燃料供給調節(jié)系統(tǒng)構成

在壓燃式內燃機出現(xiàn)早期，燃油噴射是通過高壓空氣實現(xiàn)的。1927年，德國博世(Bosch)公司開始專業(yè)生產(chǎn)以螺旋槽柱塞旋轉方式調整供油量的機械式噴油泵，這種噴油泵的工作原理至今仍用于多數(shù)壓燃式內燃機的燃料供給系統(tǒng)中。圖6—1所示為典型的燃料供給與調節(jié)系統(tǒng)簡圖。

燃料供給調節(jié)

整個系統(tǒng)由低壓油路(油箱8、輸油泵5、燃料濾清器3及低壓油管)、高壓油路(噴油泵6、高壓油管13、噴油器11)和調節(jié)系統(tǒng)(離心式調速器9、自動供油提前器7)組成；其核心部分是高壓油路所組成的噴油系統(tǒng)，人們也把這種傳統(tǒng)的燃料供給系統(tǒng)稱之為泵-管-嘴系統(tǒng)。

壓燃式內燃機是在氣缸內部形成混合氣，即在活塞接近上止點時，燃料供給與調節(jié)系統(tǒng)將燃料以高壓、在極短的時間內噴入氣缸，實現(xiàn)燃油與空氣的混合和燃燒。因此，對燃料供給與調節(jié)系統(tǒng)，無論是在制造與調整精度，還是在與整機的參數(shù)匹配方面均有十分嚴格的要求，為了保證壓燃式內燃機在動力性、經(jīng)濟性、排放與噪聲等方面達到優(yōu)良的性能，對其燃料供給與調節(jié)系統(tǒng)提出以下要求：

1)能產(chǎn)生足夠高的噴油壓力，以保證燃料良好的霧化混合與燃燒，且燃油油束需與內燃機燃燒室和氣流運動相匹配，保證油氣混合均勻。

2)對每一個內燃機運轉工況(一定的轉速與負荷組成一個工況)，精確控制每循環(huán)噴入氣缸的燃油量，且噴油量能隨工況變化而自動變化。在工況不變時，各循環(huán)之間的噴油且應當一致。對多缸內燃機而言，各缸的噴油量應當相等。

3)在內燃機所運轉的工況范圍內，盡可能保持最佳的起始噴油時刻、噴油持續(xù)時間與噴油規(guī)律，以保證良好的燃燒并取得優(yōu)良的綜合性能。

內燃機燃料供給與調節(jié)系統(tǒng)是內燃機最重要的系統(tǒng)之一，其主要功能是為內燃機缸內混合氣形成與燃燒提供所需的燃料。由于它對內燃機的燃燒及其主要性能指標具有直接影響，因此人們在強調這個系統(tǒng)的重要性時，有時把它喻為內燃機的“心臟”。視燃料種類及其著火原理的不同，壓燃式內燃機與點式內燃機燃料供給與調節(jié)系統(tǒng)的結構與工作原理也有很多不同。燃料供給調節(jié)

在這種系統(tǒng)中，噴油泵有柱塞式噴油泵和轉子分配式噴油泵兩種。

對柱塞式噴油泵，每個柱塞元件對應于一個氣缸，多缸內燃機所用的柱塞數(shù)和氣缸數(shù)相等且合為一體，構成合成式噴油泵；

對小型單缸和大型多缸內燃機，常采用每個柱塞元件獨立組成一個噴油泵，稱之為單體噴油泵。

轉子分配式噴油泵是用一個或一對柱塞產(chǎn)生高壓油向多缸內燃機的氣缸內噴油，這種泵主要用于小缸徑高速壓燃式內燃機上，其制造成本較低。

在上述泵—管—嘴燃料供給系統(tǒng)中，由于有高壓油管的存在，使噴油系統(tǒng)在內燃機上的布置比較方便與靈活，加上已積累了長期制造與匹配的理論與經(jīng)驗，因此，目前仍在各種壓燃式內燃機上得到廣泛應用。

也正由于高壓油管的存在，降低了整個燃料供給系統(tǒng)高壓部分的液力剛性，難于實現(xiàn)高壓噴射與理想的噴油規(guī)律，也使這種傳統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)的應用前景受到一定限制。

為了滿足壓燃式內燃機不斷強化及日益嚴格的排放與噪聲法規(guī)的要求目前正在大力發(fā)展各種高壓、電控的燃料噴射系統(tǒng)，如采用短油管的單體泵系統(tǒng)、泵噴嘴與PT系統(tǒng)、蓄壓式或共軌系統(tǒng)等等。

噴油系統(tǒng)機構

噴油過程

柱塞封閉進、回油孔開始壓油到柱塞斜槽上邊緣與回油孔相通開始回油所經(jīng)歷的升程，稱之為噴油泵柱塞的有效行程he，它的大小與循環(huán)供油量有關．決定了噴油器循環(huán)噴油量的大小。

幾何供油規(guī)律和噴油規(guī)律

幾何供油規(guī)律是指從幾何關系上求出的單位凸輪轉角(或單位時間)噴油泵供入高壓油路中的燃油量隨凸輪轉角(或時間t)的變化關系。它完全由柱塞的直徑和凸輪型線的運動特性決定。

