1.2.3　电控分配泵燃油喷射系统

随着对柴油机排放标准要求的提高,要求分配泵的泵端压力提高到100MPa以上,原有的分配泵机械结构已经不能满足上述要求,分配泵的机械结构面临新的变革。虽然德国Bosch公司和英国Lucas公司等制造厂商的分配泵每年产量数百万台,但他们都放弃了原来大批量生产的分配泵的传统结构,花巨资重新开发第三代电控分配泵。采用内置凸轮、径向对置式柱塞供油、分配转子旋转分配各缸油量的结构;采用高速电磁阀直接控制高压供油量。泵端压力为100MPa,利用高压油管中形成的压力波效应,可使嘴端的喷油压力达到180MPa,供油提前角用高速电磁阀控制,并能控制供油速率和预喷射。

同时,这种泵的液压效率达到了充分优化的水平,即使装用这种泵的柴油机功率比装用常规分配泵的柴油机功率提高了许多,但是其驱动扭矩峰值却仍在相同水平上。

图1⁃24示出了VP44电控分配泵高压部分的详细结构。其工作原理如下:泵轴分为驱动轴和分配轴两部分,并经传动链或齿形皮带以2∶1的减速比由曲轴驱动。泵轴转动带动一个凸轮环中的两个径向对置式柱塞对向运动实现泵油。

在4缸柴油机用的分配泵凸轮环上,有四个对称布置的凸轮凸起,因此每个柱塞在每转一周中四次抵达凸轮凸起上。凸轮环与柱塞之间的滚轮用来减少摩擦。被对向运动的柱塞压缩的燃油流经一个孔和一个旋转着的分配轴似的出油槽,通过分配套和泵头上的连接管道、出油阀和高压油管进入喷油嘴。燃油的计量由一只电磁阀进行,阀针与分配轴合为一体并一同旋转,而带有线圈的磁铁组件是固定不动的。除了柴油机的ECU之外,分配泵顶部装有一个油泵控制单元(PCU)。PCU仅仅控制电磁阀对喷油量和供油始点的调整,其中的计算基础是转角传感器对信号齿轮进行扫描所发出的信号。PCU经CAN总线由柴油机ECU给出喷油量和喷油始点的额定值。为使泵与柴油机同步,在曲轴上装有一个传感器,柴油机每转一转,该传感器扫描4个参考信号,通过柴油机ECU传给PCU。

VP44电控分配泵最初采用三个径向对置式柱塞供油,柱塞直径为6.0mm,凸轮升程为3.5mm。后来,为了提高部分负荷时的喷油压力,改进为两个径向对置式柱塞供油,柱塞直径加大到7.0mm,凸轮升程加大到4.0mm。每个循环的最大供油量为40~50mm3,预喷射油量在1~3mm3之间,怠速时的喷油量约为4~5mm3,最大供油提前角为15°(油泵轴转角)。它一般可供3~6缸,单缸排量1L以下,最大功率250kW以下的柴油机使用,并可满足欧Ⅲ和欧Ⅳ排放标准的要求。

为了进一步降低部分负荷时的排放,除了油泵采取的上述措施之外,对喷油嘴也进行了重大改进。首次采用了小压力室喷油嘴和双导向针阀,大大改善了喷束的形成,特别是部分负荷时,喷油量和针阀升程较小情况下的混合气的形成。