康明斯重型发动机燃油系统.ppt

康明斯重型发动机燃油系统,内容目录,康明斯PT燃油系统总体介绍316页 PT燃油泵的组成和工作原理1751 PT系统喷油器5271 M11发动机燃油系统7190 电控柴油发动机简介91104 ISM电控发动机燃油系统结构原理105-128,采用PT燃油系统的康明斯重型机械式发动机,康明斯重型发动机具体是指M系列11升发动机，X系列15升发动机，在中国还有N系列14升发动机，这几种系列机械式发动机都使用PT燃油系统，电控发动机都由PT燃油系统发展演变而成，ISM/QSM电控发动机使用特殊的泵喷嘴结构，ISX/QSX使用两个正时执行器和两个油轨计量执行器控制燃油的计量和定时，而供给喷油器和燃烧室的燃油量决定了发动机的扭矩和功率。,在世界范围内，仅仅只有美国康明斯发动机公司一家采用这种独特的PT供油系统，它是康明斯公司的专利。 1954年开始装在康明斯发动机上，它是一种较先进的燃油系统。PT燃油系统是康明斯柴油机区别于其他柴油机的标志。其鉴别字母”PT”是“压力”和“时间”的缩写。,PT 系 统 的 由 来,一 PT燃油系统的基本原理,柴油机供油系统的功用:柴油机供油系的功用是根据柴油机的工作要求，定时、定量、定压地将雾化质量良好的柴油按一定的喷油规律喷入汽缸内，并使其与空气迅速良好地混合和燃烧，它工作的情况对柴油机的性能有重要影响。,要了解一类供油系统必须搞清楚该系统是以什么喷油规律，在什么时候，以多大的压力，向汽缸内喷入多少燃油的问题。现在介绍PT燃油系统的燃油确定，结构特点及使用与操作。,简单的液压原理（帕斯卡原理）,1.在充满流体的系统中，任何压力的变化立即等量的传到整个系统。,2.流体通过某一截面的流量与流体压力、允许通过时间和通过的截面面积正比。,若通流时间和通流截面不变其流量与其压力成正比例；若压力和截面不变其流量与时间成正比例；若压力和时间不变则流量与截面成正比例。即：QP*T*A,水箱,水泵,水阀,水桶,我们举个简单的例子，如图所示：,显然：水桶里所收集到 水量取决于三个因素：,水的压力(水泵转速、管路阻力）,流动时间,通道面积（阀门开度）,康明斯PT燃油系统就是根据这一简单液压原理来设计的,相 当 于,水箱,水泵,水阀,水桶,油泵,油嘴,油杯,由此得出结论：,油杯中的油量就取决于：, 燃油压力, 计量时间, 计量孔的大小, 计量时间：实际上是柱塞打开计量孔到关闭计量孔的这 段时间间隔。时间间隔的长短取决于喷油器 柱塞上下运动的快慢，即取决于发动机的转 速高低。在发动机实际工作时，人为是无法 控制计量时间的，它仅仅取决于发动机转速, 燃油压力：指的是PT泵在各种工况下输出的燃油压力， 它与发动机的转速有关系。, 计量孔的大小：在PT系统中， 计量孔的大小取决喷油 器、喷油器又取决CPL号，当CPL号确定后， 计量孔就固定不变。这样，在发动机工作 时，每循环喷油量只取决于燃油压力和计量 时间这两个因素。,PT燃油系统与高压燃油系统的区别,PT燃油系统,直列高压泵燃油系统,1.PT燃油泵输出的燃油压力 最大不超过300PSI （21kg/cm2）,1.高压油泵输出的油压高达2500-3000PSI (176-225kg/cm2),2.所有的喷油器都共用一根供油管,2.每一喷油器需从油泵中单独引出供油管,3.即使有些空气进入燃油系统也不会使发动机“失速”,3.当空气进入燃油系统时发动机马上“失速”,4.PT油泵不需要正时调整,4.高压油泵需要正时调整,PT燃油系统与高压燃油系统的区别,PT燃油系统,直列高压泵燃油系统,5.有80%左右的燃油用于冷却喷油器后回到油箱，喷油器得到很好的冷却,5.只有极少量的回油，喷油器无法很好的冷却,6.喷射压力范围高达10000PSI-20000PSI (703-1406kg/cm2 ),这样保证良好的雾化，,6.喷射压力范围为：2500-3000PSI(176- 225 kg/cm2),7.油管连接处少量漏油对整个发动机输出功率无影响,7.若某缸高压油管连接处漏油将使此缸停止工作，从而使发动机功率下降,8.油量受油泵和油嘴控制,8.