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1、第五节 分配式喷油泵,分配式喷油泵有两大类：轴向压缩式（德国波许公司的VE分配泵）和径向压缩式（英国CAV公司的DPA分配泵）。目前，单柱塞式的VE分配泵占据了车用高速柴油机的绝对份额。,分配式喷油泵有如下特点：分配泵结构紧凑，零件数目少，体积小，重量轻，调速器与供油提前角自动提前器均装在泵体内；分配泵凸轮升程小，有利于适应高速柴油机的要求；仅需一副柱塞偶件，因此容易保证各缸供油均匀性、供油定时一致性的要求；,对柴油的清洁度要求很高，发动机长时间大负荷工作时柴油温度很高，柱塞容易咬死；对多缸机而言，油泵凸轮轴旋转一周，柱塞往复运动几次，线速度很高，柱塞容易咬死。总之，分配式喷油泵对柴油的品质要
2、求很高，不允许有水分。,1,2,调速手柄,法兰,凸轮轴,提前器,回油螺钉,端面凸轮,滚轮架,增速齿轮,膜片泵,燃油入口,内压控制阀,高压泵头,油量调整螺钉,浮动杆件,调速器飞锤,柱塞偶件,1、组成：VE型分配泵由驱动机构、二级滑片式输油泵、高压分配泵头和电磁式断油阀等部分组成。机械式调速器和液压式供油提前角自动提前器也装在分配泵体内。,一、VE型分配泵结构,驱动轴19、端面凸轮盘4各自通过凸键与联轴器21连接，静止的滚轮架20内孔作为联轴器的轴承孔，滚轮架上有四副滚轮（四缸机），通过销轴与滚轮架连接。驱动轴转动时，带动联轴器、端面凸轮盘同方向旋转，由于端面凸轮盘被柱塞复位弹簧压紧在滚轮架上，因
3、此，端面凸轮迫使滚轮自转，并使端面凸轮盘作轴向往复直线运动。,端面凸轮盘通过传动销镶嵌在分配柱塞圆盘端开口槽内，由于柱塞复位弹簧将柱塞压紧在端面凸轮盘上，因此带动分配柱塞旋转，凸轮型面又使分配柱塞在旋转的同时，还作往复直线运动。,分配柱塞上有轴向中心油孔3、径向贯通泄油孔2、四个进油槽6（四缸机）、一个燃油分配孔5、外圆周上的压力平衡槽4等。中心油孔与泄油孔相通。,发动机工况一定时,滚轮架不动,滚轮轴向位置就不动.,止点，此时分配柱塞上的进油槽3与柱塞套20上的进油孔2相通，燃油经进油道17进入柱塞腔4和中心油孔10内。,柱塞套上有一个进油孔2和四个分配油道7（四缸机）。二、VE型分配泵工作过
4、程1）进油过程：当平面凸轮盘12的凸轮型面凹下部分转至与滚轮13接触时，柱塞复位弹簧将分配柱塞14由右向左推至柱塞下,2）泵油过程：当平面凸轮盘由凹下部分转至凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞在凸轮型面的推动下由左向右移动。通常在柱塞处于下止点时，柱塞头部的进油槽恰好错过进油孔，对头部没有环槽的分配柱塞来说，柱塞处在下止点时就意味着进油结束，柱塞开始升起就压油。,(b),当分配孔18转至与柱塞套上的一个出油孔8相通，燃油进入泵体上的分配油道7，柱塞继续右移，油压超过出油阀开启压力时，高压燃油经过出油阀、高压油管进入对应气缸的喷油器喷油。,可通过增减平面凸轮盘与柱塞底部圆盘之间的调整垫片厚度来调整柱
5、塞预行程的大小（改变柱塞在下止点时在端面凸轮上的位置）,3）停油过程：分配柱塞继续在凸轮凸起型面推动下右移，当柱塞右移到柱塞上的泄油孔不再被油量调节套筒15遮蔽时，柱塞中心油孔高压油腔与泵体内低压油腔相通，油压迅速下降，出油阀关闭，停止供油。,(c),从柱塞上的燃油分配孔与柱塞套上的出油孔相通起，至泄油孔移出油量调节套筒为止，柱塞在这一期间移动的行程称为柱塞的有效压油行程。显然，移动油量调节套筒15的位置可以改变有效压油行程的大小。当调速器控制油量调节套筒向左移动时，有效压油行程减小，供油量减少；当油量调节套筒向右移动时，有效压油行程增大，供油量增加。,4）压力平衡过程：分配柱塞上设有压力平衡
