柴油机燃油喷射喷油泵
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一. 传统喷油泵的缺点（柱塞式、转子分配式） 二. P型泵与单体泵 三. 泵喷嘴 四. P－T燃油供油系统 五. 高压共轨供油系统
目的与要求：
1. 各种泵的工作原理、特点、优缺点 2. 喷油泵改进、发展的思路
一 传统喷油泵的缺点
供油系统向高喷压、喷油规律可控 的方向发展。
传统喷油泵要获得非常高的喷油压 力难度很大； 传统喷油泵喷油压力会随n、负荷发 生难以控制的变化； 传统喷油泵喷油量随转速的变化趋 势差（速度特性）。
3= 针阀弹簧
4=
轴针
5= 高压腔
轴针弹簧的预紧力300 bar 燃油的压力可能达到2050bar
喷射过程 5
主喷射结束
1= 油泵柱塞
2= 塞
5= 燃油进油管
6=
轴针
7= 电磁阀弹簧
泵喷嘴
可控喷油规律
电控泵喷嘴、 电控单体泵等 可以控制并得 到理想的喷油 率。
四 PT 喷油器
目的： 柱塞与针 阀功能合 二为一。
PT 喷油器
共轨供油系统
高压共轨系统
共轨供油系统 The Common Rail
System
共轨供油 系统 The
Common Rail
System
电液控制 喷油器
增压式共轨系统
高压共轨式电控喷射系统的优点
①高喷压>200MPa； ②喷压独立于发动机转速； ③可预喷和后喷，调节喷油率的形状，实现理 想喷油规律； ④喷油定时和喷油量可控； ⑤喷油特性好、排放、噪声、经济性好； ⑥可靠性好，适应性强，可以在新老发动机上 使用。
c. 出油阀工作原理
油腔内压力↗>弹力→开 ←压力已经较大；
油腔压力↘<弹力→关← 压力依然大→喷油器关闭不可靠 →二次喷射
软密封的作用：等容出油阀。
d. 等容出油阀结构：
两个密封带（锥面“刚 性”；环带“软密封”）
柱塞式喷油泵
4. 快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）
e.等容出油阀的缺点：
预喷与噪声
高压共轨式电控喷射系统的问题
（1）主喷射的初期喷射率太高，NOx高。 解决：利用两级阀降低初期喷压，采用预喷。
（2）针阀惯性大，停油时的最后一滴油的压力很低，使C 烟及CH排放高。
解决：主喷以后紧接一个后喷。 （3）喷针上持续作用着高压，一旦卡死，油将持续喷入缸 内，引起发动机毁坏。
解决：①利用两级阀使针阀处不承受高压； ②当持续 喷油量大于每循环最大喷油量的3倍时，采用限流器切断。
易使管内压力太低（不喷油时），压力变化大， 变形大，不利于P提高；
f.油管内的残余压力：
要保证快开快闭，还要保证关闭可靠：关时，油 管内的残余压力不能太高（关闭不可靠、易二次喷射） 也不能太低（压力变化大，变形大，不利于P提高）
g.高压系统内的压力波：
另一个造成关闭不可靠的原因：高压系统内的压 力波（针阀、出油阀落座时），很复杂，很容易叠加出 大的压力峰值；……
限流器结构及原理
1 = 共管 2 = 自高压泵来的供油 3 = 共管压力传感器 4 = 限压阀 5 = 回油 6 = 流量限制器 7 = 到喷油器的高压管
预喷与多级喷射
除普通可预喷的高压共轨式燃油供给系统外，现正在研究多级喷射的高 压共轨系统。
从一次预喷到多级喷射： （1）第一次预喷为了冷起动 （2）第二次为正常预喷 （3）主喷 （4）紧接着的后喷射为了降低C烟和CH排放 （5）第二次后喷使排气升温以利于排气与催化剂产生化学反应 （6）延迟喷射为提高排气温度，部分CH参与还原NOx。 多级喷射喷油器正在研制中（要求3~4ms内，要振动5、6次；各次喷 射的稳定性与精确控制问题；关闭时电磁阀盘有缓慢衰减振动）。
第九章
柴油机燃油喷射
北京理工大学
BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
机械与车辆工程学院
本章内容（重点章节）
第一节 柴油机喷油泵 第二节 燃油喷射过程 第三节 供、喷油规律 第四节 喷射过程试验与仿真 第五节 异常喷射 第六节 供油系统参数及其影响
第一节 柴油机喷油泵
预喷射开始
油嘴轴针阻尼
1= 未受缓冲行
2=
弹簧腔
3= 喷油器体
4 =泄流间隙 5 =液压缓冲 6 =阻尼活塞
喷射过程 3
预喷射结束
升高的压力引起阻尼活塞下行，瞬间 压力降低…..