油量受油泵控制,9.发动机功率可以保持稳定，不会产生功率损耗,9.需要频繁调整，以保持最佳性能,10.发动机的停车是切断燃油的流动,10.发动机停车时油泵处于不工作的位置,11.通用性好，相同的基础泵和喷油器作一些调整就可以实用于不同型号的发动机在大范围内的功率和转速的变化,11.不同功率和转速范围的发动机需要单独设计一种油泵,PT燃油系统与高压燃油系统的区别,PT燃油系统,直列高压泵燃油系统,PT燃油系统流程,P指的是喷油器进口处的燃油压力(Pressure),PT燃油系统的组成及流向,PT燃油系统的基本结构形式：它由油箱、燃油滤清器、PT燃油泵、低压输油管、喷油器、摇臂、推杆、喷油凸轮和回油管等组成。其中：PT燃油泵又包括：齿轮泵、磁性滤清器、脉冲膜片减振器、两极调速器、 节流轴、电磁阀等。,上图所示为发动机燃油流动直观图：燃油泵将燃油从油箱中吸起，经过滤清、调速器等送到喷油器，根据PT系统的设计，PT泵供给喷油器的燃油将有80%左右在工作中经喷油器又回到油箱，主要起冷却和润滑喷油器，并防止寒冷气候时燃油冻结及将PT系统里的空气带回油箱排掉的作用。 下页图为发动机燃油系统流动原理图：,PT燃油泵,重点内容： 齿轮泵 膜片减震器 两极调速器工作原理 冒烟限制器（空燃比控制器AFC阀） 全程调速器,PT燃油泵的基础件是齿轮泵。 有许多发动机对PT油泵都有特殊要求，如：增加VS（全程）调速器、AFC冒烟限制器、EFC电子调速器、ASA空气信号衰减器等装置。,PT（G）-VS-（AFC） 适用于：推土机、船机、汽车吊车等,PT（G） 基础泵 PT（G）-AFC 适用于：公路用汽车等,PT（G）-EFC 适用于：发电机组等,PT燃油泵的组成及工作原理,PT（G）型燃油泵,PT（G）-AFC型燃油泵,PT（G）-VS-AFC型燃油泵,齿轮泵的尺寸基于发动机所需要的燃油流量大小来定，发动机用油愈多，就需要愈大的齿轮泵。这里所指的尺寸是泵油齿轮的宽度。尺寸有7/16” 、3/4” 、1”和5/4”等。除PTH泵是5/4”外，其他都是1” 和3/4”齿轮泵，其中3/4” 齿轮泵用得最多。 齿轮泵的异常磨损在正常情况下是很少出现的，如果燃油太脏、滤清不良（或滤清器损坏）可能会造成这种不良现象。,齿轮泵,脉冲膜片减振器,根据齿轮泵工作特性，它所提供的燃油有较大的压力波动，这样就造成PT泵供油压力的波动。燃油压力波动太大将影响发动机正常工作。如图所示：当发动机在某工况时，由于供油压力的波动，此时各个喷油器量油口的压力就不一样，这样各个喷油器的油杯进油量就不一样，结果是发动机各缸工作均匀性差、工作不平稳。,压力,时间,喷油器,供油压力,脉冲减振后的燃油压力,某一时刻的压力波动,1,5,3,6,2,4,为防止这种现象，办法是加装一个脉冲膜片减振器并通过一个通孔与齿轮泵高压腔连通。脉冲膜片减振器的结构如图所示：当一个较高压力波作用在金属膜片上时，膜片压缩它背后的空气，部分压力波能量被吸收，压力波峰值降低，随后、一个较小的压力波作用在膜片上时,膜片背后的空气将它推出，提供了部分能量。压力波峰值上升，从而，使供油压力较为平稳，如图所示：,调速器（标准车用两极调速器）,PT燃油泵具有两个功能：速度控制和油压控制，两者相互影响。,（一）速度控制，我们感兴趣的有以下四种速度：,A）低怠速：,B）最大扭矩转速：,C）额定转速：,D）高怠速（无负荷）：,575-650 RPM,1500-1600 RPM,2100 RPM,2300 RPM,注：1）以上转速按发动机规格和型号各异 2）最大扭矩转速约为额定转速的70% 3）高怠速往往大于额定转速的8-10%,发动机的转速取决以下三个因素；,A）节流轴位置（节流轴俗称油门）,B）调速器位置,C）发动机负荷,PT（G）燃油泵按用途不同可装各种调速器，如：,公路用汽车 装两极调速器 PT（G）AFC,工程机械、船机装全程调速器 PT（G）VS（AFC）,发电机组装电子调速器 PT（G）EFC,汽车吊车 PT（G）VS,（二）压力控制：调速器的压力控制都是通过油道截面面积的改变来实现的。