6、槽（在柱塞上燃油分配孔180度角对面），在分配柱塞旋转和移动过程中，压力平衡槽始终与喷油泵体内腔相通。在某一气缸停止供油后，压力平衡槽正好转至与该气缸对应的分配油道相通，于是两处油压相同，这样就保证了各分配油道供油结束时的残余油压相等，保证了各缸供油的均匀性。,(d),5）停车 VE型分配泵装有电磁式断油阀。起动时，将起动开关2置于ST位置，电流不经过电阻3，直接流过电磁线圈4，因此，电流大而产生的电磁吸力强，阀门6开启；起动完毕，将起动开关2置于ON位置，由于泵腔内油压达到8巴左右（中等油压），使阀门6保持开启所需的电磁吸力较小，因此，可以减小流过电磁线圈4的电流（通过电阻3）,；停机时，将
7、起动开关2置于OFF位置，电路断开，阀门6在回位弹簧力的作用下关闭，停止供油。,6）泵油提前角自动调节过程 活塞左端与二级滑片式输油泵的入口相通，并有弹簧5压在活塞上；活塞右端与喷油泵体内腔相通，其压力等于二级滑片式输油泵的出口压力。,前腔（入口压力）,后腔（出口压力）,发动机转速稳定时，作用在活塞两端的作用力相等，活塞平衡在某一位置。若转速升高，二级滑片式输油泵的出口压力增大，活塞左移，通过连接销3和传力销4带动滚轮架7绕其轴线转动一定的角度，直至活塞两端的作用力重新达到平衡，其旋转方向与平面凸轮盘的旋转方向相反，供油提前。,5.7 柴油机电子控制燃油喷射系统,一、优点：,1、具有多功能的自
8、动调节性能；2、减轻重量，缩小尺寸，提高了柴油的紧凑性；3、部件安装、连接方便，提高了维修性；4、具有自诊断、检测功能。,二、原理与分类,1、原理,与电控汽油喷射系统基本相同。,柴油机电子控制技术的特点:柴油机喷射具有高压,高频,脉动等特点,其喷油压力可达60-150MPa,第七节 电控柴油机喷射系统,电控柴油机喷射系统的目的：1、降低柴油机的排放；2、改善柴油机的运转性能；3、降低柴油机燃油消耗率。,电控柴油机喷射系统的优点：1、机械控制喷射系统的基本控制信息是柴油机的转速和加速踏板的位置；电控喷射系统通过许多传感器检测柴油机的运行状态和环境条件，并由电控单元控制每循环供油量。当需要扩大控制
9、功能时，只需改变电控单元的存储软件，不需增加附加装置。2、机械控制喷射系统由于设定错误和磨损等原因，供油时刻会产生误差；电控喷射系统中总是根据曲轴位置的基本信号进行再检查，因此供油提前角准确。3、电控喷射装置可以通过改变输入装置的程序或数据，改变控制特性，因此，一种电控喷射装置可以适用于多种柴油机。,分类,（1）根据喷油量的控制,位置控制 式,时间控制式,（2）由产生高压油的机构不同,直列泵式分配泵式泵喷油器式单缸式共轨式,三、柴油机喷油系统的控制,1、直列泵电控喷射系统,ECU,电磁阀,时间控制器,喷油泵,电子调速器,水温传感器,加速踏板传感器,踏板传感器,暖风开关和起动开关,2、分配泵电控
10、喷射系统,ECU,放大器,分油环,高压油管,膜片式制动器,废气阀,3、泵喷油器电控喷射系统,喷油泵,喷油器,电控单元（电磁阀）,一、ECD系统（电控VE泵）的控制功能及组成 电控柴油喷射系统一般由传感器、电控单元（ECU）和执行器三部分组成。传感器的作用是实时检测柴油机与汽车的运行状态，以及驾驶员的操作意向和操作量等信息，并将信息输入电控单元。电控单元的核心是计算机，与软件一起负责信息的采集、处理、计算和执行程序，并将运行结果作为控制指令输出到执行器。执行器的作用按照电控单元发出的控制指令，调节供油量和供油定时，以达到调节柴油机运行状态的目的。控制功能中最主要的功能是供油量和供油定时的控制，其
