摘要：为达到严格的排放要求，康明斯发动机公司发展了一种新型的液压驱动的可变喷油正时控制系统，称为STC(Step Timing Control) 分步喷油正时控制系统。该系统与PT喷油器合为一体，称为PT(D)——STC型喷油器(简称STC型喷油器。STC型PT喷油器与常规PT(D)喷油器相比，主要增加了液压提前器及相关零件。STC型PT喷油器为分步正时控制喷油器。在起动和轻载工况下，采用“喷油提前正时方式”，即燃油在压缩循环中更早喷射；而在中、重载工况下采用“常态正时方式”，即燃油在压缩循环中更晚喷射。
一、喷油器的工作过程
PT燃油泵喷油器的原理如图1所示。其功用除了喷射雾化燃油外，还要对燃油进行计量和加压。由于喷油器的内腔与气缸相通，因此它属于开式喷油器。在驱动机构和回位弹簧的作用下，喷油器柱塞在喷油器体内作往复运动。柱塞往复移动一次便完成一个循环的进油、计量、升压和喷油过程。
喷油器的工作过程如图2所示。柱塞上行初期，柱塞上的环槽与上进油道接通时，来自PT燃油泵的燃油流入上进油道,通过环槽沿下进油道而流入环形槽,此时由于计量量孔仍被关闭，燃油不能流入泵体的锥形空腔，所以全部燃油只能通过回油量孔沿回油道流回燃油箱。当柱塞继续上行，计量量孔被打开时，部分燃油则流入泵体下部的锥形空腔，而大部分燃油仍经回油量孔流回燃油箱。由于此时燃油压力较低，喷孔直径又很小，故燃油不会漏入燃烧室。当柱塞下行直至柱塞封闭计量量孔时，进油结束。此后柱塞继续下行，锥形腔内油压急剧升高，燃油在高达100MPa压力作用下呈细雾状喷入燃烧室。当柱塞下行至其锥形部分占据了泵体的整个锥形空腔时，喷油结束。此时，柱塞环槽上的台阶关闭进油道，油路中的燃油停止流动。
1、旁通阶段
喷油器处于停止供油状态，柱塞被压在最低位置，柱塞中部细的部位把喷油器内部的进回油道勾通。这时燃油对喷油器进行冷却，并排除油道中的气体，发动机在作功和排气冲程中喷油器柱塞一直处于这一状态。
2、计量（量油）阶段
当凸轮继续旋转到进气冲程后不久，由于凸轮外型曲线的变化，柱塞在弹簧的作用下升起，先将进、回油道切断，燃油旁通结束，量孔开始计量，燃油流至喷油器的油杯，此时由于油压低，喷孔直径小（≈0.17mm）而不会漏油。当柱塞上升到最高位置后，凸轮外型曲线保持平稳，柱塞处在最高位置直到进气结束。在压缩冲程中，在凸轮曲线的作用下，柱塞缓慢下行，直至接近封闭计量孔，计量结束。
3、 准备喷射阶段
计量结束后，柱塞下行到一定的位置，下部的油杯及油道就产生了一定的压力，使止回球阀落到球座上，关闭了进油道，柱塞继续下行把油道与油杯分开，由于发动机转速高、计量时间短，其油杯不会被燃油充满，所以，这阶段只是压缩和部分地排除油杯中的气体，为喷射作准备。
4、喷射阶段
在发动机压缩冲程接近终了时，凸轮外型曲线又有突然的变化，使柱塞快速下行，把油杯里的燃油以1056KG/CM的高压，喷入汽缸内，在喷射的同时，柱塞中部细的部位又使进、回油道联通，燃油又开始旁通，柱塞最后落到油杯上，喷油结束。
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图1 康明斯柴油机PT喷油器原理图 |
图2 康明斯柴油机PT喷油器工作过程 |
二、喷油器的分类
PT喷油器分成法兰型和圆简型二种。法兰型喷油器是用法兰安装在缸盖上，每一个喷油器都配有进回输油管;而圆桶型喷油器的进液与泵油安全通道都建在缸盖或汽缸身体，且沒有安装法兰，它是靠安装轮或销钉压在缸盖上的，那样既降低了因为管路毁坏或漏泄弓|起的常见故障，也使柴油发动机外观设计布局简易。圆桶型喷油器又可分成PT型、PTB型、PTC型、PTD型和PT-ECON型等。在其中.PT-ECON型喷油器用以对排气管环境污染规定严的柴油发动机上。