,PT（G）标准两极调速器的工作原理及结构,飞块总成,辅助柱塞,辅助柱塞弹簧,调速器柱塞,扭矩弹簧,怠速油道,油门轴,主油道,怠速柱塞,怠速弹簧,怠速调节螺钉,高速弹簧,供油道,旁通油道,磁滤器,齿轮泵,滤清器,两极调速器(怠速状态),飞块总成,辅助柱塞,辅助柱塞弹簧,调速器柱塞,扭矩弹簧,怠速油道,油门轴,主油道,怠速柱塞,怠速弹簧,怠速调节螺钉,高速弹簧,供油道,旁通油道,磁滤器,齿轮泵,滤清器,两极调速器(高速状态),（1）控制低怠速：低怠速控制的关键在于调速器柱塞的台肩与怠速油道的相对位置。 如图所示：,调速器的结构：它主要由飞锤总成4、5，调速柱塞套筒 总成7、12，怠速弹簧柱塞（纽扣）13，怠速弹簧14，高速 弹簧15，飞块辅助柱塞3，飞块辅助柱塞弹簧1，扭矩弹簧6， 怠速调整螺钉17等零件构成。,两极调速器具有三个功能：,（1）控制低怠速 （2）控制高怠速 （3）压力调节,下面讨论调速器是如何完成以上三个功能的：,F推,F怠速弹簧,F推,F弹,怠速油道,主油道,A.低怠速调节：要使柱塞在某一位置不变，其先决条件是F推与F弹相等，它们是平衡的，若某一因素发生改变，柱塞就会左右移动。油道的截面面积就会改变，调速器出口油压也会发生变化，根据前面的介绍，进入喷油器的油量也会变化，从而导致发动机转速也发生变化。而 F推n²,n F推柱塞右移通道减小PQn,n F推柱塞左移通道增加PQn,这样就使发动机维持在某一怠速转速下稳定运转。所维持的怠速转速是不是符合要求，要看机型而定，一般要求在565750转/分,另外，转速不在范围内，假如偏大，说明通道面积偏大，其解决办法是人为的减小F弹，使柱塞右移从而减小通道面积，来达到降低怠速的目的。反之亦然，怎样降低F弹就是我们要讨论的另,一个问题。 B.怠速调节：我们通过怠速调节螺钉来调节怠速，即通过 拧进拧出怠速调节螺钉来改变F弹（弹簧力）。,（2）控制高怠速（最高空车转速）：关键在于调速器柱塞台肩与主油道的相对位置。,F推,F弹,F推,F扭矩及高速弹簧,主油道,怠速油道,如图所示：,A.高怠速控制：跟低怠速控制一样，,n F推柱塞右移通道减小PQn,n F推柱塞左移通道增加PQn,这样就使发动机维持在某一高怠速转速下稳定运转。所维持的高怠速转速是不是符合要求，也要看机型而定，不同的机型转速不一样，有2100转/分、有2300转/分等，同样的道理，若转速不在范围内，如偏大，说明通道面积偏大，其解决办法是人为的减小F弹，使柱塞右移从而减小通道面积，来达到降低高怠速的目的。反之亦然，怎样降低F弹就是我们要讨论的另一个问题。,B.高怠速的调节：我们是通过调整高速弹簧垫片的厚度来改变 F弹（弹簧力）。以达到调整高怠速的目的。,（3）压力调节：作用是修正来自于齿轮泵的燃油压力，为油泵提供基础油压，这就是为什么所有的PT泵都有两极调速器的原因。其起作用的装置是调速器柱塞、怠速柱塞（纽扣）以及弹簧等,F推,F弹,调速器柱塞,怠速柱塞,P×A（内力）,F推=P×A=,F弹,P = ,F推,A,其中：P燃油压力； F推飞块推力 A怠速柱塞凹入面面积； 这就是压力调节公式， F推只与转速的平方成正比，A的大小与所选择的怠速柱塞有关，也就是说不同的怠速柱塞所调节出来的燃油压力是不同的。所以，怠速柱塞是不能随意更换的。,A50柱塞,A25,A10,A15,我们所需要的压力曲线是怎么来的呢？实际上是由压力调节提供基础油压，再由调速器柱塞台肩逐渐封闭主油道所产生的，如下页图所示：,压力P,转速N,P,N,压力曲线,压力调节曲线,启动速度,怠速,低速扭矩,高速扭矩,额定转速,高怠速,调速器起作用点,RPM,燃油压力,180,565-650,800-1200,1400-1700,工作范围,柱塞台肩封闭主油道,旋转油门轴（节流轴）,来自调速器的燃油都要通过油门轴，受油门轴的控制，然后再向PT喷油器供油。 旋转油门轴有两种结构形式:如图所示。老式油门轴是由柱塞和垫片组成，用增减垫片来改变柱塞里油道大小，以调整供油压力，新式的油门轴是一个带螺纹的柱塞组成的，柱塞拧进拧出来控制油道的大小。