11、它扩展功能一般需要通过供油量和供油定时的控制来实现。,二、供油量的控制 在ECD系统中，首先根据加速踏板位置（调速弹簧预紧力）和柴油机转速的输入信号，计算出基本供油量，然后根据来自冷却液温度、进气温度和进气压力等传感器信号进行修正；再按供油量套筒位置传感器信号进行反馈修正后，确定最佳供油量。因此，ECD系统对低温起动、加速、高原行驶等工况都能精确地确定柴油机运转时的最佳供油量。,电控单元把计算和修正的最终结果作为控制信号传到供油量控制电磁阀，产生磁力，吸引可动铁心，通过杠杆将供油量调节套筒右移。控制信号的电流愈大，磁场愈强，供油量愈多。,三、怠速转速的控制 电控单元根据加速踏板位置传感器、车速
12、传感器等输入信号以及起动机信号，决定何时开始怠速控制，并根据冷却液温度传感器、空调及空挡开关等信号，计算出设定的怠速转速及相应的供油量，并根据柴油机转速的反馈信号，不断对供油量进行修正，以便怠速转速稳定。,四、供油定时的控制 电控单元首先根据柴油机转速和加速踏板位置传感器的输入信号，初步确定一个供油时刻，然后根据进气压力、冷却液温度等传感器的信号和起动机信号进行修正。,图5-45 供油定时的控制1-喷油提前器活塞位置传感器2-喷油提前器活塞3-供油定时控制阀 4-高压腔 5-低压腔,1-喷油提前器活塞位置传感器 2-喷油提前器活塞 3-供油定时控制阀 4-高压腔 5-低压腔,喷油泵喷油提前器活
13、塞位置传感器1的铁心直接与喷油提前器 的活塞相连，喷油泵喷油提前器活塞位置信号输送给电控单元，以实行反馈控制。,喷油提前器活塞位置传感器为非接触式电感传感器，其可动铁心随活塞一起动作，当线圈内的可动铁心移动时，引起线圈电感的变化，借以检测活塞的位置。,6-供油定时控制阀线圈7-可动铁心 8-弹簧,电控单元根据最后确定的供油时刻，向供油定时控制阀3的线圈6通电，可动铁心7被电磁铁吸引，压缩弹簧8向右移动，打开喷油提前器由高压腔4通往低压腔5的油路，使喷油提前器活塞两侧的压差缩小，活塞2向右移动，供油时刻推迟，即供油提前角减小。,通向供油定时控制阀线圈的电流是脉冲电流，电控单元通过改变脉冲电流信号
14、的占空比，改变由喷油器的高压腔到低压腔的流通截面积，以调整喷油提前器活塞两侧的压力差，使活塞产生不同的位移，达到控制供油时刻的目的。,5.其他控制 ECD-V1系统通过控制设置在进气管中的节气门开度来进行进气控制，其目的是降低柴油机低负荷时的噪声和振动，以及防止柴油机发生飞车事故。由于丰田2L-TE型柴油机采用涡流室燃烧室，因此在涡流室内装有起动电热塞。ECD-V1系统通过电热塞控制电路来控制流过电热塞的电流，以实行起动控制。此外，系统还具有故障自诊断及后备控制等功能。,(三)燃油分配管(共轨)式电控柴油喷射系统 在电控柴油喷射系统中设置燃油分配管始于20世纪90年代中期。在这类系统中，燃油在
15、供油泵内增压后先供入燃油分配管，再由燃油分配管分配到各缸喷油器。喷油器直接由ECU控制其启闭，这与电控汽油喷射系统基本相同，所不同的是，由于柴油机喷油压力较高，因此，燃油分配管需承受较高的燃油压力。,1.控制功能1)喷油量的控制：ECU根据加速踏板位置和柴油机转速等传感器的信号确定基本喷油量，再按进气管压力和燃油温度等传感器及起动开关输入的信息进行修正，最后计算出最佳喷油量，并向喷油器通电。ECU通过控制通向喷油器的电脉冲宽度(通电时间)来控制喷油量。2)喷油定时的控制：ECU根据加速踏板位置和柴油机转速确定基本喷油时刻，再按进气管压力和冷却液温度等传感器以及起动开关输入的信号进行修正，最后确
