【化油器浮子室工作原理】发动机燃料供应系统的演化历史

汽油发动机燃料供应系统

汽油供油技术的发展经历了汽化器加油、机械喷雾加油和目前的电喷雾加油，阐述了这三种加油技术的原理和主要区别，可以对汽油供油技术的发展有一个清晰的认识。

废弃的经典-汽化器燃料供应

汽油发动机吸入气缸是汽油和空气的混合器，混合器的浓度会影响发动机的工作性能。汽化器作为第一代加油技术，在几十年的发展中变得越来越复杂。

汽化器的设计可以说是经典，2000年以前，大多数国产汽车汽油发动机都使用汽化器提供油。汽化器的原理很简单。在有浮子室的地方，使用浮子和针阀控制浮子室的油表面，实现浮子室油表面高度的自动平衡。这和抽水马桶的原理一样。汽化器利用虹吸管原理，利用发动机工作时发动机吸入时形成的进气负压(气压以下)来吸入不室的汽油，随后汽油被通过的进气气流驱散雾，形成汽油、空气和混合物。

发动机的各种工作条件：为了满足在启动、怠速、中小负荷、大负荷、加速等各种工作条件下发动机混合浓度的要求，汽化器设计了五大装置：启动装置、怠速装置、主加油装置、浓缩装置、加速装置。面对排放、经济、可靠性、舒适性等要求，汽化器的结构功能越来越复杂。化油器还安装了双腔分动真空控制装置、高速怠速装置、自动关门装置、怠速关门装置、怠速关电磁阀、热怠速补偿装置、空调提速装置等。

短命产品-机械喷射

事物的发展总是有其规律性的，当某事物需要不断改进和进化以满足需求时，其结构变得越来越复杂，体积越来越大。此时，人们会用不同的方法来解决问题，所以会出现新的解决方案和事情。为了汽油汽化器的发展，人们放弃汽化器的虹吸原理，放弃缝在汽化器的身体上。新的燃料供应解决方案：喷油器燃油喷射提议。所以机器喷射出现了。事实上，如果你了解柴油燃料供应技术，你就会发现，机械喷射的设计思路一定会受到柴油燃料供应技术的影响。

也许是从柴油机喷油器喷射中得到灵感的。博世开发了机械燃油喷射系统。每个气缸的进气歧管上都安装了喷油器。与目前广泛使用的电磁开关喷油器不同，喷油器是机械压力控制。也就是说，油管上有压力汽油时，可以利用液压打开喷油器进行喷射，与传统柴油机喷油器相同，只是喷射压力小得多。喷射量的核心控制部件是一种称为燃料分配器的部件，当进气气流通过挡板时，打开挡板，驱动杠杆来控制燃料分配器。流入量大，挡板和杠杆移动量大，燃油分配器比例汽油量大。

此后，博世以K型机器喷射为基础开发了KE型机器控制燃油喷射系统。增加了电子控制装置ECU、发动机水温传感器、节气门位置传感器等，目前增加了电子控制燃油喷射系统部件。但是遗憾的是，目前电子控制装置ECU不参与喷油器控制，而是通过控制压力调节器来修改喷油器的加油压力。主要供水量由流入气量控制的挡板位移实现，电子控制装置ECU根据发动机水温、节气门位置信号补偿加油压力。例如，水温低时需要适当的混合气体。ECU可以增加加油压力，适当增加喷油器喷射量。

相对汽化器，机器喷射代表“高级大气上档次”，应用的车型也是高级车。但是从后期性能(喷雾不平衡)和维修成本来看，是无语的。故障率高，饰品价格高。

当前主流-电磁注入器

目前广泛采用的电控燃油喷射系统与机械喷射相比，重要的进步是喷油器采用电磁控制喷油器，喷油器内螺线管的通电和关闭。(莎士比亚、喷油器、喷油器、喷油器、喷油器、喷油器、喷油器、喷油器)

喷油器内电磁线圈通电打开、喷油器开始喷油；当电磁线圈断电，喷油器关闭停止喷油。而喷油器的控制由电子控制单元ECU依据发动机各种工况信号，如发动机转速、进气量、水温、节气门位置等来综合确定。

很多车型采用了最为先进的缸内直喷技术：即喷油器将汽油直接喷入气缸内，相对于传统的进气歧管喷油，缸内直喷技术的喷油压力更高，喷油时间、喷油时刻更精确。

柴油机燃油供给系统

近年来，柴油机的关键技术都有很多突破性的发展。燃油喷射系统是影响燃烧过程的重要因素，高压直喷系统和共轨系统都使柴油机的燃油经济性和排放性能有很大改善。废气再循环和催化器改善了柴油机的各项排放。发动机管理系统对喷油和进气过程进行综合控制，保证发动机能够在保持良好的动力性基础上，燃油经济性和排放性能都能达到最优，同时降低振动和噪音。

