輸油泵結構對發動機啟動性能影響的研究

0 引言

隨著排放法規的日益嚴格和柴油機電控技術的發展，電控高壓共軌燃油系統作為一種高度柔性控制的系統，已成為現代車用柴油機配套的趨勢

。發動機的啟動性能是車輛動力性的重要指標之一，如果發動機啟動性能不佳，會影響車輛的起步，造成交通堵塞或耽誤生產作業等問題，引起客戶不滿和抱怨

。與柴油機配套的電控高壓共軌燃油系統，其軌壓建立時間、啟動時間、啟動后是否報錯、啟動后是否自動熄火等均是評價其啟動性能的指標。

目前車輛低壓油路的典型特點是油箱內的壓力接近大氣壓力，而由于管路和接頭造成的壓力損失，使燃油粗濾器內的壓力小于大氣壓力，這種壓力降低的過程，會使得溶解在柴油中的空氣逐漸析出。隨著車輛的運行，越來越多的空氣從柴油中析出并積聚在燃油粗濾器的臟油側，當臟油側空氣積聚到一定量時，使得濾紙兩側的壓差逐漸增大，較大的氣泡會突然進入燃油粗濾器的凈油側。

當車輛停機后，燃油粗濾器臟油側積聚的空氣會逐漸滲透到凈油側，直至粗濾臟油側和凈油側壓力平衡，平衡后凈油側會形成一段空氣柱。低壓油路中空氣的含量會直接影響軌壓的建立，進而影響到柴油機的啟動性能，輸油泵作為吸油泵油的裝置，能否快速將低壓油路中的空氣柱打散并排出，對柴油機的啟動性能至關重要

。

1 概況

市場上某柴油發動機在啟動后頻繁報怠速供油量超限(MeUn8)故障，嚴重時出現自動熄火，該故障的報錯機理如下。

該柴油機配套了電控高壓共軌燃油系統，噴油泵上集成了斷電常開式的油量計量單元，其開度隨著電流的增大而減小。該共軌系統，當發動機啟動后軌壓進入閉環控制，ECU通過控制油量計量單元的電流來實時調節計量單元的開度，由此來實時調節軌壓，后面用變量MeUn_dvolSet來表征不同油量計量單元開度對應的供油量。當實際軌壓達不到設定軌壓時，ECU則會控制油量計量單元加大開度，提高供油量，使實際軌壓達到設定軌壓。但是，供油量MeUn_dvolSet有限值要求，不同工況，限值不同，當供油量超限值要求，并且持續超限值的時間超過標定值時，會報相應的故障碼。

通過該故障的報錯機理可以看出，導致該故障報出的可能原因有：

該柴油發動機怠速標定的MeUn_dvolSet限值為6000mm

/s，響應時間為5s，即發動機啟動成功進入怠速，當MeUn_dvolSet超過6000mm

/s，并且持續時間超過5s時，會報出MeUn8的故障碼。圖1為采集到的數據，從數據可以看出MeUn_dvolSet超過了6000mm

/s，持續時間30s，所以故障報出。該故障的可能原因有低壓管路或高壓管路中有泄漏，或低壓管路中有氣等。

由于頭發長有禮貌等原因，日常的穿戴整理是古人很注重的生活環節。例如戴冠、正冠、插釵等行為，小臂都是要向上抬起的。如果口袋是在袖口處，手臂抬起的時候，就會使東西掉出，手腕顯露，這在當時是件很不雅的事情。但如果口袋在大臂處就沒那么多考慮了。因為盛裝的只是些細小輕便的物品，再加上袖子寬大，拿東西這一行為還是可以輕易做到的。

1)高壓泄漏：高壓油管漏油、噴油器卡滯、噴油泵磨損、共軌管限壓閥泄漏等；

2)低壓泄漏：低壓油管漏油、燃油濾清器阻塞、輸油泵磨損等；

3)低壓油路中有氣：低壓油管管接頭密封不良、燃油濾清器析出氣體、輸油泵排氣能力差等。

某柴油發動機燃油系統采用的是葉片式輸油泵，由定子、轉子和葉片組成。葉片的轉速越高，質量越大，則產生的離心力越大，為減少葉片的磨損，在葉片上加工了兩個降重孔D1，輸油泵及葉片結構見圖6。

通過油路檢查、噴油器、噴油泵檢查，排除高壓和低壓泄漏，重點排查油路中有氣。將整車低壓油管更換為透明管，便于觀察油管內燃油流動情況，在輸油泵出口裝壓力傳感器，測點見圖2。

在泵臺上，將進油管中通入45cm的空氣柱，模擬發動機怠速工況，測試噴油泵供油量MeUn_dvolset，測試結果見圖8，可以看出，當空氣柱進入輸油泵后，改進前的輸油泵泵后壓力減小到1.7bar，MeUn_dvolset升到20000 mm