新式油门轴是目前普遍采用的一种油门轴，凡经过试验台架调好的油门轴，均用一个小的钢球封死，不允许随意改变。 当油门轴完全关闭时，它里面仍有少量的燃油流过，其目的是保证重型汽车在下坡时有足够的燃油润滑和冷却喷油器（此时怠速油道处于关闭状态）。油门轴泄漏量的调整是极其严格的。泄漏量太大，则发动机减速性差并造成怠速不稳定；泄漏量太小，则发动机加速性差并容易造成“失速”现象。通过调整后限位螺钉来调节油门轴的泄漏量。如图所示。,老式油门轴,新式油门轴,油,油,油,油,调节螺钉,钢球,调整柱塞,锁紧螺母,调整垫片,安装方向,安装方向,后限位螺钉 调整泄漏量,前限位螺钉 限制最大燃油压力,泄漏量,油门轴泄漏量的调整,电磁伐（停车伐）,PT燃油泵上一般使用两类电磁伐，一类是标准电磁伐，一类是快速启动电磁伐。 标准电磁伐是由线圈、伐壳体、片状弹簧、阀片、手动调节螺钉等部件组成。 工作情况，当通电时，电磁伐的阀片被电磁力所吸引，油路打开。相反，断电时阀片在回位弹簧的作用下，关闭油路，停止供油，发动机停车。当电磁伐失灵时，可用手动调节螺钉将阀片顶开，接通油路。停车时，将调节螺钉退出，关闭油路，这是应急措施。另外，当汽车下坡时，不得将电磁伐关闭，否则汽车拖动发动机继续旋转，油泵还在工作，由于电磁伐已关闭，造成阀片背面有一定的油压，下坡后再启动时电磁力无法克服这个阻力，使发动机无法启动。若遇到这种情况，可用调节螺钉顶开阀片后退回正常工作位置。 标准电磁伐在发动机紧急停车时，因发动机惯性，油泵还在继续工作一段时间造成一定油压顶住阀片，在压力没有下降时，标准电磁伐无法克服其阻力，电磁伐无法打开，这对于备用发电,机组、消防用发动机等是不允许的，这些发动机要求快速连续启动，即一待发动机飞轮停转，立即启动发动机。所以现在有一种新设计的快速启动电磁伐。这种伐是在原来电磁伐基础上作了一些改进，增加了一个带孔的阀片，使阀片两面的压力差不致于太大，这样快速启动发动机就比较容易。,电磁阀(停车阀)原理图,电磁线圈,碟型弹簧,阀片,阀体,出油,手动螺钉,进油,电磁阀(停车阀)原理图,电磁线圈,碟型弹簧,阀片,阀体,出油,手动螺钉,进油,D24V or D12V,PT（G）空气燃油控制器（AFC）,从1970年开始，康明斯所有公路用发动机，均要求符合联邦排烟法规并经环保局检验合格。为达到这一要求，康明斯在其生产的增压柴油机所用的PT（G）油泵上，采用了空气燃油控制装置 （AIR FUEL CONTROL）缩写为AFC。,1.AFC的组成,它主要由气室、AFC活塞组（AFC活塞、膜片和控制柱塞）、AFC弹簧、AFC控制柱塞套筒、无空气调节针阀、无空气节流油孔和AFC燃油道等组成。如图所示。,2. 工作原理,AFC装置位于油门轴与电磁阀之间的油道上，从油门轴来的燃油要通过AFC装置后才到达电磁阀，它的功能就象一个燃油压力、流量限制器。必须强调一点：AFC装置仅在发动机加速时起作用，保证发动机在加速时得到合适的空燃比，不冒黑烟，不需要AFC装置时，可用一个标准堵塞装入AFC空腔内，外面装入一个盖子即可。,AFC（冒烟限制器）,无空气螺钉,AFC控制柱塞,AFC弹簧,膜片,油去电磁阀,油从油门轴来,来自进气歧管的空气压力,无空气状态,活塞,控制柱塞套筒,AFC（冒烟限制器）,无空气螺钉,AFC控制柱塞,AFC弹簧,膜片,油去电磁阀,油从油门轴来,来自进气歧管的空气压力,空气,工作状态,A . AFC无空气位置：,我们知道发动机启动和低怠速运转时，其进气歧管的 压力很低，这时较硬的AFC弹簧不能被压缩。因此，AFC控制柱塞靠近AFC盖板的一端，其AFC油道被柱塞台肩所堵塞，燃油只能从无空气针阀与节流孔之间的环形通道流向电磁阀，拧动无空气调节针阀，就可以改变环形通道的大小，从而控制该种工况下的燃油流量与压力，柱塞的这种位置，称作“无空气位置”。,B . AFC控制柱塞的开启位置：,随着增压器转速增加，进气歧管的压力也在增加，这时气室的高压气体将作用于AFC膜片上，克服弹簧力使AFC柱塞移向远离盖板的一端。随着柱塞的移动，柱塞上的锥面使其油道逐步打开，燃油经该通道进入电磁阀，这样从油门轴来的燃油可由两个油道（无空气调节针阀及柱塞锥面）进入电磁阀。 