某型共軌柴油機軌壓對供油特性影響研究

代 偉，吳瑞斌，李 新，孫啟超，王盤龍，越曉耕，韓云龍

（中國石油集團濟柴動力有限公司，山東濟南 250306）

0 引言

在應急發電領域，高壓共軌柴油機比傳統柴油機的響應性和經濟性都要好，而對環境的排放和噪聲污染程度更低。作為高壓共軌系統的一部分，高壓油泵的負荷特性對高壓共軌系統的整體性能具有重大影響。因此本文對高壓油泵的供油特性進行了初步研究[1－2]。

1 該型柴油機高壓共軌系統

該型柴油機在高壓共軌系統工作時，首先儲油罐內的低壓燃油經過粗濾器過濾后進入低壓油泵，低壓油泵將低壓燃油通過精濾器后輸送到高壓油泵。然后高壓油泵通過柱塞加壓后將高壓燃油輸送到高壓共軌管內，通過PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制）控制信號對比例流量控制閥的開度控制，可控制輸入共軌管內的燃油量和軌壓。最后通過共軌管的歧管進入噴油器，噴油器根據ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）預設的不同工況MAP（Manifold Absolute Pressure Sensor，進氣壓力傳感器）圖，將高壓燃油定量、定時噴入缸內（圖1）[1－4]。

2 高壓油泵工作原理

該型高壓油泵是由凸輪軸驅動的，在不同工況時比例電磁閥通過PID 控制信號調整PWM 模塊的占空比來控制電磁閥的位移，進而控制柱塞的吸油量。凸輪軸轉動，柱塞內的加壓燃油進入共軌管內，軌壓跟隨變化，而高壓油泵的負荷曲線亦隨之變化，進而影響高壓油泵的供油特性。過量的高壓、低壓燃油經單向溢流閥或阻尼孔流回到燃油罐內（圖2）。其中，比例電磁閥是高壓油泵控制供油量的核心部件，其質量對泵的供油特性有較大影響[1-3]。

圖1 高壓共軌系統

3 軌壓對高壓油泵供油特性的影響

高壓油泵是一個較復雜的系統，它通過比例電磁閥的油孔位移來控制軌壓的變化。而軌壓控制的精度、穩定性和泵的容積效率會影響發動機的性能。另外，泵的小油量空化現象造成的穴蝕，也會影響泵的壽命。因此需要對該型高壓油泵的供油特性進行研究。

3.1 無軌壓時的油泵供油特性

在沒有軌壓的情況下，油泵轉速分別在800 r/min、1200 r/min和1600 r/min 時，對高壓油泵的供油量進行測定，來比較在一定占空比下流量隨油泵轉速變化的關系（表1）。

圖2 高壓油泵的工作原理

表1 無軌壓時不同轉速下占空比與流量的關系

從表1 可以看出，在無軌壓時油泵轉速從800 r/min 提高到1200 r/min 時流量上限提高到了16 640 mm3/s，從1200 r/min 提高到1600 r/min 時流量上限提高了52 660 mm3/s。在同一轉速時，占空比與流量的關系基本成線性關系，在達到流量限制時，提高占空比對流量的影響基本可以忽略不計。在相同占空比時，提高轉速對流量的影響變化如圖3 所示。

3.2 軌壓80 MPa 時的油泵供油特性

限定軌壓在80 MPa、油泵轉速分別在800 r/min、1200 r/min和1600 r/min 時，對高壓油泵的供油量進行測定，來研究占空比和高壓油泵供油流量的關系（表2）。

由表2 可知，與無軌壓時相比，軌壓為80 MP 時3 種轉速下油泵供油特性略有變化，供油量略有上升，供油上限值變化不大（圖4）。

圖3 無軌壓不同轉速下占空比與流量的對比

表2 軌壓為80 MPa 時不同轉速下占空比與流量的關系

圖4 軌壓為80 MPa 時不同轉速下占空比與流量的對比

4 結論

從有無軌壓對油泵供油特性進的試驗對比中，可以發現高壓油泵的轉速對流量上限起到決定性作用，占空比與流量的關系基本呈線性關系。有無軌壓對油泵的供油特性影響較小。在不同軌壓時的試驗，本文未列出，亦未發現對供油特性的特殊影響。下一步計劃繼續對高壓油泵的負荷特性進行深入研究[1-4]。