1= 油泵柱塞
2= 电磁阀
3= 阻尼活塞
4= 针阀弹簧
5=
轴针
6= 高压腔
喷射过程 4
主喷射开始
1= 油泵柱塞
2= 电磁阀
定时、定序：
主要靠凸轮相位、 型线设计……
柱塞式喷油泵
2.油量调节 3.均匀性调节
改 变 柱 塞 与 事先调节初始
柱 塞 套 筒 的 态柱塞与柱塞
相对关系
套筒的相对关
⑴齿圈齿杆式
系
⑵拨叉拉杆式
柱塞式喷油泵
4. 快开快闭的保证（凸轮、喷油 器、高压系统、出油阀）
a. 没有出油阀的情况 b. 希望：供油压力迅速提高、迅 速下降。
Injection Rate
- 60
TDC
+ 60
+ 120 °CA
压电式喷油器——新一代共轨喷油器
本节 结束
单体泵
电控单体泵
缸体
高压室 进油孔
高压接头
电磁铁
电磁阀顶针
电磁阀弹簧
滚柱
挺柱弹簧 滚柱挺杆
停止挡块
基板
三 泵喷嘴
目的：解决高压油 管受压变形问题
电控泵喷嘴
喷射装置剖面图
1 =油泵柱塞 2 =具有线圈和阀 针的电磁阀 3 =间隔柱塞 4 =燃油回流 5 =燃油供给 6 =作用在喷油嘴 处的压力 7 =喷油嘴 8 =喷油嘴轴针
1=滑片式输油泵 2=转角传感器 3=分配转塞 4=分配套筒 5=油泵 ECU5 6=高压电磁阀 7=喷油起始控制电磁阀 8=正时活塞 9=凸轮环 10=驱动轴
内部油道
1=滑片泵 2=转角传感器 3=高压泵 4=油泵ECU 5=溢流阀 6=燃油供给 7=高压电磁阀
高压的产生
1=从膜片腔过来的燃油 2=高压电磁阀 3=径向柱塞高压泵
4=滚子
5=柱塞
6=凸轮环
高压的产生
1=滚子 2=高压腔 3=柱塞
4=凸轮环
油量分配过程（机械式）
2.径向压缩式分配泵特点
优点：
凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速； 没有柱塞弹簧，靠离心力回位，适于高速机； 柱塞行程小，磨损小、寿命长 精密件少，零件少，结构紧凑，成本低；尺寸小，重量轻 用进油节流控制油量 无滚动轴承，不用专门润滑 高度通用化、系列化、标准化
缺点：
分配转子、内凸轮等零件要求精度高、加工难、柴油滤清 严 ，难以实现高压
二 P型泵与单体泵
普通柱塞泵的喷油压力低——～60MPa，为什么？
实现高供压的条件： ⑴压缩容积↗ ⑵密封↗ ⑶系统体积变形↘ （油腔、管路等） ⑷ 系统刚度↗ ⑸系统压力变化↘ （容积变化就小）
P型泵
目的：解决柱塞套筒与出油阀 座间的泄露、泄压问题。
与普通A型泵的区别： a. 无侧窗； b. 套筒上下一体，倒挂，泵体不直接承压 c. P～100MPa以上； d. P泵调整柱塞套筒→均匀性（长圆孔）；
调喷油角度的均匀性用加减垫片。
单体泵
目的：提高泵体刚度
1）泵体刚度大 2）高压油管短单体 泵泵压100MPa以上（最 大可达160~180MPa） 3）总体积大，但分开 布置对发动机总体积影 响不显著
h. 解决：
阻尼阀对压力波动有节流、削减作用；等压阀使 高压波过，从而保压。
柱塞式喷油泵
★要保证高
压、开闭快 捷、稳定、 可靠，应特别
关注：
1.系统变形 2.压力波动 3.密封
转子分配泵
1.轴向压缩式分配泵
高压泵头传动机构
1.轴向压缩式分配泵
⑵工作原理
利用平 面凸轮推动 柱塞；利用 柱塞的旋转 向多缸分配 油