无空气调节针阀调整好后，其油道的大小是不变的，变化的只是柱塞处的油孔大小，因为AFC装置气室的进口是用一根管子与发动机进气歧管相连通的，即AFC气室里的空气压力与进气歧管,内的压力是相等的，随着空气压力继续增加，油孔也打开更 大，直到通过此处的燃油节流损失最小，气室里空气压力就 使AFC柱塞保持在最大油量位置（即油门轴全开，全负荷时）。 AFC装置需在PT试验台上按照规范预先调整好。,上面简单介绍了该装置的工作原理，那么，在柴油机上是如何控制烟度的呢？ 众所周知，柴油机在下述两种工况下烟度最高。（1）启动，（2）加速。启动时油量的控制是很显然的，它由无空气螺钉来调节。加速时，油量急剧增加，而空气压力由于增压器惯性的作用，增加的速度相对较慢，这就造成了空气量的不足，使燃油不能完全燃烧，这也是增压发动机冒烟的原因。如有了AFC装置，情况就不一样了，根据前面的介绍，加速时，虽然来自油门轴的燃油压力急剧增加，但其中有一部分压力会在进气压力增加之前损失掉，使燃油的增加速度与空气的增加速度保持一致，这样就保证了燃油能充分的燃烧。强调一点，AFC装置只有在加速时才起作用。减速时，随着空气压力的减小，AFC柱塞在回位弹簧的作用下，逐渐关闭AFC柱塞处的油道，甚至直到完全关闭。,VS（机械式全程）调速器的工作原理,两极调速器对速度调整只有两点（1）控制低怠速，（2）控制高怠速。对于稳定中间工况的速度它无能为力，而VS调速器就可以维持某一转速下平稳的运转。带有VS调速器的PT燃油泵上，两极调速器的油门轴处于最大油门开度并固定不动。从两极调速器来的燃油流经VS调速器后才到电磁阀，再去喷油器。 VS调速器的工作原理： 当发动机在某一中间工况稳定运转时，若负荷突然增加，转速下降，飞块离心力减小，柱塞左移，VS调速器的油孔开度增大，从而造成燃油压力随之增大，发动机循环供油量也增加，使发动机转速升高，回到原来的稳定转速。其调速原理跟两极调速器是一样的，不同之处在于VS调速器的拐点随弹簧力的变化而变化。,飞块总成,F推,VS柱塞,油门控制轴,高怠速调节螺钉,怠速调节螺钉,怠速弹簧和高速弹簧,VS调速器,油,油,控制油门轴在不同的位置，可以调节发动机不同的转速。,n F推柱塞左移通道增加PQn,n F推柱塞右移通道减小PQn,VS调速器可以保持发动机在怠速到额定转速的任一转速上稳定运转,康明斯PT燃油系统的 喷油器,PT（D）型喷油器,种类,法兰式：现在很少使用,圆柱式,上止式：使用于CQ30290系列汽车，250KW 800KW等发电机组。调整方法为零间隙法（小扭矩法）,非上止式：使用于其它机型，调整方法为 千分表法（行程法）,STC喷油器：使用于M600、G4、M11等发动机 调整方法为零间隙法（大扭矩法90INLB）,PT燃油系统原理图,喷油器的工作过程,1. 旁通阶段：喷油器处于停止供油状态，柱塞被压在最低位置，柱塞中部细的部位把喷油器内部的进回油道勾通。这时燃油对喷油器进行冷却，并排除油道中的气体，发动机在作功和排气冲程中喷油器柱塞一直处于这一状态。,2. 计量（量油）阶段：当凸轮继续旋转到进气冲程后不久，由于凸轮外型曲线的变化，柱塞在弹簧的作用下升起，先将进、回油道切断，燃油旁通结束，量孔开始计量，燃油流至喷油器的油杯，此时由于油压低，喷孔直径小（0.17mm）而不会漏油。当柱塞上升到最高位置后，凸轮外型曲线保持平稳，柱塞处在最高位置直到进气结束。在压缩冲程中，在凸轮曲线的作用下，柱塞缓慢下行，直至接近封闭计量孔，计量结束。,3. 准备喷射阶段：计量结束后，柱塞下行到一定的位置，下部的油杯及油道就产生了一定的压力，使止回球阀落到球座上，关闭了进油道，柱塞继续下行把油道与油杯分开，由于发动机转速高、计量时间短，其油杯不会被燃油充满，所以，这阶段只是压缩和,部分地排除油杯中的气体，为喷射作准备。,4. 喷射阶段：在发动机压缩冲程接近终了时，凸轮外型曲线又有突然的变化，使柱塞快速下行，把油杯里的燃油以1056KG/CM²的高压，喷入汽缸内，在喷射的同时，柱塞中部细的部位又使进、回油道联通，燃油又开始旁通，柱塞最后落到油杯上，喷油结束。