孔式、轴针、电磁和压电式喷油泵构成及作业原理图

摘要：喷油咀是柴油发电机燃油供给系中实现燃油喷射的重要部件，其作用是根据柴油发电机混合气形成的特性，将燃油雾化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位。按照喷油器线圈电阻大小，喷油器可分为低阻抗喷油咀和高阻抗喷油咀两种。低阻抗喷油泵线欧姆，高阻抗喷油咀线欧姆。低阻抗喷油器可采用电流驱动和电压驱动程序，高阻抗喷油器仅采用电压驱动，三种驱动方法，低阻抗喷油泵电流驱动响应性好，低阻抗喷油嘴电压驱动响应性次之，高阻抗喷油泵电压驱动响应性再次之。

      如图1所示，喷油咀由针阀和针阀体构造。喷油嘴有长型和短型两种构成形式。前者将喷油泵加长，针阀的导向部分远离燃烧室，以减小针阀受热及变形，从而防止针阀卡死在针阀体内。另外，由于细长杆有很好的弹性，在微小变形的状况下仍能保证针阀的密封性，于是长型喷油泵多用于热负荷过高的柴油发电机上。

      承受高压油腔中油压的功能，使针阀发生向上的轴向推力，克服调压弹簧的预紧力及针阀与针阀体间的摩擦力，使喷油泵实现喷油。

      与针阀体内的密封锥面配合，以实现喷油器内腔的密封。

      喷油器有一个或多个喷孔。有一个喷孔的称为单孔喷油泵，有两个喷孔的称为双孔喷油咀，有三个以上喷孔的称为多孔喷油嘴。一般喷孔数目为1～8个，喷孔直径为0.2～0.5mm。喷孔数和喷孔角度依据燃烧室形状、大小及空气涡流情形而定。喷孔直径不宜过小，否则既不易加工，又在使用中容易被积炭堵塞。

       调压弹簧的预紧力通过顶杆功能在针阀上，将针阀压紧在针阀体内的密封锥面上，使喷油嘴关闭。调压弹簧的预紧力由调压螺钉调节。

       来自喷油泵的高压柴油通过高压油管送到喷油嘴，经进油管接头、喷油器过滤器以及喷油嘴体和针阀体内的油道进入喷油嘴内的压力室。油压用途在针阀的承压锥面上，产生向上的推力。当此推力超过调压弹簧的预紧力时，针阀升起并将喷孔打开，高压柴油经喷孔喷入燃烧室。当喷油咀停止供油时，喷油咀压力室内的油压迅速下降，针阀在调压弹簧的功用下迅速落座，将喷孔关闭，终止喷油。孔式喷油嘴的作业原理如图2所示。

      轴针式喷油嘴适合于对喷雾要求不高的涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室-分隔式燃烧室。

      常有一个喷孔，直径较大，轴针上下运动，喷孔不易积炭，且能自除积炭。

      如图3左图所示，轴针较短，即节流升程较小，当轴针上升到其下端面完全离开针阀体上喷孔时，喷孔截面迅速增大，喷油速率迅速增大。因为喷油速率突然增大，易使柴油发电机作业粗暴。

      如图3右图所示，与普通型相比，节流型喷油器的轴针较长（形状不是圆柱体，可为阶梯状或倒锥体），节流升程较大，在喷油程序中轴针始终不会离开针阀体的喷孔，喷油初期的喷油速率较小，从而可以减缓燃烧流程初期汽缸压力的延长，有利于减轻柴油发电机较大爆发压力和压力升高率，从而使柴油发电机工作比较柔和，对降低柴油发电机燃烧噪声有利。

      分流型喷油泵除主喷孔外，还在针阀体的密封锥面上加工有分流孔，孔径一般为0.2mm，孔中心线°。当柴油发电机起动时，由于速度很低，喷油咀供油压力较小，因此喷油嘴的针阀升程较小，这时大部分柴油经分流孔逆气流方向喷到涡流室中心。因为逆气流喷射，燃油雾化好，加上涡流室中心的温度比较高，故而柴油容易着火燃烧，使柴油发电机在低温下顺利启动。当柴油发电机起动后，在正常转速下工作时，针阀升程较大，大部分柴油从主喷孔顺气流方向喷入涡流室。