柴油机供油系统组成
直列柱塞泵
喷油器
高压油管
滤清器
燃油箱
喷油泵
调速器 油水分离器
输油泵
柱塞式喷油泵
柱塞式喷油泵
滚轮体
柱塞式喷油泵
基本要求：
1.加压； 2.定时、定序、定量 3.均匀、稳定（提前角、油量、规律） 4.快开、快闭
柱塞式喷油泵
加压：靠凸轮推
动柱塞快速运动 →密封精度（配 合间隙0.003～ 0 . 0 0 5 mm）， 油 基本不可压，油 腔、高压油管刚 度高、变形小……。
喷射过程 1
燃油进入高压腔
1= 滚轮摇臂
2= 喷射凸轮
3= 油泵柱塞
4= 柱塞弹簧
5= 电磁阀轴针
6= 电磁阀
7=
回油
8= 燃油供给
9= 高压腔
喷射过程 2
预喷射开始
1= 滚轮摇臂 2= 喷射凸轮 3= 油泵柱塞 4= 电磁阀座 5= 电磁阀轴针 6= 供油管路 7= 喷油嘴轴针 8= 高压腔
喷射过程 2.1
⑶油量控制
油量调节套筒
供油提前角自动调节器
提前
滚轮
传力销 压力腔
滞后
与输油泵吸 入端相通
供油提前角调节阀 N108
弹簧
正时活塞
1.轴向压缩式分配泵特点
优点：
体积小、重量轻、润滑条件好，供油 均匀，功能齐全、高速性好，易实现 电控。
缺点：
泵体内精密摩擦副多，要求柴油清洁 度高；加工难。
径向压缩式分配泵
目的与要求：
1. 各种泵的工作原理、特点、优缺点 2. 喷油泵改进、发展的思路
一 传统喷油泵的缺点
供油系统向高喷压、喷油规律可控 的方向发展。
传统喷油泵要获得非常高的喷油压 力难度很大； 传统喷油泵喷油压力会随n、负荷发 生难以控制的变化； 传统喷油泵喷油量随转速的变化趋 势差（速度特性）。
3= 针阀弹簧
4=
轴针
5= 高压腔
轴针弹簧的预紧力300 bar 燃油的压力可能达到2050bar
喷射过程 5
主喷射结束
1= 油泵柱塞
2= 塞
5= 燃油进油管
6=
轴针
7= 电磁阀弹簧
泵喷嘴
可控喷油规律
电控泵喷嘴、 电控单体泵等 可以控制并得 到理想的喷油 率。
四 PT 喷油器
目的： 柱塞与针 阀功能合 二为一。
PT 喷油器
共轨供油系统
高压共轨系统
共轨供油系统 The Common Rail
System
共轨供油 系统 The
Common Rail
System
电液控制 喷油器
增压式共轨系统
高压共轨式电控喷射系统的优点
①高喷压>200MPa； ②喷压独立于发动机转速； ③可预喷和后喷，调节喷油率的形状，实现理 想喷油规律； ④喷油定时和喷油量可控； ⑤喷油特性好、排放、噪声、经济性好； ⑥可靠性好，适应性强，可以在新老发动机上 使用。
c. 出油阀工作原理
油腔内压力↗>弹力→开 ←压力已经较大；
油腔压力↘<弹力→关← 压力依然大→喷油器关闭不可靠 →二次喷射
软密封的作用：等容出油阀。
d. 等容出油阀结构：
两个密封带（锥面“刚 性”；环带“软密封”）
柱塞式喷油泵
4. 快开快闭的保证（凸轮、喷油器、高压系统、出油阀）
e.等容出油阀的缺点：
预喷与噪声
高压共轨式电控喷射系统的问题
（1）主喷射的初期喷射率太高，NOx高。 解决：利用两级阀降低初期喷压，采用预喷。
（2）针阀惯性大，停油时的最后一滴油的压力很低，使C 烟及CH排放高。
解决：主喷以后紧接一个后喷。 （3）喷针上持续作用着高压，一旦卡死，油将持续喷入缸 内，引起发动机毁坏。