,PT喷油器的调整与检查,止回球阀,在PT（D）型喷油器内装配止回球阀是为了防止回压的升起而影响别的喷油器的量油。 有缺陷的止回球和球座会引起发动机反应不灵敏。发动机正常停车，从怠速到停车约需1-2秒钟。如果密封不好，就会延长到5秒以上。,喷油器的使用,喷油器的使用应注意两点： 1. 调整：发动机上的任何调整，只要影响喷油器的柱塞行程，就,要对喷油器的行程和气门间隙进行调整，否则将影响发动机正常工作。调整方法应遵照发动机使用保养说明书或维修手册的有关规定进行调整。,2. 喷油器的调整必须由专业机构完成。,喷油器不工作,如果某缸喷油器停止喷油，发动机肯定出现动力不足或工作不平稳等故障现象。造成喷油器不工作的原因有三点： 1）柱塞咬死 2）进油孔和滤网堵塞 3）喷油孔堵塞,PT（D）STC型喷油器,为达到严格的排放要求，康明斯发动机公司发展了一种新型的液压驱动的可变喷油正时控制系统，称为STC（Step Timing Control)分步喷油正时控制系统。该系统与PT喷油器合为一体，称为PT（D）STC型喷油器（简称STC型喷油器。 STC型PT喷油器与常规PT（D）喷油器相比，主要增加了液压提前器及相关零件。 STC型PT喷油器为分步正时控制喷油器。在起动和轻载工况下，采用“喷油提前正时方式”，即燃油在压缩循环中更早喷射；而在中、重载工况下采用“常态正时方式”，即燃油在压缩循环中更晚喷射。,PT（D） STC型喷油器,STC型PT喷油器具有下列优点： （1）在喷油提前正时方式下工作时： a、改进在寒冷天气下的怠速特性； b、减少在寒冷天气下发动机冒白烟； c、改善轻载工况的燃油经济性； d、减少喷油器积碳。 （2）在常态正时方式下工作时： a、控制气缸最高爆发压力； b、降低NOx（氮氧化物）的排放（压力温度越高化学反应越强烈）。,PT（D）STC型喷油器 的工作原理,STC型PT喷油器喷油提前角的提前是由STC控制阀输送出的压力润滑油（压力不低于10psi或69kPa）控制的。当压力润滑油充满于提前器柱塞与柱塞套之间的空间时，相当于“液体挺柱”，提前器柱塞通过它，作用于提前器柱塞套，从而在相同的喷油凸轮转角下，使喷油器柱塞下行，完成提前喷油。 在常态正时方式下，STC控制阀关闭了压力润滑油输出通道，提前器柱塞与柱塞套之间没有压力润滑油，“液体挺柱”消失，在相同的喷油凸轮转角下，提前器柱塞与柱塞套直接形成刚性接触，喷油器柱塞恢复常态的下行，从而实现常态下的喷油正时。,STC 工作原理示意图,1-机油进油管 2-燃油管 3-机油出油管 6-机油卸荷管,STC控制阀,STC控制阀工作原理示意图,STC型喷油器的工作过程,燃油计量 -凸轮处于小基园位置 -燃油从量孔流进喷油器 -计量柱塞顶端关闭了泄油口 -计量柱塞下端打开了计量口 -燃油进入油杯 -计量开始，凸轮仍然处于小基园 -进入油杯的油量取决于PT泵出口燃油压力和计量口打开的时间,STC型喷油器的工作过程,开始喷油 -凸轮处于从小基园转向大 基园的上升段位置 -在凸轮作用下柱塞向下运动 -计量柱塞下端关闭了计量口 -油杯中燃油压力高于气缸压力 时开始喷油 -计量柱塞顶端打开了泄油口 -燃油从泄油口流出而冷却喷油 器，并维持油道的稳定压力 -喷油压力达到20000psi,STC型喷油器的工作过程,喷油结束 -凸轮处于鼻尖位置 -在凸轮作用下，喷油器柱塞 压入油杯 -喷油器柱塞压入油杯时，燃 油喷孔被强制关闭，不产生 二次喷射 -喷油器准备下一次计量,M11发动机燃油系统,M11发动机结构特点,进油,回油,燃油滤,燃油泵,出油阀,喷油器,回油管,齿轮泵泄油阀,STC阀,M11发动机结构特点,M11发动机燃油系统PT-STC,压力/时间计量。 开式喷嘴。 两种正时（提前和正常）。 有STC阀及管路。 液力挺杆有/无实现正时提前/正常。 燃油压力高达20000psi。 燃油雾化优异，排放烟度小。 性能标定方便，适应 性好。 可以选用汽车调速器或全程调速器。 取削了高压油路，没有二次喷射的问题。 对于安装调试的问题不敏感。