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        某型共軌柴油機軌壓對供油特性影響研究

        2021-01-05 03:26:32吳瑞斌孫啟超王盤龍越曉耕韓云龍
        設(shè)備管理與維修 2020年21期

        代 偉,吳瑞斌,李 新,孫啟超,王盤龍,越曉耕,韓云龍

        (中國石油集團濟柴動力有限公司,山東濟南 250306)

        0 引言

        在應(yīng)急發(fā)電領(lǐng)域,高壓共軌柴油機比傳統(tǒng)柴油機的響應(yīng)性和經(jīng)濟性都要好,而對環(huán)境的排放和噪聲污染程度更低。作為高壓共軌系統(tǒng)的一部分,高壓油泵的負(fù)荷特性對高壓共軌系統(tǒng)的整體性能具有重大影響。因此本文對高壓油泵的供油特性進行了初步研究[1-2]。

        1 該型柴油機高壓共軌系統(tǒng)

        該型柴油機在高壓共軌系統(tǒng)工作時,首先儲油罐內(nèi)的低壓燃油經(jīng)過粗濾器過濾后進入低壓油泵,低壓油泵將低壓燃油通過精濾器后輸送到高壓油泵。然后高壓油泵通過柱塞加壓后將高壓燃油輸送到高壓共軌管內(nèi),通過PWM(Pulse Width Modulation,脈沖寬度調(diào)制)控制信號對比例流量控制閥的開度控制,可控制輸入共軌管內(nèi)的燃油量和軌壓。最后通過共軌管的歧管進入噴油器,噴油器根據(jù)ECU(Electronic Control Unit,電子控制單元)預(yù)設(shè)的不同工況MAP(Manifold Absolute Pressure Sensor,進氣壓力傳感器)圖,將高壓燃油定量、定時噴入缸內(nèi)(圖1)[1-4]。

        2 高壓油泵工作原理

        該型高壓油泵是由凸輪軸驅(qū)動的,在不同工況時比例電磁閥通過PID 控制信號調(diào)整PWM 模塊的占空比來控制電磁閥的位移,進而控制柱塞的吸油量。凸輪軸轉(zhuǎn)動,柱塞內(nèi)的加壓燃油進入共軌管內(nèi),軌壓跟隨變化,而高壓油泵的負(fù)荷曲線亦隨之變化,進而影響高壓油泵的供油特性。過量的高壓、低壓燃油經(jīng)單向溢流閥或阻尼孔流回到燃油罐內(nèi)(圖2)。其中,比例電磁閥是高壓油泵控制供油量的核心部件,其質(zhì)量對泵的供油特性有較大影響[1-3]。

        圖1 高壓共軌系統(tǒng)

        3 軌壓對高壓油泵供油特性的影響

        高壓油泵是一個較復(fù)雜的系統(tǒng),它通過比例電磁閥的油孔位移來控制軌壓的變化。而軌壓控制的精度、穩(wěn)定性和泵的容積效率會影響發(fā)動機的性能。另外,泵的小油量空化現(xiàn)象造成的穴蝕,也會影響泵的壽命。因此需要對該型高壓油泵的供油特性進行研究。

        3.1 無軌壓時的油泵供油特性

        在沒有軌壓的情況下,油泵轉(zhuǎn)速分別在800 r/min、1200 r/min和1600 r/min 時,對高壓油泵的供油量進行測定,來比較在一定占空比下流量隨油泵轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系(表1)。

        圖2 高壓油泵的工作原理

        表1 無軌壓時不同轉(zhuǎn)速下占空比與流量的關(guān)系

        從表1 可以看出,在無軌壓時油泵轉(zhuǎn)速從800 r/min 提高到1200 r/min 時流量上限提高到了16 640 mm3/s,從1200 r/min 提高到1600 r/min 時流量上限提高了52 660 mm3/s。在同一轉(zhuǎn)速時,占空比與流量的關(guān)系基本成線性關(guān)系,在達到流量限制時,提高占空比對流量的影響基本可以忽略不計。在相同占空比時,提高轉(zhuǎn)速對流量的影響變化如圖3 所示。

        3.2 軌壓80 MPa 時的油泵供油特性

        限定軌壓在80 MPa、油泵轉(zhuǎn)速分別在800 r/min、1200 r/min和1600 r/min 時,對高壓油泵的供油量進行測定,來研究占空比和高壓油泵供油流量的關(guān)系(表2)。

        由表2 可知,與無軌壓時相比,軌壓為80 MP 時3 種轉(zhuǎn)速下油泵供油特性略有變化,供油量略有上升,供油上限值變化不大(圖4)。

        圖3 無軌壓不同轉(zhuǎn)速下占空比與流量的對比

        表2 軌壓為80 MPa 時不同轉(zhuǎn)速下占空比與流量的關(guān)系

        圖4 軌壓為80 MPa 時不同轉(zhuǎn)速下占空比與流量的對比

        4 結(jié)論

        從有無軌壓對油泵供油特性進的試驗對比中,可以發(fā)現(xiàn)高壓油泵的轉(zhuǎn)速對流量上限起到?jīng)Q定性作用,占空比與流量的關(guān)系基本呈線性關(guān)系。有無軌壓對油泵的供油特性影響較小。在不同軌壓時的試驗,本文未列出,亦未發(fā)現(xiàn)對供油特性的特殊影響。下一步計劃繼續(xù)對高壓油泵的負(fù)荷特性進行深入研究[1-4]。

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