燃料供给调节

在压燃式内燃机出现早期，燃油喷射是通过高压空气实现的。1927年，德国博世(Bosch)公司开始专业生产以螺旋槽柱塞旋转方式调整供油量的机械式喷油泵，这种喷油泵的工作原理至今仍用于多数压燃式内燃机的燃料供给系统中。图6—1所示为典型的燃料供给与调节系统简图。

燃料供给调节

整个系统由低压油路(油箱8、输油泵5、燃料滤清器3及低压油管)、高压油路(喷油泵6、高压油管13、喷油器11)和调节系统(离心式调速器9、自动供油提前器7)组成；其核心部分是高压油路所组成的喷油系统，人们也把这种传统的燃料供给系统称之为泵-管-嘴系统。

在这种系统中，喷油泵有柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵两种。

对柱塞式喷油泵，每个柱塞元件对应于一个气缸，多缸内燃机所用的柱塞数和气缸数相等且合为一体，构成合成式喷油泵；

对小型单缸和大型多缸内燃机，常采用每个柱塞元件独立组成一个喷油泵，称之为单体喷油泵。

转子分配式喷油泵是用一个或一对柱塞产生高压油向多缸内燃机的气缸内喷油，这种泵主要用于小缸径高速压燃式内燃机上，其制造成本较低。

在上述泵—管—嘴燃料供给系统中，由于有高压油管的存在，使喷油系统在内燃机上的布置比较方便与灵活，加上已积累了长期制造与匹配的理论与经验，因此，目前仍在各种压燃式内燃机上得到广泛应用。

也正由于高压油管的存在，降低了整个燃料供给系统高压部分的液力刚性，难于实现高压喷射与理想的喷油规律，也使这种传统燃料供给系统的应用前景受到一定限制。

为了满足压燃式内燃机不断强化及日益严格的排放与噪声法规的要求目前正在大力发展各种高压、电控的燃料喷射系统，如采用短油管的单体泵系统、泵喷嘴与PT系统、蓄压式或共轨系统等等。

内燃机燃料供给与调节系统是内燃机最重要的系统之一，其主要功能是为内燃机缸内混合气形成与燃烧提供所需的燃料。由于它对内燃机的燃烧及其主要性能指标具有直接影响，因此人们在强调这个系统的重要性时，有时把它喻为内燃机的“心脏”。视燃料种类及其着火原理的不同，压燃式内燃机与点式内燃机燃料供给与调节系统的结构与工作原理也有很多不同。燃料供给调节

压燃式内燃机是在气缸内部形成混合气，即在活塞接近上止点时，燃料供给与调节系统将燃料以高压、在极短的时间内喷入气缸，实现燃油与空气的混合和燃烧。因此，对燃料供给与调节系统，无论是在制造与调整精度，还是在与整机的参数匹配方面均有十分严格的要求，为了保证压燃式内燃机在动力性、经济性、排放与噪声等方面达到优良的性能，对其燃料供给与调节系统提出以下要求：

1)能产生足够高的喷油压力，以保证燃料良好的雾化混合与燃烧，且燃油油束需与内燃机燃烧室和气流运动相匹配，保证油气混合均匀。

2)对每一个内燃机运转工况(一定的转速与负荷组成一个工况)，精确控制每循环喷入气缸的燃油量，且喷油量能随工况变化而自动变化。在工况不变时，各循环之间的喷油且应当一致。对多缸内燃机而言，各缸的喷油量应当相等。

3)在内燃机所运转的工况范围内，尽可能保持最佳的起始喷油时刻、喷油持续时间与喷油规律，以保证良好的燃烧并取得优良的综合性能。

喷油系统机构

喷油过程

柱塞封闭进、回油孔开始压油到柱塞斜槽上边缘与回油孔相通开始回油所经历的升程，称之为喷油泵柱塞的有效行程he，它的大小与循环供油量有关．决定了喷油器循环喷油量的大小。

几何供油规律和喷油规律

几何供油规律是指从几何关系上求出的单位凸轮转角(或单位时间)喷油泵供入高压油路中的燃油量随凸轮转角(或时间t)的变化关系。它完全由柱塞的直径和凸轮型线的运动特性决定。