幾何供油規(guī)律

式中，AP為柱塞面積，AP=；dp為拄塞直徑；ωP為有效行程段的柱塞速度。

噴油規(guī)律是指在噴油過程中，單位凸輪轉角(或單位時間)從噴油器噴入氣缸的燃油量隨凸輪轉角(或時間t)的變化關系，即

噴油規(guī)律

噴油規(guī)律的確定

試驗測定法：壓力升程法、博世長管法

計算法

計算法是對噴油系統(tǒng)建立物理數(shù)學模型，用質量守恒定律分別建立柱塞腔、出油閥緊帽腔、針閥體的盛油槽及壓力室內的燃油連續(xù)性方程；用牛頓定律建立出油閥、針閥的運動方程及高壓油管內的一元可壓縮不定常流的燃油運動方程和連續(xù)性方程，根據(jù)已知的噴油系統(tǒng)結構參數(shù)、噴油泵升程隨轉角變化的關系，用數(shù)值計算的方法編程，在計算機上聯(lián)立求解?？傻贸鲋?、出油閥緊帽腔、針閥體的盛油槽、壓力室和高壓油管任意位置的壓力變化及出油閥、針閥的達功規(guī)律，并得出噴油規(guī)律的計算結果，計算精度已能滿足工程應用的要求。目前這一方法已是國內外對噴油系統(tǒng)性能預測的基本方法，可利用此方法對燃料供給系統(tǒng)進行結構參數(shù)的優(yōu)化。2100433B

常用的燃料流量控制策略有泵控和閥控兩種控制方式，由于兩種方法控制思想的不同，各自對應的燃料供給系統(tǒng)的元件組成及其工作特點也各不相同。

泵控方式是通過改變變量泵的排量進行流量調節(jié)的方式，屬于容積控制方式，因此其沒有節(jié)流口損失，效率高，節(jié)能性好，同時避免了燃油管道兩相流問題，減小了控制難度，且系統(tǒng)抗負載的剛度大。但由于泵控系統(tǒng)中變量裝置慣量較大，因此動態(tài)響應較差，而且通常發(fā)動機的供油泵和燃燒室之間管路較長，燃料供給動態(tài)響應特性會受到管路動態(tài)的影響。因此，當采用泵控方式進行燃料流量調節(jié)時，為達到響應速度快的目的，則要求管道的長徑比要小。此外，泵控系統(tǒng)還具有結構復雜，成本高等缺點，因此更適合用于大功率，要求效率高的場合。

閥控方式是在回路中設置各種控制閥，并通過他們的配合進行流量調節(jié)的方式，屬于節(jié)流控制方式，因此其具有節(jié)流損失和溢流損失，能量損失大，效率低，但閥控系統(tǒng)的動態(tài)響應速度快，控制精度高，并可采用多個調節(jié)閥分別控制多條支路的流量，結構簡單，成本低。基于以上優(yōu)點，采用流量調節(jié)閥式的燃料調節(jié)器是實現(xiàn)快速、精確燃料供給流量調節(jié)的關鍵。閥控系統(tǒng)更適合小功率，對效率要求不高的場合。

對于超燃沖壓發(fā)動機的燃料供給系統(tǒng)，由于其工作壓力較低，功率較小，對燃料流量調節(jié)的精度和響應速度有一定要求，而且燃油泵和燃燒室之間的管路較長，因此更合適采用閥控方式對燃油流量進行控制。

由于超燃沖壓發(fā)動機采用再生式主動熱防護的冷卻方式，因此燃油流經(jīng)發(fā)動機表面被加熱，采用閥控方式進行燃料流量控制時，則研究高溫燃料流量調節(jié)閥的調節(jié)特性是實現(xiàn)超燃沖壓發(fā)動機燃料流量自動調節(jié)和精確控制的關鍵。

燃料調節(jié)裝置燃料控制系統(tǒng)的任務

通過控制進入鍋爐的燃料量(如:油、煤等)維持過熱器出口汽壓,以保證在不同負荷下鍋爐的安全運行,汽壓變化時表示鍋爐的蒸汽產(chǎn)量和負荷的耗汽量不適應,這時必須相應地改變燃料的供應量,以改變鍋爐的產(chǎn)汽量,維持燃燒過程的能量平衡。

燃料調節(jié)裝置燃料量控制系統(tǒng)的燃料信號

控制系統(tǒng)與燃燒過程是可以相互獨立運行的，對于燃燒過程而言，可以迅速有效地改變進入爐膛的燃料量，以適應負荷的變化，這對于維持主汽壓力的穩(wěn)定是有利的。但對于燃料量的測量上是一個特殊的問題，要準確測量進入爐膛的瞬時煤粉量尚有難度。在系統(tǒng)設計時采用的方法是兩種間接法：最常見的是采用給粉機轉速信號代替給粉量的方法，因為在正常(理想)情況下,給粉機的出力與轉速成正比。給粉機轉速容易測量、反應速度快，因此，采用給粉機轉速信號代表給粉量是中儲式熱風送粉鍋爐燃料控制系統(tǒng)常用方法之一。另外一種是以熱量信號代表燃料量信號的燃料控制系統(tǒng)，熱量信號是由蒸汽流量信號和汽包壓力的微分信號組成,在蓄熱系統(tǒng)準確求出后，它能較準確代表進入鍋爐的燃料量，并能克服給粉機轉速信號代表給粉量的一些缺點。

柴油發(fā)電機柴油燃料貯存與供給系統(tǒng)是柴油機的一個重要組成部分。柴油發(fā)電機柴油燃料貯存與供給系統(tǒng)的功用是：

1. 貯存燃料，對燃料進行過濾和輸送；根據(jù)柴油機的不同工況，將相應的燃油定時、定量、以一定壓力及噴油質量噴入燃燒室，迅速形成良好的混合氣并燃燒；

2. 柴油機運轉時，根據(jù)負荷變化調節(jié)供油量，穩(wěn)定柴油機轉速；

3. 將燃燒后的廢氣排出氣缸。