1.2.3　電控分配泵燃油噴射系統

隨著對柴油機排放標準要求的提高,要求分配泵的泵端壓力提高到100MPa以上,原有的分配泵機械結構已經不能滿足上述要求,分配泵的機械結構面臨新的變革。雖然德國Bosch公司和英國Lucas公司等制造廠商的分配泵每年產量數百萬臺,但他們都放棄了原來大批量生產的分配泵的傳統結構,花巨資重新開發第三代電控分配泵。采用內置凸輪、徑向對置式柱塞供油、分配轉子旋轉分配各缸油量的結構;采用高速電磁閥直接控制高壓供油量。泵端壓力為100MPa,利用高壓油管中形成的壓力波效應,可使嘴端的噴油壓力達到180MPa,供油提前角用高速電磁閥控制,并能控制供油速率和預噴射。

同時,這種泵的液壓效率達到了充分優化的水平,即使裝用這種泵的柴油機功率比裝用常規分配泵的柴油機功率提高了許多,但是其驅動扭矩峰值卻仍在相同水平上。

圖1?24示出了VP44電控分配泵高壓部分的詳細結構。其工作原理如下:泵軸分為驅動軸和分配軸兩部分,并經傳動鏈或齒形皮帶以2∶1的減速比由曲軸驅動。泵軸轉動帶動一個凸輪環中的兩個徑向對置式柱塞對向運動實現泵油。

圖1?24　電控分配泵結構

在4缸柴油機用的分配泵凸輪環上,有四個對稱布置的凸輪凸起,因此每個柱塞在每轉一周中四次抵達凸輪凸起上。凸輪環與柱塞之間的滾輪用來減少摩擦。被對向運動的柱塞壓縮的燃油流經一個孔和一個旋轉著的分配軸似的出油槽,通過分配套和泵頭上的連接管道、出油閥和高壓油管進入噴油嘴。燃油的計量由一只電磁閥進行,閥針與分配軸合為一體并一同旋轉,而帶有線圈的磁鐵組件是固定不動的。除了柴油機的ECU之外,分配泵頂部裝有一個油泵控制單元(PCU)。PCU僅僅控制電磁閥對噴油量和供油始點的調整,其中的計算基礎是轉角傳感器對信號齒輪進行掃描所發出的信號。PCU經CAN總線由柴油機ECU給出噴油量和噴油始點的額定值。為使泵與柴油機同步,在曲軸上裝有一個傳感器,柴油機每轉一轉,該傳感器掃描4個參考信號,通過柴油機ECU傳給PCU。

VP44電控分配泵最初采用三個徑向對置式柱塞供油,柱塞直徑為6.0mm,凸輪升程為3.5mm。后來,為了提高部分負荷時的噴油壓力,改進為兩個徑向對置式柱塞供油,柱塞直徑加大到7.0mm,凸輪升程加大到4.0mm。每個循環的最大供油量為40~50mm3,預噴射油量在1~3mm3之間,怠速時的噴油量約為4~5mm3,最大供油提前角為15°(油泵軸轉角)。它一般可供3~6缸,單缸排量1L以下,最大功率250kW以下的柴油機使用,并可滿足歐Ⅲ和歐Ⅳ排放標準的要求。

為了進一步降低部分負荷時的排放,除了油泵采取的上述措施之外,對噴油嘴也進行了重大改進。首次采用了小壓力室噴油嘴和雙導向針閥,大大改善了噴束的形成,特別是部分負荷時,噴油量和針閥升程較小情況下的混合氣的形成。