      轴针式喷油器的工作原理与孔式喷油咀相同，如图4所示。轴针式喷油嘴的喷孔直径一般为1～3mm，喷油压力偏低，一般为12～14MPa。特性是：

③ 针阀在油压达到一定压力时开启，供油停止时，在弹簧作用下立即关闭，因此，喷油开始和停止都干脆利落，没有滴油现象。

      电磁阀式喷油泵实用于电控高压共轨柴油发电机。

③ 喷油压力高（电喷高压共轨喷油系统高达160MPa），不受发电机速度危害，优化了燃烧程序。

      电控电磁阀式喷油咀是共轨柴油喷射系统的核心部件，其用途是根据ECU发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以较佳的喷油定期、喷油量和喷油率（喷油规律）喷入燃烧室。

      电控电磁阀式喷油咀的构造如图5所示。具体由燃油滤网、线束插座、电磁线圈、针阀阀体、阀座、复位弹簧、O形密封圈等构造。O形密封圈起到密封作用，密封圈避免燃油泄漏，密封圈防止漏气。滤网用于过滤油中的杂质，轴针与针阀阀体制成整体构成。阀体上端安装有一根螺旋弹簧，当喷油器停止作业时，弹簧弹力使阀体复位，针阀关闭，轴针压靠在阀座上起到密封功用，防止燃油泄漏。在燃油分配管上，设有喷油器专用的支座，支座为橡胶成形件，起到隔热作用，预防喷油咀中的燃油出现气泡，有助于增强发电机的过热启动性能。

      当喷油器电磁阀未被触发时，小弹簧将电驱的球阀压向释放控制孔上，在控制腔内形成共轨高压；同样，喷油泵腔内也形成共轨高压，共轨压力对控制柱塞端面的压力和喷油泵弹簧的压力与高压燃油用途在针阀锥面上的开启力相平衡，使针阀保持关闭状态。

      当电磁阀被触发时，电驱将泄油口打开，燃油从阀控制室中流到上方的空腔中（从空腔通过回油管道返回油箱），使控制室压力减少；控制室压力降低，减轻了用途在控制柱塞上的力，这时喷油嘴针阀被打开，喷油咀开始喷油，如图6左图所示。

      电磁阀一旦断电不被触发，小弹簧力会使电磁阀电驱下压，球阀将泄油孔关闭；泄油孔关闭后，燃油从进油孔进入控制室建立起油压（这个压力为油轨压力），这个高压作用在控制柱塞端面上，油轨压力加上弹簧力大于针阀锥面上的压力，使喷油嘴针阀关闭，如图6右图所示。

      电喷压电式喷油嘴适用于电控高压共轨柴油发电机机构。

      根据ECM发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以较佳的喷油定期、喷油量和喷油率（喷油规律）喷入气缸燃烧。

      喷油器针阀由一个伺服阀控制，喷油量则由其控制持续期决定。以图8所示说明其作业机理。实现压电式喷油咀用途的详细组件是压电执行器、液压接杆、伺服阀和喷油泵。压电执行器在非工作状态时处于原始位置，伺服阀关闭。高压范围和低压范围相互隔断。此时，液压接杆补偿可能存在（例如由干热膨胀所致使的）间隙，喷油泵借助紧接着控制室的共轨压力保持关闭状态。压电执行器起功能时将伺服阀打开，从而使控制室中的压力降低，喷油泵开启。若伺服阀关闭，控制室中的压力随之增大，喷油咀针阀也随之关闭。

      这种压电喷油咀被设计成没有机械力通过推杆用途在喷油器针阀上，因此运动质量和摩擦大大减少，并且喷油嘴的稳定性和喷油误差比一般的电磁阀控制喷油系统明显改良。伺服阀与喷油泵针阀的紧密连接使得针阀对压电执行器的动作能直接做出迅速的反应，控制始点与喷油始点之间的延长时间总共约150μs，这样就能获得高的针阀转速和重复性较好的较小喷油量。

       同时，这种压电喷油系统还能实现很短的喷射间隔，其作业过程如图9所示。其中，图10示范性地示出了每循环5次喷射的实例，其喷射次数和时刻能与发电机工况相匹配。

      从功能和可靠性观点出发，压电共轨喷油装置对高压零件清洁度的要求比一般行程控制的喷油系统更高。

      喷油嘴直接装配在柴油发电机气缸盖上，喷油泵头部与过热燃烧室接触，其作业要素十分苛刻，因此它是影响柴油发电机布置指标和使用性能的关键部件。喷油咀应满足不同归类的燃烧室对雾化特点的要求。通常说来，喷注应有一定的贯穿距离和喷雾锥角，以及良好的雾化品质，而且在喷油结束时不发生滴漏情形。