康明斯PT燃油系统的组成和控制原理

摘要：PT是英文压力（pressure)和时间（time)首位字母的缩写，即靠压力一时间原理来调节喷油量。康明斯PT燃油系统主要是指在充满流体的系统中，任何压力的变化立即等量地传到整个系统；流体通过某一通道的流量与流体的压力、允许通过的时间和通过的截面积成正比。其具有结构简单、使用可靠、维修方便、体积小、重量轻等优点，目前已大量应用在N、K系列重庆康明斯柴油发电机组上。本文详细分析了PT泵燃油系统的组成及工作原理，以及影响燃油系统工作的因素，以便为使用者提供参考依据。

一、PT泵燃油系统的组成

PT泵燃油系統由油箱、燃油滤清器、PT燃油泵、低压输油管、喷油器、摇臂、推杆、喷油器凸轮和回油管等组成，对于增压柴油机在PT燃油泵中还装有排气烟度限制器。各装置的功用如下。

1、PT燃油泵

PT燃油泵为一低压输油泵，起输油和调整压力的双重作用，它能将从油箱吸回来的燃油压往喷油器，同时，在柴油负荷和转速变化时相应改变出口燃油压力，使喷油器的喷油量也随之变化。PT燃油泵有两种形式。

（1）第一种形式称为PT-G型泵，它表示调速器控制。它包括三个主要部件：齿轮泵，将燃油自油箱吸出，进入调速器柱塞；调速器，控制相当于发动机较高转速和怠速转速时从齿轮泵流出的燃油量；节流阀，可以用手操纵控制在各种使用工况下流入喷油器的燃油量。

（2）第二种形式称为PT-R型泵，它表示压力调节。它包括下列四个主要部件：齿轮泵，将燃油自油箱吸出，迫使燃油通过滤网进入压力调节器；压力调节器，限制流往喷油器的燃油压力；调速器，控制较高转速和怠速转速时的燃油量；节流阀，可用手操纵控制在各种使用工况下流入喷油器的燃油量。

2、喷油器

根据PT燃油泵的出口燃油压力对喷油进行计量，然后依靠一套喷油器柱塞驱动机构在规定的时刻将燃油加压并喷火燃烧室，剩余的燃油经回油管返回油箱。

3、喷油器柱塞驱动机构

喷油器柱塞驱动机构包括摇臂、推杆、喷油器凸轮等，喷油器凸轮与进排气凸轮同轴，通过此驱动机构对喷油器柱塞加压，柱塞上行四位则靠喷油器柱塞回位弹簧。

4、排气烟度限制器

一般在增压的康明斯发动机上采用，其作用是协调涡轮增压器和PT燃油泵的工作，避免排气冒黑烟。涡轮增压器是利用发动机排出的废气驱动的。当柴油机负荷急剧改变和油门突然开大时，增压器的转速跟不上柴油机转速的改变。PT燃油泵的供油量则随着油门开度和柴油机转速而变化。这样，增压器的转速变化就滞后于PT燃油泵供油量的变化，因而进入燃烧室的空气量不足，容易引起排气冒黑烟。排气烟度限制器可在此时把PT泵供来的燃油旁通掉一部分，以便与进气量相适应，等到增压器转速上升，进气歧管压力升高后再恢复加大的供油量。

康明斯PT燃油系统工作原理

二、PT喷油器的工作原理

1、安装法兰型的PT喷油器

安装法兰型的PT喷油器主要由喷油器体、柱塞、喷油器嘴头、调整垫片、柱塞回位弹簧、回油量孔和计量孔等组成。安装法兰型的PT喷油器工作原理如下。

（1)喷油器柱塞开始上升时，燃油自进油道经喷油器柱塞上的环状空间，经一垂直油道流至环形槽。由于计量孔处于关闭状态，燃油不能自计量孔进入喷油器嘴的锥形空间（主量室),而通过回油量孔上升流回油箱；喷油器柱塞继续上升并打开主量孔，一定量的燃油吸入喷油器的压力室，其余燃油继续经回油孔旁通回油。

（2)当柱塞下降时，又将计量孔关闭。计量室中的燃油（对应的气缸处于压缩行程，一定量的压缩空气被压入该室)在强压下（约100 MPa)呈雾状喷入燃烧室，刚开始喷油瞬间，有一小部分空气与燃油混合气喷入气缸，这一小部分混合气可诱使燃油开始燃烧，以后喷入的燃油则能继续燃烧。