/s，超過限值6000 mm

/s的持續時間為17.2s；改進后的輸油泵泵后壓力減小到2.5bar，MeUn_dvolset升到5077 mm

/s，不超限值要求。將改進方案在原故障車輛上進行測試，測試結果見圖9，起動成功后，當燃油粗濾器中析出的氣體進入輸油泵后，輸油泵后壓力降低到4.2bar左右，實際軌壓沒有明顯降低。改進前后整車測試結果對比見表3。

當管路中有大量氣體時，除了會導致報MeUn8故障外，還可能會出現軌壓低于下限，嚴重時導致發動機熄火。圖4為采集到的另一組數據，啟動成功怠速維持15s左右，此時，油管中的氣柱進入輸油泵，輸油泵出口壓力開始降低，并且在很長一段時間內無法恢復，導致實際軌壓下降，最低降到160bar，此時會報出軌壓低壓下限的故障(該柴油發動機設定的最小軌壓為200bar)，如果軌壓繼續下降，噴油器針閥關閉，停止噴油，則可能導致發動機熄火。

2 管路中的空氣對輸油泵出口壓力的影響

青花瓷始于唐代，直到元代，開始了傳統青花的繁榮時期。成熟的元青花出現在景德鎮，當時制作青花瓷的主要工藝不變，而是在釉料和青花的揀選配制作進行改進，使青花的質地日益精湛。元、明、清是中國傳統青花主要發展的時代，元代青花瓷器型碩大，畫風豪放；明代永樂、宣德青花瓷達到了青花瓷史上的最高峰，造型豐富、紋飾從疏朗轉為繁密；清代青花繪畫吸收了西洋畫的技術特點，民窯青花達到了歷史最高峰，但因政治、經濟等方面的問題，青花瓷的發展不斷衰敗。

根據采集的數據可以看出，從燃油粗濾器析出到油管中的大段空氣柱對輸油泵出口壓力有很大影響。在相同油量計量單元開度下，從輸油泵輸出進入高壓油泵柱塞的燃油，隨著輸油泵出口壓力的減小而減小，即噴油泵高壓出油口的供油量隨著輸油泵出口壓力的減小而減小。噴油泵供油量減小可導致報油量計量單元開度超上限的故障MeUn8，當噴油泵的供油量小于噴油的需求油量時，軌壓會逐漸降低，電控噴油器的最小開啟壓力通常在160bar左右，當軌壓小于160bar時，噴油器油嘴針閥在彈簧力的作用下關閉，噴油器停止噴油，此時，會導致發動機熄火。由于燃油粗濾器中析出氣體是必然存在的現象，因此需要研究不同長度的空氣柱對輸油泵出口壓力的影響，這對柴油機的啟動性能至關重要。在泵臺上裝配該柴油發動機所用的噴油泵，搭建好管路，并模擬管路進氣，管路連接見圖5。分別對管路充入25cm和45cm的空氣柱，測試輸油泵出口的壓力P，測試結果見表1。

通過泵臺模擬測試結果可以看出，當進油管路中的空氣進入輸油泵時，輸油泵出口的壓力會下降，并且空氣柱越長，輸油泵出口的壓力越小，壓力恢復的時間越長。

醛類具有辛辣刺激氣味，微量的醛對醬油的香氣具有調和功效，其主要來源于微生物的轉化和氨基酸降解[34]，能與酵母代謝產生的醇類或硫化物反應，形成新的香氣，使醬油的風味更繁雜。表3中，7、8號樣品中檢出6種醛類化合物，其中苯乙醛、3-甲基丁醛和2-甲基丁醛的相對質量分數明顯提高，對醬油香氣貢獻很大，且樣品7中相對質量分數最高；酮類化合物具有果香和甜香的焦糖氣味，如表3，樣品7中苯乙酮相對質量分數最高，且具有令人愉悅的香氣，對醬油特有的風味具有一定的貢獻。

3 輸油泵優化方案

燃油粗濾器中析出氣體是必然存在的現象，而且析出的氣體對柴油機的啟動有重大影響，因此研究如何優化輸油泵結構才能快速將低壓油路中的空氣柱打散并排出具有極大的必要性。

3.1 輸油泵現有方案

監督范圍不夠明確。就農商行而言，既有紀委監督，又有監事會的監督，那么二者之間的職責定位是什么，如何規避重復監督，制度上沒有明確。而站在提升監督效率、避免出現重復監督或監督“真空”的角度，顯然要予以明確或建立協調機制；職責范圍內，哪些應實行全程監督，哪些可采取事后監督方式，單純從效率和競爭的需要來講，也應進行制度安排；只有這樣，紀檢監督才更加科學、合理、有效。