,概述 PT燃油系统为康明斯柴油发动机所专用，标识字母“PT” 是压力与时间(pressure-time) 的缩写。 STC-分步正时控制，即：Step Timing Control。 PT燃油系统由燃油泵、供油管、回油管、燃油油道及喷油器组成。,M11发动机燃油系统PT-STC,M11发动机结构特点,M11发动机结构特点,PT燃油系统的特点,PT燃油泵输出的燃油压力最大不超过300PSI（21kg/cm2） 所有的喷油器都共用一根供油管 即使有些空气进入燃油系统也不会使发动机“失速” PT油泵不需要正时调整 有80%左右的燃油用于冷却喷油器后回到油箱，喷油器得到很好的冷却 喷射压力范围高达10000PSI-20000PSI (703-1406kg/cm2 ),这样保证良好的雾化 油管连接处少量漏油对整个发动机输出功率无影响 油量受油泵和油嘴控制 发动机的停车是切断燃油的流动 通用性好，相同的基础泵和喷油器作一些调整就可以实用于不同型号的发动机在大范围内的功率和转速的变化,M11发动机燃油系统PT-STC,M11发动机结构特点,M11发动机结构特点,M11发动机结构特点,M11发动机结构特点,M11发动机结构特点,M11发动机结构特点,M11发动机结构特点,1、油杯 2、油杯紧固套 3、柱塞套 4、柱塞 5、止回阀 6、贴片 7、卡簧 8、滤网 9、进油口 10、量孔 11、膜片 12、 13、柱塞套 14、弹簧 15、接杆 16、出油口 17、O型圈 18、螺母 19、摇臂 20、调整螺钉 21、推杆 22、挺杆 23、凸轮轴,M11发动机结构特点,注:当燃油压低于365千帕时,燃油压力开关 关闭,控制阀打开, 机油自流向 -喷油正时提前,M11发动机结构特点,STC喷油器工作原理,燃油计量 -凸轮处于小基园位置 -燃油从量孔流进喷油器 -计量柱塞顶端关闭了泄油口 -计量柱塞下端打开了计量口 -燃油进入油杯 -计量开始，凸轮仍然处于小基园 -进入油杯的油量取决于燃油压力 和计量口打开的时间,M11发动机结构特点,STC喷油器工作原理,开始喷油 -凸轮处于从小基园转向大 基园 的上升段位置 -在凸轮作用下柱塞向下运动 -计量柱塞下端关闭了计量口 -油杯中燃油压力高于气缸压力 时开始喷油 -计量柱塞顶端打开了泄油口 -燃油从泄油口流出而冷却喷油 器，并维持油道的稳定压力 -油杯压力高于气缸压力时，开 始喷油，压力可达到20000psi,M11发动机结构特点,STC喷油器工作原理,喷油结束 -凸轮处于鼻尖位置 -在凸轮作用下，喷油器柱塞 压入油杯 -喷油器柱塞压入油杯时，燃 油喷孔被强制关闭，不产生 二次喷射 -喷油器准备下一次计量,电控柴油发动机简介,第一代：位置控制式 第二代：时间控制式 第三代：压力时间控制式,电控燃油系统的三代历史,电控燃油系统的三代历史,电控燃油系统的三代历史,电控燃油系统的三代历史,电控燃油系统的三代历史,电控燃油系统的三代历史,柴油电控发动机的关键因素,柴油电控发动机的关键因素,柴油电控发动机的关键因素,柴油电控发动机的关键因素,柴油电控发动机的关键因素,柴油电控发动机的关键因素,电控燃油系统的结构和原理,电控燃油系统的结构和原理,电 控 泵 喷 嘴,泵喷嘴示意图,电控高压共轨式燃油系统构成,电控高压共轨式燃油系统构成,电控高压共轨式燃油系统构成,电控高压共轨式燃油系统构成,ISM电控发动机燃油系统结构原理,ISM电控发动机低压燃油由油泵提供，出口压力为150PSI。 ISM电控发动机高压燃油由喷油器产生，燃油起始喷射压力为5000PSI，最高喷射压力约为20000PSI。 ISM电控发动机静态喷油正时由凸轮轴偏心键决定，动态的准确正时由喷油器决定，ECM可以感应发动机的状态并通过控制喷油器电磁阀的断电时刻在静态正时决定的角度附近对正时角度 进行优化。,燃油流程,燃油从车辆的燃油箱中被吸出，并经过OEM安装的燃油粗滤后进入发动机的燃油滤清器。燃油从外到内经过滤清介质滤清器。滤清器下部为两针式的燃油含水传感器,燃油流程,燃油泵是正排量齿轮泵，燃油被旋转的齿轮吸入燃油泵进口，齿轮给燃油加压并引导燃油流过经燃油压力调节器的内部油道。