（3)当下降行程终了一直到下一工作周期开始的这一瞬间，油器柱塞锥形部分占据了整个计量室，喷油结束，燃油不再环绕油器体流动，柱塞的环状空间也就不与进油道连通。喷油器的计量孔用来控制燃油的流量和调节燃油压力。量油作用取决于主量孔的尺寸、喷油凸轮控制的主量孔开启的时间以及喷油器的进油压力三个要素。量孔的开启时间则随发动机转速的升高而缩短。

未经过调整的喷油器，由于有加工误差，虽然燃油压力相同，喷油量也多少有些偏差，所以要在喷油器试验台上进行喷油量试验和检查。

2、圆筒形PT喷油器

该种喷油器使用较广（如美国的康明斯855系列和V系列发动机)。这种喷油器用于在气缸内有进油道的发动机，并且没有安装法兰，它靠安装轮或压板装在气缸盖上。

这类喷油器有PT型、PTB型、PTC型、PTD型，以及较新发展的低排放型PT-ECON型等。该喷油器的性能特点是喷油持续时间短，喷油压力高，停止喷油迅速（没有二次喷射现象)。结构特点是端阀与喷油器柱塞是分开的，端阀在计量室内是浮动的，有许多零件与PTD型喷油器可以互换。它主要由端阀、调整螺钉、跳动钮、喷油器体、回油孔、柱塞及内外弹簧组成。

PT-ECON型喷油器的工作原理如下：

（1)计量。

柱塞升起，计量孔打开，端阀被弹簧顶起。跳动钮紧靠在柱塞的端面上，端阀上面有燃油通孔，上下计量孔相通。计量时端阀的圆柱形底部缩进与之精密配合的孔中，从而隔断了上下计量孔之间的通路，使被计量的燃油保存在计量室的上部。

（2)喷油。

当柱塞下降并关闭计量孔时，计量过程结束。此时端阀的控制棱边沟通了计量室的上下油道，在柱塞向下运动时，由于计量室容积减少，喷油器

三、PT燃油系统的故障分析

康明斯发电机组经过长时间使用后，经常会出现功率不足的现象，其主要原因是燃油系统的故障，现详细分析如下：

1、燃油品质对功率的影响

由于PT燃油系统采用流体力学的相关原理而设计的，燃油的油品对相关参数影响比较大。

在寒冷的冬天必须采用-10#或-20#的柴油，减小燃油在管道中的阻力，提高供油压力，保证每循环供油量，更好的发挥康明斯柴油机的功率。

燃油中水的含量超标，会造成添置部件运动发涩，阻力增加，降低供油压力，减少每循环供油量，康明斯柴油机的功率降低。

2、油道泄漏对功率的影响

油箱与燃油泵之间燃油管路泄漏会造成燃油中空气含量急剧增加，康明斯柴油机会有不稳定的怠速，不能在其它任何工况下稳定的工作。

燃油泵至喷油器之间管路泄漏会造成燃油压力不稳定，燃油外流严重，康明斯柴油机只有部分工况工作稳定的性能。

3、部件阻塞对功率的影响

燃油滤清器渣滓太多、磁性滤清器阻塞、管路管径变小、喷油器滤网阻塞、喷油器喷孔堵塞（小于0.17mm），这些部件的不良状态都会降低燃油压力，减少每循环供油量，使康明斯柴油机的功率降低。

4、调整不当对功率的影响

VS全程调速器的怠速、较高额定转速的调整对康明斯柴油机的功率发挥起关键的作用，它是在ST—900型调整试验台上根据各种型号作正确的调整，也是PT燃油泵正确工作的核心部件。

节流轴的不正确工作位置，会造成康明斯柴油机在各工况下不稳定的工作，调整节流轴可使康明斯柴油机获得合理的燃油压力曲线。

一种PT燃油泵的喷油行程有一个确定的值，康明斯柴油机通过一段时间使用后，由于各部件的磨损，喷油行程有所改变，应作正确的调整。如NTC-290型康明斯柴油机喷油行程为7.59+0.02mm。

5、部件损坏对功率的影响

（1）燃油泵的损坏会造成燃油压力降低，减少每循环供油量，康明斯柴油机的功率降低。

（2）脉冲膜片调压器的膜片损坏会造成压力不稳定，影响康明斯柴油机的正常工作。

（3）喷油器的烧裂会造成燃油泄漏，影响康明斯柴油机功率的发挥。

（4）电磁阀阀片的损坏会造成康明斯柴油机不能启动和关机。

（5）喷油凸轮、摇臂、推杆的磨损及损坏都会改变燃油系统的喷油压力、时间、行程，使康明斯柴油机发生更大的故障。