摘要：PT燃油泵与柱塞泵相比较而言，无论在结构上还是在工作原理上显然完全不同。PT就是Pressure-Time的英文缩写，即以压力与时间的变化来调节供油量，以满足柴油发电机各工况的要求。实事求是的说，康明斯PT喷油泵技术对柴油发电机市场绝对是九十年代进步的关键所在，其先进之处无非体现在两个地方，其一是PT喷油泵技术提高喷油器的进油压力和缩短供油量时间；其二是PT喷油泵技术的研发对供油量的控制带来本质改变，提高了发电机组众多的性能收益。本文系统阐述康明斯PT泵的主要特点、与柱塞式高压油泵的优劣对比、PT燃油系统的优点及存在的缺点，为柴油发电机组的燃油系统选型与维护提供技术参考。
一、康明斯PT泵主要特点
PT燃油泵系统的设计理念与传统柱塞泵截然不同，其核心在于将供油量调节与高压喷射功能分离，由PT泵完成供油量调节和低压输油，由PT喷油器完成高压喷射和定时喷射。其PT泵实物图如图1、图2所示。
1. 操纵简便，油泵磨损可由旁通油量自动补偿
（1）当PT泵内部运动部件（如齿轮、衬套）发生轻微磨损时，供油量不会立即下降，可通过减小旁通油量来补偿泄漏量，使供油量保持稳定，从而延长了检修周期。PT泵的供油量由齿轮泵输油量与旁通油量之差决定——当齿轮磨损导致输油量下降时，可通过调整旁通阀的开度减小旁通量，维持净供油量不变。
（2）这一自动补偿特性是PT泵与传统柱塞泵的重要区别——柱塞泵磨损后必须更换柱塞偶件才能恢复供油量，无法通过外部调整进行补偿，而PT泵可在不拆解泵体的前提下通过外部调节螺钉完成供油量补偿，极大减少了维修次数和停机时间。
（3）旁通油量的调整需在专用PT试验台上进行，通过测量各工况下的供油量确定最佳调整量。调整后应记录调整参数，以便下次维护时参考。自动补偿的有效范围受旁通阀调节行程限制，当磨损量超出补偿范围后，仍需拆修泵体更换磨损部件。
2. 大量回油保证喷油器冷却和润滑
（1）系统中的输油量仅有20%左右供燃烧，其余油量供喷油器冷却用，保证喷油器在高温条件下正常而良好的工作。PT喷油器安装在气缸盖上，其下端直接暴露于燃烧室内的高温燃气环境中（燃烧室温度可达2000～2500K），若不采取冷却措施，喷油器温度将急剧升高，导致针阀偶件过热咬死、调压弹簧退火失效。
（2）大量低温燃油（约80%的供油量）流经喷油器内部油道，带走喷油器体、柱塞和针阀的热量后回流至油箱，使喷油器的温度始终保持在可接受范围内（通常不超过150℃）。同时，回油还能将油路中的气泡带走，防止气泡进入喷油器高压腔影响喷射精度和造成穴蚀损坏。回油流速较高，具有较强的自洁能力，能防止微小杂质在喷油器内沉积。
（3）回油系统还设有回油管路上的节流装置，以保持PT泵出口至喷油器之间的油路有一定背压，防止各缸喷油器因管路长度差异造成供油量偏差。回油管的管径设计应保证回油通畅，不得有弯折或缩径现象。
3. 低压供油与高压喷射分离
（1）PT燃油泵的油量调节是在燃油泵中进行，而产生高压和定时喷射则是在喷油器中完成。因此，PT燃油泵是一个低压输油泵（出口压力约为0.8～1.2MPa），取消了高压油管，从而可以大大提高喷油压力（可达103.6MPa，即约15000psi）。而传统柱塞泵受高压油管承压能力和压力波动的限制，喷油压力通常为20～35MPa。
（2）由于取消了高压油管，PT燃油系统彻底消除了传统柱塞泵系统中高压油管压力波动的困扰——二次喷射、压力波反射导致的不规则喷射等故障不再发生，也避免了高压油管破裂导致的燃油泄漏和火灾风险。高压油管的取消还使发动机顶部的结构更加简洁，减少了管路布置的难度和故障点。
（3）低压供油使PT泵的工作环境大为改善，泵体内部零件的磨损速度降低，密封件寿命延长。同时，低压输油管路的安全风险也显著低于高压油管，便于日常检查和维护。
4. 结构紧凑，供油均匀性稳定