燃油喷射系统是影响缸内燃烧过程的关键因素，对柴油机的动力性、经济性和排放性能都有重要影响。要改善柴油机缸内燃烧，燃油喷射系统一方面要有理想的喷射速率特性，另一方面要提高喷射压力。传统的喷射系统由于结构和原理等限制，不能同时达到这两个要求，因此，柴油机电控喷射系统逐渐发展起来。

柴油机技术发展史上经历了三次重大的飞跃:机械式燃油系统、中冷增压和电控喷射

机械式燃油系统

机械式燃油喷射系统主要由油箱，低压，输油泵，燃油滤清器，高压燃油泵，喷油器以及油管等组成。工作过程是：发动机曲轴通过齿轮带动喷油泵的凸轮轴转动，把燃油从油箱送到输油泵，形成低压，再经过燃油滤清器，一部分供给高压喷油泵，别一部分回到油箱，进入喷油泵的燃油，通过高压油管输送到喷油器，当压力超过喷油器的开启压力时，喷油器开启，进行喷油。柴油喷油油泵的控制依赖发动机。这种机械式喷油泵的形式主要有直列式喷油泵与VE式分配泵。

传统机械式喷油系统高压油管内的油压是瞬间脉动高压，主要是由柱塞连续供油形成的，对于喷油器喷油的稳定性有很大的影响，使得喷油器容易产生喷油波动，在高压油管中使燃油产生压力波，压力波在高压油管中来回振荡，在下一循环中会产生波动的叠加或减弱效应，喷出的油雾颗粒不均匀，易出现二次喷射或者多次喷射，从而燃烧不充分，经济性变差，动力性下降，热效率降低，排放物增加。喷油量主要是受负荷的影响，负荷调整喷油量即通过提前器和调整器进行修正，不能实现精确控制，不能满足节能和环保的要求。

在传统的喷射系统基础上首先发展起来的电控喷射系统是位置控制系统，称之为第一代电控喷射系统，而基于电磁阀的时间控制系统则称为第二代电控喷射系统。第三代电控系统——高压共轨系统被世界内燃机行业公认为20世纪三大突破之一，将成为21世纪柴油机燃油系统的主流。

第一代 位置控制系统

位置控制系统不仅保留了传统的泵－管－嘴系统，还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。

日本Denso公司的ECD－V1，德国Bosch公司的EDC和日本Zexel公司的COVEC等都属于位置控制的电控分配泵系统。日本Zexel 公司的COPEC，德国Bosch公司的EDR系统和美国Caterpillar公司的PEEC系统等都属于位置控制的电控直列泵系统。

第二代 时间控制系统

时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃油，一般情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开，喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，对喷射定时和喷射油量控制的自由度更大。

日本Zexel公司的Model-1电控分配泵，美国Detroit公司的DDEC电控泵喷嘴、德国Bosch公司的EUP13电控单体泵都属于时间控制系统。我国专家欧阳明高和丹麦Sorenson研制的“泵－管－阀－嘴（Pump/Pipe/Valve/Injector－PPVI）”电控燃油喷射系统也属于第二代电控喷射系统。

第三代 共轨电控喷射系统

共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，用电磁阀控制喷射过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活控制。

电控高压共轨技术可以做到自由控制喷油压力，可在20-200MPa范围间变化，使燃油雾化得更好，更充分的燃烧。共轨燃油喷射系统，可以方便地实现多次喷油，每个循环最多可以实现9次喷油，可以实现预喷射、主喷射、后喷射，实现了对气缸内燃烧状况的控制。因为共轨内有持续的高压燃油，加之可以精准控制开、关时刻的高速喷油器，很容易地实现了对喷油时间的控制，可以根据发动机工况改变喷油的起始与结束。

综上所述,，电控高压共轨柴油发动机，达到了现阶段对柴油发动机的环保要求和节能要求。而且，随着工艺技术的提高，电控高压共轨柴油发动机很容易地就能满足未来环保的要求。电控高压共轨燃油系统，将成为柴油机下一时代的主流。

高压共轨系统被世界内燃机行业公认为20世纪三大突破之一，将成为21世纪柴油机燃油系统的主流。德国Bosch公司、日本Denso公司和英国Lucas公司都研制出了电控高压共轨系统，并开始小批量向市场供货。

德国戴姆勒·奔驰公司利用Bosch公司的技术首先在世界范围内推出了采用新型高压共轨燃油喷射系统的4气门直喷式柴油机，并用于A、C级轿车上。日本 Hino公司利用Denso公司的技术在新型K13C型柴油发动机和J系列柴油发动机上均采用了高压共轨系统，日本Mitsubishi公司也利用 Denso公司的技术在重型柴油发动机上应用了高压共轨系统

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