解决：①利用两级阀使针阀处不承受高压； ②当持续 喷油量大于每循环最大喷油量的3倍时，采用限流器切断。
易使管内压力太低（不喷油时），压力变化大， 变形大，不利于P提高；
f.油管内的残余压力：
要保证快开快闭，还要保证关闭可靠：关时，油 管内的残余压力不能太高（关闭不可靠、易二次喷射） 也不能太低（压力变化大，变形大，不利于P提高）
g.高压系统内的压力波：
另一个造成关闭不可靠的原因：高压系统内的压 力波（针阀、出油阀落座时），很复杂，很容易叠加出 大的压力峰值；……
限流器结构及原理
1 = 共管 2 = 自高压泵来的供油 3 = 共管压力传感器 4 = 限压阀 5 = 回油 6 = 流量限制器 7 = 到喷油器的高压管
预喷与多级喷射
除普通可预喷的高压共轨式燃油供给系统外，现正在研究多级喷射的高 压共轨系统。
从一次预喷到多级喷射： （1）第一次预喷为了冷起动 （2）第二次为正常预喷 （3）主喷 （4）紧接着的后喷射为了降低C烟和CH排放 （5）第二次后喷使排气升温以利于排气与催化剂产生化学反应 （6）延迟喷射为提高排气温度，部分CH参与还原NOx。 多级喷射喷油器正在研制中（要求3~4ms内，要振动5、6次；各次喷 射的稳定性与精确控制问题；关闭时电磁阀盘有缓慢衰减振动）。
第九章
柴油机燃油喷射
北京理工大学
BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
机械与车辆工程学院
本章内容（重点章节）
第一节 柴油机喷油泵 第二节 燃油喷射过程 第三节 供、喷油规律 第四节 喷射过程试验与仿真 第五节 异常喷射 第六节 供油系统参数及其影响
第一节 柴油机喷油泵
预喷射开始
油嘴轴针阻尼
1= 未受缓冲行
2=
弹簧腔
3= 喷油器体
4 =泄流间隙 5 =液压缓冲 6 =阻尼活塞
喷射过程 3
预喷射结束
升高的压力引起阻尼活塞下行，瞬间 压力降低…..
1= 油泵柱塞
2= 电磁阀
3= 阻尼活塞
4= 针阀弹簧
5=
轴针
6= 高压腔
喷射过程 4
主喷射开始
1= 油泵柱塞
2= 电磁阀
定时、定序：
主要靠凸轮相位、 型线设计……
柱塞式喷油泵
2.油量调节 3.均匀性调节
改 变 柱 塞 与 事先调节初始
柱 塞 套 筒 的 态柱塞与柱塞
相对关系
套筒的相对关
⑴齿圈齿杆式
系
⑵拨叉拉杆式
柱塞式喷油泵
4. 快开快闭的保证（凸轮、喷油 器、高压系统、出油阀）
a. 没有出油阀的情况 b. 希望：供油压力迅速提高、迅 速下降。
Injection Rate
- 60
TDC
+ 60
+ 120 °CA
压电式喷油器——新一代共轨喷油器
本节 结束
单体泵
电控单体泵
缸体
高压室 进油孔
高压接头
电磁铁
电磁阀顶针
电磁阀弹簧
滚柱
挺柱弹簧 滚柱挺杆
停止挡块
基板
三 泵喷嘴
目的：解决高压油 管受压变形问题
电控泵喷嘴
喷射装置剖面图
1 =油泵柱塞 2 =具有线圈和阀 针的电磁阀 3 =间隔柱塞 4 =燃油回流 5 =燃油供给 6 =作用在喷油嘴 处的压力 7 =喷油嘴 8 =喷油嘴轴针
1=滑片式输油泵 2=转角传感器 3=分配转塞 4=分配套筒 5=油泵 ECU5 6=高压电磁阀 7=喷油起始控制电磁阀 8=正时活塞 9=凸轮环 10=驱动轴