1、法兰式
该型号现在很少使用，实物如图3所示。
2、圆柱式
（1）上止式：
使用于250KW-800KW等发电机组。调整方法为零间隙法（小扭矩法），实物如图4所示。
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图3 K-PTD法兰式喷油器实物图 |
图4 PTD喷油器实物图（上止式 |
（2）非上止式：使用于其它机型，调整方法为千分表法（行程法），实物如图5所示。
（3）STC喷油器：使用于M600、G4、M11等发动机调整方法为零间隙法（大扭矩法90INLB），实物如图6所示。PT（D）-STC喷油器工作原理如下：
STC型PT喷油器喷油提前角的提前是由STC控制阀输送出的压力润滑油(压力不低于10psi或69kPa)控制的。当压力润滑油充满于提前器柱塞与柱塞套之间的空间时，相当于“液体挺柱”，提前器柱塞通过它，作用于提前器柱塞套，从而在相同的喷油凸轮转角下，使喷油器柱塞下行，完成提前喷油。在常态正时方式下，STC控制阀关闭了压力润滑油输出通道，提前器柱塞与柱塞套之间没有压力润滑油，“液体挺柱”消失，在相同的喷油凸轮转角下，提前器柱塞与柱塞套直接形成刚性接触，喷油器柱塞恢复常态的下行，从而实现常态下的喷油正时。
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图5 PTD喷油器实物图（非上止式） |
图6 带STC喷油器实物图（非上止式） |
● 燃油计量
——凸轮处于小基园位置；
——燃油从量孔流进喷油器；
——计量柱塞顶端关闭了泄油口；
——计量柱塞下端打开了计量口；
——燃油进入油杯；
——计量开始，凸轮仍然处于小基园；
——进入油杯的油量取决于燃油压力和计量口打开的时间。
● 开始喷油
——凸轮处于从小基园转向大基园的上升段位置；
——在凸轮作用下柱塞向下运动；
——计量柱塞下端关闭了计量口；
——油杯中燃油压力高于气缸压力时开始喷油；
——计量柱塞顶端打开了泄油口；
——燃油从泄油口流出而冷却喷油器，并维持油道的稳定压力；
——喷油压力达到20000psi。
● 喷油结束
——凸轮处于鼻尖位置；
——在凸轮作用下，喷油器柱塞压入油杯；
——喷油器柱塞压入油杯时，燃油喷孔被强制关闭，不产生二次喷射；
——喷油器准备下一次计量。
三、PT喷油器的优势和特点
1、 PT喷油器的好处
（1）在喷油提前正时方式下工作时：
——改进在寒冷天气下的怠速特性；
——减少在寒冷天气下发动机冒白烟；
——改善轻载工况的燃油经济性；
——减少喷油器积碳。
（2）在常态正时方式下工作时：
——控制气缸最高爆发压力；
——降低NOx（氮氧化物）的排放。
3、STC型PT喷油器的特点
——燃油压力高达20000psi。
—— 燃油雾化优异，排放烟度小。
——性能标定方便，适应性好。
——可以选用车用调速器或全程调速器。
——取消了高压油路，没有二次喷射的问题。
——对于安装调试的问题不敏感。
综上所述，PT燃油供给系统循环供给油量的控制是通过PT泵的供油压力和喷油器的喷油时间两个因素匹配来实现的。
以上所有的数据均是基于柴油发电机组带燃油泵、水泵、机油泵、空滤器和消声器运转时获得的，但不带有充电机、空压机、风扇、选用设备和驱动件。
以上所有的数据都是基于ISO 3046标准参考的条件—海拔110m（361ft），大气压力100kPa（29.53inHg），进气温度25℃ (77°F)，相对湿度30%，使用标准No.2号柴油或符合ASTM D975的柴油。