（1）由于油量的调节是在燃油泵中进行的，取消了供油调节杆至各喷油器之间的连接传动机构，使得结构布置较紧凑，各缸供油量的均匀性比较稳定，易于调整。柱塞泵系统需要通过调节叉或齿条驱动各缸柱塞转动，机构复杂、易磨损，且调整工作量大。
（2）各缸供油量由PT泵出口的油道和喷油器进油量孔（计量孔）共同决定，不依赖各缸单独调整，因此各缸供油量偏差较小（通常可控制在±2%以内）。各缸供油量的一致性从设计上得到了保证，不受长期使用磨损的影响。
（3）PT泵的油道布置采用环形分配方式，各缸喷油器从公共油道取油，油道截面和油道长度的设计保证了各缸供油压力的均衡性。即使在发动机转速变化时，各缸供油压力差也在允许范围内（不超过±1%）。
5. 结构简单、使用可靠、适用范围广
（1）PT燃油系统结构简单、使用可靠、适用范围广、维修方便、体积小、质量轻。PT燃油系统取消了传统柱塞泵中每缸一套的柱塞偶件、出油阀偶件和高压油管，大大减少了零部件数量和重量。一台12缸柴油机的PT燃油系统零件数量仅为柱塞泵系统的1/3左右。
（2）PT燃油系统适用于从4缸到16缸的各种缸数的柴油机，功率覆盖范围从数十千瓦到数千千瓦，具有极广的适用范围。无论是自然吸气还是涡轮增压中冷机型，PT燃油系统均能通过配置不同规格的AFC控制器和调速器进行匹配。
（3）PT泵的安装和拆卸较为方便，不涉及复杂的正时调整（喷油正时由凸轮轴决定），大大减少了维修工时和对维修人员的技术要求。
6. 精密偶件数量少，可靠性高
（1）在整个系统中，PT喷油器的精密配合部位为柱塞与套筒、针阀与阀体两对精密偶件，而柱塞泵系统需要每缸一对柱塞偶件和一对出油阀偶件（以6缸机为例共12对精密偶件），PT系统仅需6对（6台喷油器每台含柱塞偶件和针阀偶件各一对，共12对，但取消了出油阀偶件，因此精密偶件的类型和加工难度有所简化）。精密偶件数量的减少意味着制造成本的降低和可靠性的提高——偶件越少，潜在的故障点越少，维护工作量越小。
（2）精密偶件的减少还意味着燃油系统对燃油清洁度的敏感度降低。虽然PT喷油器依然要求使用清洁燃油，但出油阀偶件的取消消除了因出油阀磨损导致的供油定时漂移和滴油故障。
PT燃油泵其强大的特点使其在康明斯发电机组的生产中的运用越来越广泛，所发挥的作用也越来越大，已然成为无法取代的一种泵产品。
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图1 康明斯PT柴油泵实物后视图 |
图2 康明斯PT喷油泵实物侧视图 |
二、PT泵与柱塞式高压油泵的优劣对比
PT燃油系统与传统柱塞式高压油泵系统在结构原理、供油方式、压力特性等方面存在本质差异。其中，柱塞式喷油泵外形和结构如图3、图4所示。
1. 功能分离与集成设计的不同
（1）在柱塞式燃油系统中，柴油产生高压、定时喷射以及供油量调节等均在喷油泵中进行；而在PT燃油系统中，供油量调节在PT燃油泵中进行，而柴油产生高压和定时喷射由PT喷油器及其驱动机构来完成。柱塞泵系统将供油量调节、高压产生和定时喷射三大功能集成于喷油泵一体，结构高度集中但各缸供油量调节机构复杂。
（2）安装PT泵时也无需调整喷油定时——喷油定时由配气凸轮轴上的喷射凸轮决定，PT泵仅负责将低压燃油输送到各缸喷油器，不参与喷油正时的控制。这一设计显著简化了安装和调试工作，消除了因喷油泵与发动机之间的传动误差导致的喷油定时偏差。
（3）PT系统的功能分离设计使得各部件分工明确、结构简化——PT泵负责供油量调节，喷油器负责高压喷射，凸轮轴负责定时控制。单一故障不会导致整个系统失效，便于故障定位和维修。
2. 工作压力与压力波动特性
（1）PT泵是在较低压力下工作的，其出口压力约为0.8～1.2MPa，并取消了高压油管，不存在因柱塞油泵高压系统的压力波动所产生的各种故障（如高压油管胀裂、接头渗漏、二次喷射等）。这样，PT燃油系统可以实现很高的喷射压力（喷油器内产生的高压可达103.6MPa），使喷雾质量和高速性能得以改善。