内部油道
1=滑片泵 2=转角传感器 3=高压泵 4=油泵ECU 5=溢流阀 6=燃油供给 7=高压电磁阀
高压的产生
1=从膜片腔过来的燃油 2=高压电磁阀 3=径向柱塞高压泵
4=滚子
5=柱塞
6=凸轮环
高压的产生
1=滚子 2=高压腔 3=柱塞
4=凸轮环
油量分配过程（机械式）
2.径向压缩式分配泵特点
优点：
凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速； 没有柱塞弹簧，靠离心力回位，适于高速机； 柱塞行程小，磨损小、寿命长 精密件少，零件少，结构紧凑，成本低；尺寸小，重量轻 用进油节流控制油量 无滚动轴承，不用专门润滑 高度通用化、系列化、标准化
缺点：
分配转子、内凸轮等零件要求精度高、加工难、柴油滤清 严 ，难以实现高压
二 P型泵与单体泵
普通柱塞泵的喷油压力低——～60MPa，为什么？
实现高供压的条件： ⑴压缩容积↗ ⑵密封↗ ⑶系统体积变形↘ （油腔、管路等） ⑷ 系统刚度↗ ⑸系统压力变化↘ （容积变化就小）
P型泵
目的：解决柱塞套筒与出油阀 座间的泄露、泄压问题。
与普通A型泵的区别： a. 无侧窗； b. 套筒上下一体，倒挂，泵体不直接承压 c. P～100MPa以上； d. P泵调整柱塞套筒→均匀性（长圆孔）；
调喷油角度的均匀性用加减垫片。
单体泵
目的：提高泵体刚度
1）泵体刚度大 2）高压油管短单体 泵泵压100MPa以上（最 大可达160~180MPa） 3）总体积大，但分开 布置对发动机总体积影 响不显著
h. 解决：
阻尼阀对压力波动有节流、削减作用；等压阀使 高压波过，从而保压。
柱塞式喷油泵
★要保证高
压、开闭快 捷、稳定、 可靠，应特别
关注：
1.系统变形 2.压力波动 3.密封
转子分配泵
1.轴向压缩式分配泵
高压泵头传动机构
1.轴向压缩式分配泵
⑵工作原理
利用平 面凸轮推动 柱塞；利用 柱塞的旋转 向多缸分配 油
柴油机供油系统组成
直列柱塞泵
喷油器
高压油管
滤清器
燃油箱
喷油泵
调速器 油水分离器
输油泵
柱塞式喷油泵
柱塞式喷油泵
滚轮体
柱塞式喷油泵
基本要求：
1.加压； 2.定时、定序、定量 3.均匀、稳定（提前角、油量、规律） 4.快开、快闭
柱塞式喷油泵
加压：靠凸轮推
动柱塞快速运动 →密封精度（配 合间隙0.003～ 0 . 0 0 5 mm）， 油 基本不可压，油 腔、高压油管刚 度高、变形小……。
喷射过程 1
燃油进入高压腔
1= 滚轮摇臂
2= 喷射凸轮
3= 油泵柱塞
4= 柱塞弹簧
5= 电磁阀轴针
6= 电磁阀
7=
回油
8= 燃油供给
9= 高压腔
喷射过程 2
预喷射开始
1= 滚轮摇臂 2= 喷射凸轮 3= 油泵柱塞 4= 电磁阀座 5= 电磁阀轴针 6= 供油管路 7= 喷油嘴轴针 8= 高压腔
喷射过程 2.1
⑶油量控制
油量调节套筒
供油提前角自动调节器
提前
滚轮
传力销 压力腔
滞后
与输油泵吸 入端相通
供油提前角调节阀 N108
弹簧
正时活塞
1.轴向压缩式分配泵特点
优点：
体积小、重量轻、润滑条件好，供油 均匀，功能齐全、高速性好，易实现 电控。
缺点：
泵体内精密摩擦副多，要求柴油清洁 度高；加工难。
径向压缩式分配泵