16、定出最佳喷油时刻，ECU按此时刻向喷油器通电，即ECU对喷油器通电的时刻决定了喷油始点。,3)喷油压力的控制：喷油压力等于燃油分配管内的燃油压力。在燃油分配管6上设置燃油压力传感器5和限压阀7，后者用来防止燃油分配管内油压过高。4)喷油规律的控制：喷油规律是指喷油速率随时间或曲轴转角的变化关系，而喷油速率则是单位时间的喷油量。由于喷油规律对柴油机的性能有重要影响，因此，针对具有不同混合气形成与燃烧方式的柴油机应选择不同的喷油规律。在燃油分配管式电控柴油喷射系统中，当喷油压力保持不变时，喷油量惟一决定于ECU对喷油器的通电脉冲宽度。因此，只要改变指令脉冲就可以改变喷油规律。,2.主要组件的结构与
17、工作原理1)喷油器：其功用就是按照电控单元的指令在既定时刻以一定的规律将一定数量的燃油喷入气缸。喷油器品种很多，但其基本原理相同，结构相似。日本电装公司生产的二通阀式喷油器的结构。,二通阀式喷油器的工作原理。二通阀由内阀和外阀组成，内阀不动，外阀可动。外阀在ECU未向喷油器通电时被弹簧力和燃油压力压紧在外阀座面上，回油口被封闭。来自燃油分配管的高压燃油从进油口向上经进油量孔进入控制室，向下进入喷油嘴压力室。控制室内的燃油压力经油压活塞作用到喷油嘴的针阀上，这时针阀处于关闭状态。当ECU对喷油器通电时，外阀被电磁力吸引向上提起，回油口被打开。控制室内的高压燃油经回油量孔和回油口流回柴油箱，控制室
18、内的燃油压力下降。这时喷油嘴压力室仍为高压，于是在高压燃油的作用下针阀开启并向气缸内喷油。当ECU对喷油器断电时，电磁力消失，外阀在弹簧力的作用下重新压在外阀座面上，回油口被封闭，控制室内的燃油压力升高，使针阀回落，喷油结束。,2)供油泵：在燃油分配管式电控柴油喷射系统中所应用的供油泵多为柱塞式泵，其中包括直列柱塞式和径向柱塞式。一般大型柴油机多采用直列柱塞式供油泵，而中小型柴油机多采用径向柱塞式供油泵。柱塞的数量一般为23个，驱动柱塞的凸轮则有单作用式、双作用式、三作用式和四作用式等多种形式。,德国波许公司生产的三柱塞单作用径向柱塞式供油泵的结构。3个柱塞互成120夹角。凸轮轴每转一圈有3个
19、供油行程。此外，在供油泵上还装有断油阀和调压阀。由于供油泵是按最大供油量设计的，因此在怠速或小负荷工作时，将有部分燃油径调压阀流回柴油箱，以保持燃油分配管的燃油压力不变。但这部分燃油由于被柱塞压缩而消耗了部分压缩功。为了消除这部分能量损失特装置了电磁式断油阀。当柴油机在怠速或小负荷工作时，ECU对断油阀通电，断油阀中的可动铁心被电磁力吸引向下顶开进油阀，使柱塞腔内的燃油在柱塞压油行程中经进油阀返回低压油道而不受压缩，从而减少了功率损失,3)燃油分配管:电控柴油喷射系统中的燃油分配管，其工作压力较高，一般为120140MPa，并在其上安装有燃油压力传感器、流量限制器和限压阀等。,4)燃油压力传感
20、器：其功用是测量燃油分配管中的实时压力，并将测量结果传输ECU作为燃油分配管内油压的反馈控制信号。燃油压力传感器由膜片、求值电路板、电器接头和外壳等构成。燃油分配管内的燃油压力经燃油压力传递孔作用于由半导体压电敏感元件制成的膜片上，膜片因受压而变形，从而使膜片表面涂层的电阻值发生改变，并在电阻电桥中转换为电压信号，此电压信号经求值电路放大后传输给ECU。,5)流量限制器:其功用是防止喷油器可能出现的超常喷油现象。流量限制器一端连接燃油分配管，另一端连接喷油器。在正常流量的情况下，活塞和球阀在燃油压力的推动下向右移动，并停驻在流量限制器内的某一中间位置上。若由于某种原因流量突然加大时，活塞和球阀
21、被燃油推到最右端，球阀压在阀座上，将出油孔封闭，终止向喷油器供油。,6)限压阀:其功用相当于安全阀，用来限制燃油分配管中的油压过高。当燃油分配管中的油压为正常值时，弹簧通过弹簧座将球阀压紧在阀座上。当燃油压力超过正常值时，燃油克服弹簧力将球阀顶开，部分燃油从燃油分配管径球阀、弹簧座的边缘和空心螺栓流回柴油箱，使燃油分配管中的油压下降。当油压恢复正常后，球阀又被弹簧压紧在阀座上，终止回油。,5.7 辅助装置：,柴油机供给系包括燃油的贮存 滤清和输送，其不可缺少的组成部件有：滤清器、输油泵、起动电热塞等,一、柴油滤清器,有粗滤器和细滤器之分。滤芯多用纸质，也有金属丝、毛毡、绸布等材料。两级滤清器：
