某型共轨柴油机轨压对供油特性影响研究

代 伟，吴瑞斌，李 新，孙启超，王盘龙，越晓耕，韩云龙

（中国石油集团济柴动力有限公司，山东济南 250306）

0 引言

在应急发电领域，高压共轨柴油机比传统柴油机的响应性和经济性都要好，而对环境的排放和噪声污染程度更低。作为高压共轨系统的一部分，高压油泵的负荷特性对高压共轨系统的整体性能具有重大影响。因此本文对高压油泵的供油特性进行了初步研究[1－2]。

1 该型柴油机高压共轨系统

该型柴油机在高压共轨系统工作时，首先储油罐内的低压燃油经过粗滤器过滤后进入低压油泵，低压油泵将低压燃油通过精滤器后输送到高压油泵。然后高压油泵通过柱塞加压后将高压燃油输送到高压共轨管内，通过PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制信号对比例流量控制阀的开度控制，可控制输入共轨管内的燃油量和轨压。最后通过共轨管的歧管进入喷油器，喷油器根据ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）预设的不同工况MAP（Manifold Absolute Pressure Sensor，进气压力传感器）图，将高压燃油定量、定时喷入缸内（图1）[1－4]。

2 高压油泵工作原理

该型高压油泵是由凸轮轴驱动的，在不同工况时比例电磁阀通过PID 控制信号调整PWM 模块的占空比来控制电磁阀的位移，进而控制柱塞的吸油量。凸轮轴转动，柱塞内的加压燃油进入共轨管内，轨压跟随变化，而高压油泵的负荷曲线亦随之变化，进而影响高压油泵的供油特性。过量的高压、低压燃油经单向溢流阀或阻尼孔流回到燃油罐内（图2）。其中，比例电磁阀是高压油泵控制供油量的核心部件，其质量对泵的供油特性有较大影响[1-3]。

图1 高压共轨系统

3 轨压对高压油泵供油特性的影响

高压油泵是一个较复杂的系统，它通过比例电磁阀的油孔位移来控制轨压的变化。而轨压控制的精度、稳定性和泵的容积效率会影响发动机的性能。另外，泵的小油量空化现象造成的穴蚀，也会影响泵的寿命。因此需要对该型高压油泵的供油特性进行研究。

3.1 无轨压时的油泵供油特性

在没有轨压的情况下，油泵转速分别在800 r/min、1200 r/min和1600 r/min 时，对高压油泵的供油量进行测定，来比较在一定占空比下流量随油泵转速变化的关系（表1）。

图2 高压油泵的工作原理

表1 无轨压时不同转速下占空比与流量的关系

从表1 可以看出，在无轨压时油泵转速从800 r/min 提高到1200 r/min 时流量上限提高到了16 640 mm3/s，从1200 r/min 提高到1600 r/min 时流量上限提高了52 660 mm3/s。在同一转速时，占空比与流量的关系基本成线性关系，在达到流量限制时，提高占空比对流量的影响基本可以忽略不计。在相同占空比时，提高转速对流量的影响变化如图3 所示。

3.2 轨压80 MPa 时的油泵供油特性

限定轨压在80 MPa、油泵转速分别在800 r/min、1200 r/min和1600 r/min 时，对高压油泵的供油量进行测定，来研究占空比和高压油泵供油流量的关系（表2）。

由表2 可知，与无轨压时相比，轨压为80 MP 时3 种转速下油泵供油特性略有变化，供油量略有上升，供油上限值变化不大（图4）。

图3 无轨压不同转速下占空比与流量的对比

表2 轨压为80 MPa 时不同转速下占空比与流量的关系

图4 轨压为80 MPa 时不同转速下占空比与流量的对比

4 结论

从有无轨压对油泵供油特性进的试验对比中，可以发现高压油泵的转速对流量上限起到决定性作用，占空比与流量的关系基本呈线性关系。有无轨压对油泵的供油特性影响较小。在不同轨压时的试验，本文未列出，亦未发现对供油特性的特殊影响。下一步计划继续对高压油泵的负荷特性进行深入研究[1-4]。