3.1   柴油机的燃油喷射与调节

3.1.1  对喷油系统的要求和分类

1、柴油机对喷油系统提出的要求

1）能产生足够的喷射压力和喷油速率，以保证燃料（柴油）良好的雾化和油气的均匀混合，并随着工况的变化喷油压力可以自由控制，喷油率可柔性控制。

2）对应于柴油机的每一工况，能精确、及时地控制每循环喷入气缸的燃料量。当工况不变时，各循环之间的喷油量应当均匀一致，对多缸柴油机，各缸喷油量应当相等。

3）在柴油机运转的整个工况范围内，尽可能保持最佳喷油定时、喷油持续期及理想的喷油规律。并具有足够的响应速度。

4）对喷雾特性，要求油滴细小且分布均匀，油束的锥角和贯穿距离与燃烧室形状及缸内空气运动实现优化匹配。

5）对喷射特性，要求喷油压力、喷油量、喷油定时、喷油率应随着柴油机运行特性及工况不同而变化，实现最佳优化。

总结：要求柴油机燃料供给与调节系统能在品质、数量、时间和可靠性方面均能满足与整机匹配的要求，以保证柴油机在达到动力性能指标并保证可靠性的前提下，满足对其在节能与环保指标方面日益严格的要求。

3.1.2  燃油喷射系统的分类

典型燃料供给与调节系统由低压油路、高压油路和调节系统组成。

从结构形式分类：

1）泵－管－嘴系统

往复式柱塞泵-凸轮轴驱动，每次供油伴随着一次喷油，脉动式燃料供给系统。分为：合成泵系统，分配泵系统，单体泵系统

直列泵：多缸柴油机各缸供油单元安装在同一个油泵壳体中。

分配泵系统: 采用一个或少量柱塞实现对多缸柴油机各缸的供油。常用于小型高速车用柴油机

单体泵系统: 每缸配一个喷油泵。用于小型单缸柴油机、大型机车、船舶与固定式柴油机。

2）泵-喷嘴系统

喷油泵与喷嘴合为一体，省去高压油管，喷油压力水平最高（160－180MPa）。低速、低负荷时喷油压力降低。

（3）共轨式系统

高压油泵不直接产生燃料喷射，送入蓄压管道（共轨）燃料喷射由电子控制器控制电磁阀实现喷油压力高（130~150MPa）压力基本上保持恒定，不受工况影响容易对喷油时刻与喷油持续期进行调节，实现较为理想的喷油规律。

直列泵、单体泵及泵喷嘴等传统系统是靠凸轮型线变化产生压力的，也就是说，这个压力和发动机的转速有关，转速越高，柱塞活动频率越高，压力越大。

从调节方式分类：

机械式调节-位移控制

3.1.3 常规机械控制喷油系统

（1）直列式喷油泵-管-嘴系统

用输油泵将燃油从油箱中抽出，经燃油滤清器送入直列往复柱塞式喷油泵，供油柱塞由供油凸轮驱动，喷油器由针阀弹簧控制，闭式喷油嘴。喷油泵与喷油器之间由高压油管连接。因此称为直列式喷油泵-管-嘴系统。多余的燃油经过回油管流回油箱。

（2）分配式喷油泵-高压油管-喷油嘴系统

由分配柱塞实现压油和向各缸配油的任务。油量控制依靠调速器和控制喷油始点的提前器。还设有增压补偿器、海拔高度补偿器。

（3）泵-喷嘴系统

   由于没有高压油管，减小了高压容积，可以实现150MPa的高压喷油。

（4）P-T燃油系统（美国Commins）

燃油泵-喷油器系统

油压＞弹簧力，针阀抬起 喷油；

油压＜弹簧力，针阀落座 停喷。

3.1.4  结构特征

分隔式燃烧室柴油机：轴针式喷嘴，孔径一般为0.8~1.2mm；直喷式柴油机：孔式喷嘴

有进气涡流的中小功率柴油机，喷孔数为4~6个，喷孔直径为0.15~0.35mm；缸径较大的柴油机，不组织进气涡流，喷孔7~12个。

3.1.5 喷油特性对柴油机性能的影响

（1）喷油压力

由喷油泵产生并经由压力波的形式传递至喷油器，对柴油机的喷雾与混合气形成以及燃烧过程有直接影响。小型分隔式燃烧室：不超过40MPa直喷式燃烧室：按排放标准有不同要求。

（2）喷油与供油提前角。喷油持续期，燃料应在上止点前喷入，喷油提前角难于确定，常用供油提前角代替。

（3）喷油泵的速度特性

（4）喷油规律

原则：初期喷油率要低，主喷射段喷油率应逐步增大，后期喷射率应快速下降，断油干脆负荷增加，喷油规律形状丰满度增加。