22、一级纸滤芯，二级毛毡、绸布滤芯。滤清效果好。,柴油滤清器（柴油机多设粗细两级滤清器）(一)作用 滤去柴油中的杂质、水分和石蜡，以减小各精密偶件的磨损，保证喷雾质量。(二)型式、材料 多为过滤式，滤芯由绸布、毛毡、金属丝及纸制成。(三)结构特点1滤清器盖上有放气螺钉。拧开螺钉，抽动手动输油泵，可以排除滤清器和低压油路内的空气。2有的滤清器盖上装有限压阀。3滤清器外壳底部多设有放污螺塞，以便定期排除杂质和水分。,一、柴油滤清器1、粗滤清器作用：滤去较大杂质，保护输油泵结构：有壳、盖、滤芯（网状）,2、细滤清器作用：滤去较小杂质，保护喷油泵、喷油器。结构：有壳、盖、滤芯（毛毡、纸质）。,(四)类型：
23、1.金属带缝隙式滤清器,2.多孔陶瓷滤芯滤清器,3.纸质滤芯滤清器,燃油滤清器工作原理图,二、输油泵,从油箱中吸出柴油，并建立一定油压，送入喷油泵。有膜片式、滑片式、活塞式、齿轮式等类型。,输油泵,1、作用 以一定压力将油输送到喷油泵，并能自动调节油量。2、构造 A.泵体：有进出油道、平衡油道 B.泵油组件：推杆、活塞、弹簧、进出油阀 C.手油泵：泵体、活塞,1、活塞式输油泵,由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动，活塞将内腔隔为两部分，上为压油腔，下为吸油腔（两油腔间有旁通油道连接）。活塞上下运动，两油腔体积变化，压力变化，从而出油和吸油。,(四)工作情况1准备压油过程：喷油泵凸轮轴旋转，偏心轮推动滚
24、轮、推杆和活塞向外运动，泵腔A因容积减小而油压升高，关闭进油阀，压开出油阀，柴油便由泵腔A通过出油阀流向泵腔B。2吸油和压油行程：当偏心轮凸起部分转离滚轮时，活塞在弹簧的作用下内行，泵室B的油压增大，出油阀被关闭，柴油经油道流向滤油器。此时，泵腔A容积变大，压力下降，进油阀被吸开，柴油变经进油口和进油阀流入泵腔A。,3输油量的自动调节：活塞的行程等于偏心轮的偏心距时，输油量最大。当喷油泵需要的油量减少时，泵腔B的油压将随之增高，推杆与活塞之间产生了空行程，即活塞的有效行程被减小，输出的油量即减少。4手泵油：当柴油机长时间停机后欲再起动时，应先将柴油滤清器和喷油泵的放气螺钉拧开，再将手油泵的手柄
25、旋开，往复抽按手油泵的活塞，用手油泵泵油时，利用活塞在泵体内抽动，形成一定真空，进油阀被吸开，柴油被吸入泵体，然后再压入泵室A，并推开出油阀而输出。停止使用手油泵后，拧紧放气螺钉，旋紧手油泵手柄，以防空气渗入油路，影响输油泵工作。,2.滑片式输油泵在采用分配式喷油泵的柴油机燃油系统中有两个输油泵，即一级膜片式输油泵和二级滑片式输油泵，前者与汽油机燃油系统中的膜片式输油泵完全相同。分配泵燃油系统采用两级输油泵，是因为分配泵每次进油的时间很短，进油节流阻力较大。为了保证分配泵进油充分，需要提高输油压力，为此在分配泵内增设一个滑片式输油泵。,三、油水分离器为了除去柴油中的水分，一些柴油机上，在柴油箱和输油泵之间装设油水分离器。油水分离器，由手压膜片泵、液面传感器、浮子、分离器壳体和分离器盖等组成。来自柴油箱的柴油经进油口进入油水分离器，并经出油口流出。柴油中的水分在分离器内从柴油中分离出来并沉积在壳体的底部。浮子随着积水的增多而上浮。当浮子到达规定的放水水位时，液面传感器将电路接通，仪表板上的报警灯发出放水信号，这时驾驶员应及时旋松放水塞放水。手压膜片泵供放水和排气时使用。,