燃油泵中的燃油压力调节器的设定值约为150PSI，在调节器中过多的的燃油被旁通掉，以保持所希望的燃油系统压力。,燃油流程,流向发动机的燃油从滤清器滤网中穿过然后流向切断阀。当电磁阀未通电时，它切断流出燃油泵的燃油流；当电磁阀由ECM发出的信号通电后该电磁阀打开流出燃油泵的通道。 燃油从燃油泵进入ECM后面的ECM冷却板，燃油从冷却板中穿过可以冷却ECM电子电路并减少ECM中过量的热量聚集。,燃油从冷却板经过供油管路流到缸盖中，缸盖中的一个内部燃油油道向每个喷油器提供燃油。,喷油器,燃油流程,ISM发动机上采用了全时双脉冲喷射的技术。 在M11 CELECT+上也采用双脉冲喷射的技术，但因ECM运算速度和存储容量的限制，双脉冲只限于发动机转速小于1000RPM的情况。 随着ECM的改进和凸轮轴外形经过重新设计，ISM可以实现全时双脉冲喷射。,喷油器工作原理,在计量开始时，计量柱塞和正时柱塞处于它们行程的下端，喷油器控制阀关闭。 此时凸轮轴喷油器驱动凸桃处于外基圆处。,喷油器工作原理,随着凸轮轴旋转，凸轮轴喷油器凸桃从外基圆向内基圆转动，正时柱塞回位弹簧迫使正时柱塞向上移动，喷油器摇臂向上抬起；燃油流过计量单向阀，然后进入计量油腔。,喷油器工作原理,只要正时柱塞向上移动燃油就一直流入，此时喷油器控制阀处于关闭状态，供油压力作用于计量柱塞底部，使其保持与正时柱塞的接触。,喷油器工作原理,ECM通过向喷油器控制阀发送信号使其打开，确定首次计量结束，然后处于供油压力下的燃油流入正时油腔，从而停止计量柱塞的移动。在这段时间内，偏置弹簧可以确保计量柱塞保持静止，不会随正时柱塞的向上移动而向上浮动，作用在计量柱塞上的力同时使得柱塞下面的燃油压力足以使计量单向阀保持落座。,喷油器工作原理,然后大约是喷射前150度曲轴转角，电磁阀再次关闭，压力燃油再次进入计量油腔，这使得额外数量的燃油进入了计量油腔。 阀门再次开启，使燃油停止进入计量油腔，减少燃油进入喷油器的计量时间和燃油喷射到气缸中的时间之间的延迟可以更好控制进入喷油器的燃油计量，可以提高油门响应。 精确计量的燃油量现在密闭在计量油腔中，这决定了将喷射到气缸中燃油的数量。,喷油器工作原理,正时柱塞继续向上移动，直到达到其行程的末端，随着柱塞向上移动，正时油腔充满燃油，此时控制电磁阀保持打开。 当正时柱塞开始向下移动时，喷油器控制电磁阀保持打开，这使得燃油从正时油腔中流出，通过喷油器控制阀进入供油油道。,喷油器工作原理,在适当的时刻，ECM关闭喷油器控制阀，使燃油密闭在正时油腔中，这些被密闭起来的燃油就象是正时柱塞和计量柱塞间的固态液压连接。,喷油器工作原理,ECM通过何时向控制阀发送关闭信号来控制喷油正时，关闭阀门越早正时将提前，而关闭阀门越迟将导致正时延迟。,喷油器工作原理,因为液压连接的作用，计量柱塞被迫随着正时柱塞一起向下移动。因为燃油密闭在中间，正时柱塞向下移动的力传递到计量柱塞，计量柱塞的这种移动增大了计量油腔中的压力，当计量油腔中的压力达到约5000PSI时针阀开始克服针阀回位弹簧的压力向上移动。正时柱塞和计量柱塞继续向下移动，造成燃油压力稳步增大，在这种逐步增大的压力作用下，燃油被推过针阀穿过喷孔进入燃烧室。,喷油器工作原理,燃油被推过针阀穿过喷孔进入燃烧室，喷射一直继续直到计量柱塞的溢流油道到达计量溢流口。,喷油器工作原理,计量油腔中的压力迅速下降，使得针阀迅速回位关闭，这一动作使喷射果断结束，这样就避免了滴落，使得燃烧更干净。计量室中的高压燃油使得减压阀突然打开，这减少了在计量溢流时出现的高压尖峰的影响，减压阀油道与燃油回油管相连。,喷油器工作原理,在计量溢流口打开后，在偏置弹簧和正时油腔压力作用下，计量柱塞上沿立即越过正时溢流口，这使得正时油腔中的燃油随着正时柱塞完成向下的移动溢流到燃油回油管中，这就完成了喷射循环。,喷油器工作原理,通过改变喷油器控制阀保持打开和保持关闭的时间长短，ECM能够保持对燃油计量及喷油正时的精确和独立的控制，从正时油腔和减压阀出来的燃油离开喷油器并流经缸盖内部的燃油回油油轨，这些燃油经过燃油回油管流