油溅出。重新装复蓄电池负极搭铁线, 装上油泵继电器或电动燃油泵导线束插头。

五、燃油压力检测及故障诊断

通过检测怠速工作油压、调节油压、急加速油压、油泵最大供油压力、残余油压, 可准确的诊断燃油供给系统故障。

1. 怠速工作油压检测与诊断分析

打开油压表的闭锁栓, 控制杆指向流动方向。起动发动机, 怠速运转时油压表示数即为怠速工作油压。一般为250kPa或符合车型技术规定。

1.1怠速工作油压偏高

1.1.1怠速工作油压偏高原因

(1) 真空管脱落或破裂以及真空管错装, 没有真空吸力作用于油压调节器上, 回油减少, 导致怠速工作油压上升 (一般怠速工作油压将上升50kPa左右或符合车型技术规定, 油压上升值不会很大) 。

(2) 燃油系统回油管路堵塞或凹瘪, 回油不畅, 可造成系统压力升高 (回油管路完全堵塞或凹瘪, 系统油压可上升到工作油压的2～3倍) 。

(3) 油压调节器故障, 回油过少, 导致怠速工作油压偏高。

1.1.2怠速工作油压偏高故障诊断分析

真空管引起的故障, 油压相差不明显, 一般小于等于50kPa, 而调节器或回油管路故障油压油压可上升到工作油压的2～3倍。

怠速油压如果上升到300kPa附近 (升高的差值小于50kPa) , 首先应检查真空管, 如脱落或破裂等, 真空管正常, 再查回油管路及油压调节器。怠速油压比正常油压高很多, 差值大于50kPa, 首先检测回油管路有无堵塞、凹瘪等。方法如下:拆下油压调节器上的回油管, 另外接上一回油管, 回油管另一端置于容器内, 启动发动机, 如油压正常, 说明原先的回油管堵塞、凹瘪等, 更换回油管;如果油压仍高, 说明油压调节器不良, 应更换。

1.2怠速工作油压偏低

1.2.1怠速工作油压偏低原因

(1) 油泵泵油性能差、油泵进油滤网堵、油泵内部磨损, 油泵限压阀损坏; (2) 汽油滤清器脏堵; (3) 进油管弯折堵塞; (4) 油压调节器工作异常, 回油过多; (5) 喷油器严重泄漏。

1.2.2怠速工作油压偏低故障诊断与分析

油压偏低主要可分成3类:回油过多、进油少、严重泄漏。

如果燃油压力过低, 则可用钳子包上软布, 将油压调节器的回油管夹住, 阻断回油通路。此时, 若燃油压力能迅速上升 (通常可达到490～640kPa) , 说明故障由回油过多引起, 即可说明油压调节器漏油造成油压过低, 应更换油压调节器;若燃油压力上升缓慢、上升油压较小或基本不上升, 则说明油路堵塞、凹瘪, 或电动燃油泵有故障。应先拆检燃油滤清器, 如有堵塞, 应更换燃油滤清器;如滤清器良好, 检查管路及喷油器泄漏, 如管路也正常, 则应检测电动燃油泵出油量, 如不正常, 更换燃油泵。如果发动机工作时排气管冒黑烟, 发动机抖动严重, 怠速油压低, 并且检测出残余油压也很低, 则首先要检查是否喷油器泄漏。

2. 调节油压检测与诊断分析

使汽车发动机怠速运转时测量供油压力后, 在怠速时拔掉油压调节器真空管后燃油系统升高的压力 (压力差) 称为调节油压, 一般为50kPa或符合车型技术规定。

怠速时拔掉真空管, 无真空吸力, 调节器回油量减少, 油压应能升高50kPa, 如压力差太小可能压力调节器工作不正常。

3. 急加速油压检测与诊断分析

急加速至节气门全开时油压表示数为燃油供给系统的急加速油压, 一般油压应由怠速工作时的250kPa上升至300kPa, 或符合车型技术规定。

诊断分析:

(1) 若急加速时油压无变化, 则可能是真空管插在了有单向阀的真空储气罐上 (如制动真空系统) 或油压调节器已不能调节。拔掉真空管无反应, 应检查油压调节器, 否则检查真空管。

(2) 急加速油压与怠速工作油压差值小于50kPa, 节气门全开时进气系统仍存在真空节流 (例如节气门无法打开到最大开度) 或燃油供给系故障。

(3) 加急速油压很低主要原因有:燃油压力调节器密封不良;燃油滤芯过脏, 管路过脏, 管路凹瘪, 油箱过脏;油泵进油滤网堵、油泵内部磨损、油泵限压阀损坏、油泵泵油性能差导致急加速供油不足。

怠速时油压正常、急加速油压偏低, 绝大多数是滤芯、滤网、油箱脏堵、油泵泵油性能差引起的。

4. 油泵最大供油压力检测与诊断分析

油泵最大供油压力指发动机怠速运转中, 将回油管夹住时燃油系统的油压, 该压力为供油系统的最大压力, 一般为供油压力的2～3倍, 即500～750kPa。

诊断分析:

(1) 如果油泵供油压力偏高是由于油泵限压阀卡滞造成, 应更换油泵。

(2) 若最大供油压力偏低, 首先应检查滤芯, 如过脏, 更换后重新检测。还是过低, 拆下燃油压力表出油管, 将出油口塞住, 短接油泵供电线路, 让油泵运转, 如油泵最大供油压力正常, 说明油压表之前的部位无故障, 检查油压调节器等, 否则检查油压表之前的管路及油泵。

5. 残余压力检测与诊断分析

发动机怠速运转后熄火, 等待10min, 该压力为供油系统的残余压力, 其系统油压应保持在150kPa, 或符合车型技术规定。

造成燃油残压过低的故障原因主要有以下三个方面:燃油泵出油单向阀密封不良;燃油压力调节器密封不良;喷油器密封不良;油管泄漏。本着先简后繁的原则, 按以下顺序进行检查。

(1) 检查燃油泵出油单向阀的密封性

残压太低, 可用排除法检测。先关闭燃油压力表上的截止阀, 使油泵和压力表之间相互密封。再做残压检测, 如果残压正常说明油泵单向阀和燃油表前的管路密封不良。

(2) 检查燃油压力调节器的密封性

关闭截止阀后, 燃油压力依然低于标准值, 说明燃油泵出油单向阀和燃油表前的管路密封良好。用夹子夹住燃油压力调节器的回油管, 再做一次残压检测, 如果残压正常, 说明燃油压力调节器损坏。

(3) 检查喷油器密封性

用夹子夹住燃油压力调节器的回油管后, 燃油压力依然低于标准值, 说明喷油器有泄漏, 检查喷油器。