几何供油规律

式中，AP为柱塞面积，AP=；dp为拄塞直径；ωP为有效行程段的柱塞速度。

喷油规律是指在喷油过程中，单位凸轮转角(或单位时间)从喷油器喷入气缸的燃油量随凸轮转角(或时间t)的变化关系，即

喷油规律

喷油规律的确定

试验测定法：压力升程法、博世长管法

计算法

计算法是对喷油系统建立物理数学模型，用质量守恒定律分别建立柱塞腔、出油阀紧帽腔、针阀体的盛油槽及压力室内的燃油连续性方程；用牛顿定律建立出油阀、针阀的运动方程及高压油管内的一元可压缩不定常流的燃油运动方程和连续性方程，根据已知的喷油系统结构参数、喷油泵升程随转角变化的关系，用数值计算的方法编程，在计算机上联立求解。可得出柱塞腔、出油阀紧帽腔、针阀体的盛油槽、压力室和高压油管任意位置的压力变化及出油阀、针阀的达功规律，并得出喷油规律的计算结果，计算精度已能满足工程应用的要求。目前这一方法已是国内外对喷油系统性能预测的基本方法，可利用此方法对燃料供给系统进行结构参数的优化。2100433B

常用的燃料流量控制策略有泵控和阀控两种控制方式，由于两种方法控制思想的不同，各自对应的燃料供给系统的元件组成及其工作特点也各不相同。

泵控方式是通过改变变量泵的排量进行流量调节的方式，属于容积控制方式，因此其没有节流口损失，效率高，节能性好，同时避免了燃油管道两相流问题，减小了控制难度，且系统抗负载的刚度大。但由于泵控系统中变量装置惯量较大，因此动态响应较差，而且通常发动机的供油泵和燃烧室之间管路较长，燃料供给动态响应特性会受到管路动态的影响。因此，当采用泵控方式进行燃料流量调节时，为达到响应速度快的目的，则要求管道的长径比要小。此外，泵控系统还具有结构复杂，成本高等缺点，因此更适合用于大功率，要求效率高的场合。

阀控方式是在回路中设置各种控制阀，并通过他们的配合进行流量调节的方式，属于节流控制方式，因此其具有节流损失和溢流损失，能量损失大，效率低，但阀控系统的动态响应速度快，控制精度高，并可采用多个调节阀分别控制多条支路的流量，结构简单，成本低。基于以上优点，采用流量调节阀式的燃料调节器是实现快速、精确燃料供给流量调节的关键。阀控系统更适合小功率，对效率要求不高的场合。

对于超燃冲压发动机的燃料供给系统，由于其工作压力较低，功率较小，对燃料流量调节的精度和响应速度有一定要求，而且燃油泵和燃烧室之间的管路较长，因此更合适采用阀控方式对燃油流量进行控制。

由于超燃冲压发动机采用再生式主动热防护的冷却方式，因此燃油流经发动机表面被加热，采用阀控方式进行燃料流量控制时，则研究高温燃料流量调节阀的调节特性是实现超燃冲压发动机燃料流量自动调节和精确控制的关键。

燃料调节装置燃料控制系统的任务

通过控制进入锅炉的燃料量(如:油、煤等)维持过热器出口汽压,以保证在不同负荷下锅炉的安全运行,汽压变化时表示锅炉的蒸汽产量和负荷的耗汽量不适应,这时必须相应地改变燃料的供应量,以改变锅炉的产汽量,维持燃烧过程的能量平衡。

燃料调节装置燃料量控制系统的燃料信号

控制系统与燃烧过程是可以相互独立运行的，对于燃烧过程而言，可以迅速有效地改变进入炉膛的燃料量，以适应负荷的变化，这对于维持主汽压力的稳定是有利的。但对于燃料量的测量上是一个特殊的问题，要准确测量进入炉膛的瞬时煤粉量尚有难度。在系统设计时采用的方法是两种间接法：最常见的是采用给粉机转速信号代替给粉量的方法，因为在正常(理想)情况下,给粉机的出力与转速成正比。给粉机转速容易测量、反应速度快，因此，采用给粉机转速信号代表给粉量是中储式热风送粉锅炉燃料控制系统常用方法之一。另外一种是以热量信号代表燃料量信号的燃料控制系统，热量信号是由蒸汽流量信号和汽包压力的微分信号组成,在蓄热系统准确求出后，它能较准确代表进入锅炉的燃料量，并能克服给粉机转速信号代表给粉量的一些缺点。

柴油发电机柴油燃料贮存与供给系统是柴油机的一个重要组成部分。柴油发电机柴油燃料贮存与供给系统的功用是：

1. 贮存燃料，对燃料进行过滤和输送；根据柴油机的不同工况，将相应的燃油定时、定量、以一定压力及喷油质量喷入燃烧室，迅速形成良好的混合气并燃烧；

2. 柴油机运转时，根据负荷变化调节供油量，稳定柴油机转速；

3. 将燃烧后的废气排出气缸。