為增強輸油泵的排氣能力，取消葉片上的兩個降重孔，減小葉片中的空腔容積，并在表面增加C涂層提高耐磨性。改進后的葉片結構見圖7。

3.2 輸油泵優化方案

從葉片結構來分析，當進油管路中的空氣柱進入輸油泵后，葉片的空腔中會充滿空氣，因氣體具有可壓縮性，在偏心距相同的情況下，空腔容積越大，壓縮終了的壓力越小，所以，葉片加工上降重孔后，空腔容積加大，壓縮終了的壓力會減小，當出口壓力小于溢流閥和進油閥的開啟壓力時，管路中的空氣則無法排出。

4 輸油泵優化方案的驗證

在泵臺上裝配該柴油發動機所用的噴油泵，搭建好管路，并模擬管路進氣，空氣柱的長度45cm，測試改進前后輸油泵出口的壓力，測試結果見表2，可以看出，減小葉片空腔容積后，當空氣進入輸油泵時，輸油泵出口壓力下降幅度減小，壓力恢復加快。

β1～β12的權重可由前面的AHP-熵值組合賦權法得到，分別為:0.12，0.06，0.05，0.18，0.11，0.09，0.04，0.06，0.07，0.1，0.03，0.09。

連接INCA，記錄軌壓、MeUn_dvolSet、輸油泵后壓力，測試結果見圖3。通過連接的透明管可以看出，車輛停機后，燃油粗濾器中析出了一段40cm左右的氣柱，再次起車，當氣柱進到輸油泵入口時，輸油泵后的壓力瞬間下降至1.8bar，使得油泵的供油量減少，實際軌壓開始下降，為了讓實際軌壓跟上設定軌壓，ECU控制計量單元開度增大，根據采集到的數據，MeUn_dvolSet升高至16000 mm

/s，超出限值的時間>5s，最終報出MeUn8的故障。

通過上述泵臺和整車的測試結果可以看出，改進后的輸油泵對管路中空氣的敏感性有所改善，可有效改善發動機怠速供油量超限和啟動后自動熄火的問題。

語文是母語學科。語文課程標準明確指出：“語文課程應致力于學生語文素養的形成與發展。語文素養是學生學好其他課程的基礎，也是學生全面發展和終身發展的基礎。”一本不到200頁的語文教材何以承擔如此之大的重擔呢？語文教師應與時俱進,改變簡單“教教材”的局面,而是“用教材教”。

5 結論

綜上分析，得出如下結論：

1)發動機運行過程中，燃油粗濾器中的燃油會析出空氣，當車輛停機后，濾清器中的空氣會析出到油管中，形成一段空氣柱，再次啟車，當該段空氣柱進入輸油泵后，會影響輸油泵后的壓力，進而影響發動機啟動性能。

山洪發生時，由于水流流速大，對河床造成強侵蝕或攜帶樹木、巨石流動。為減輕水流攜帶物給下游重要設施造成的損害，需要采用攔擋工程保護河床及下游重要設施。山洪溝治理工程常見的攔擋壩有谷坊和柵格壩兩種。谷坊是在山洪溝上游修建的攔水截砂的低壩，其作用是防止溝床沖刷下切和溝岸坍塌，截留泥沙，固定溝床坡降。谷坊型式應根據溝道地形、地質、洪水、當地材料、谷坊高度、谷坊失事后可能造成損失的程度等條件比選，可采用土石谷坊、砌石谷坊、鉛絲石籠谷坊、混凝土谷坊等。谷坊位置應選在溝谷寬敞段下游窄口處，山洪溝道沖刷段較長的，可順溝道由上到下設置多處谷坊。

2)不同的輸油泵結構對管路中空氣的排除能力不同，在保證性能和可靠性的前提下，盡可能減小輸油泵葉片的空腔容積；

此外，除了提升輸油泵的排氣能力外，也應通過低壓油路的合理布置和燃油濾清器的合理設計來減少低壓管路中的空氣含量。

[1]陳家瑞.汽車構造[M].機械工業出版社，2004.5.

[2]王書帥.電控高壓共軌燃油噴射系統與WD10柴油機的匹配研究[D]. 鎮江:江蘇大學，2009.

[3]高書唐.柴油機燃油系統和匹配[M].北京理工大學出版社，2005.

[4]王喜順.柴油機電控系統的分析與研究[J].農機使用與維修，2018.4.

[5]康拉德.賴夫.柴油機管理系統-系統、部件、控制和調節[M].機械工業出版社，2016.1.

[6]張美娟,尤麗華. 高壓共軌式電控柴油機共軌壓力的控制方法[J]. 江南大學學報(自然科學版)，2007(04).