（2）柱塞泵系统的高压油管中存在着复杂的压力波传播和反射现象，在发动机高速运转时可能产生二次喷射（喷油器针阀在非指令时刻再次开启）或不规则喷射，影响燃烧过程。PT系统取消高压油管后，这些与压力波相关的问题不复存在。
（3）PT系统消除了高压漏油的弊病——柱塞泵高压油管接头（锥面密封）在长期使用后易因振动而松动或密封面损伤，产生高压燃油渗漏，PT系统采用低压管路，密封可靠性更高，泄漏风险大为降低。
3. 燃油利用率与冷却润滑方式
（1）在柱塞式燃油系统中，从喷油泵以高压形式送到喷油器的柴油几乎全部喷射，只有微量柴油从喷油器中泄漏；而在PT燃油供给系统中，从PT喷油器喷射的柴油只占PT泵供油量的20%左右，绝大部分（80%左右）柴油经PT喷油器回流。这部分柴油可对PT喷油器进行冷却和润滑，并把可能存在与油路中的气泡带走。
（2）回流的燃油还可以把喷油器中的热量带回浮子油箱，在气温比较低时，可起到加热油箱中燃油的作用——回油中携带的热量使油箱温度升高，有利于低温启动时燃油的流动性改善。低温环境下，回油加热效果明显，可防止柴油在油箱中析蜡堵塞滤清器。
（3）虽然PT系统有80%的燃油回流未参与燃烧，看起来燃油循环量较大，但实际上回油的能量（热能）得到了利用（加热油箱和喷油器冷却），且回油并未造成燃油浪费——回油最终仍返回油箱并再次被泵出，循环利用，仅因温度升高略有蒸发损失。
4. 磨损补偿能力
（1）由于PT泵的调速器及供油量均匀性靠油压调节，因此在磨损到一定的程度内可以通过减小旁通油量来自动补偿漏油量，使PT泵的供油量不致下降，从而减少检修的次数。这一自动补偿特性使PT泵的维修间隔时间远长于柱塞泵——柱塞泵的柱塞偶件磨损后必须更换，而PT泵在正常磨损范围内无需拆修泵体。
（2）PT泵的自动补偿能力来自于其液压调节系统的设计特性——供油量由齿轮泵输油量与旁通阀泄油量的差值决定，调节旁通阀的开度即可补偿齿轮泵因磨损导致的输油量下降。这种补偿方式无需更换任何零件，仅通过外部调节即可实现。
（3）自动补偿的有效范围有限，当磨损量超出补偿极限后，供油量将无法维持正常值，此时需要拆修或更换PT泵内部磨损部件。定期监测供油量变化趋势，可提前预判补偿极限的到来，安排计划性维修。
5. 供油均匀性的调整方式
（1）在PT燃油系统中，所有PT喷油器的供油均由一个PT泵完成，而且PT喷油器可单独更换，因此不必像柱塞泵那样在试验台上进行供油均匀性调整。PT喷油器是独立的单元，更换后无需调整各缸供油量，因为各缸供油量由PT泵供油压力和喷油器计量孔尺寸共同决定，新喷油器的计量孔尺寸与原喷油器一致，供油量偏差在允许范围内。
（2）柱塞泵系统在更换柱塞偶件或大修后，必须在专用试验台上对各缸供油量进行调整，确保各缸供油量偏差不超过±3%，这一调整过程耗时较长且需要专业设备和经验。PT系统的喷油器更换即插即用，不需要复杂的调整过程。
（3）PT喷油器的计量孔尺寸在出厂时已精确加工，喷油器总成更换后无需重新标定。但需注意更换的喷油器必须是同一型号、同一规格的产品，不同型号的喷油器计量孔尺寸不同，不能混用。
6. 结构复杂性与精密偶件数量
（1）PT燃油系统结构紧凑，管路布置简单，整个系统中只有喷油器有精密偶件（柱塞/套筒和针阀/阀体两对），精密偶件数比柱塞泵燃油系统大为减少，这一优点在气缸数较多的柴油发电机上更为明显。以12缸柴油机为例，柱塞泵系统需要12套柱塞偶件和12套出油阀偶件（共24对精密偶件），PT系统仅需12套喷油器偶件（共24对偶件，但取消了出油阀偶件，偶件加工难度和类型减少）。
（2）精密偶件数量的减少降低了制造成本和故障概率。精密偶件的加工需要高精度设备和严格质量控制，数量越多，制造成本越高，且任一偶件失效都可能导致该缸工作异常。PT系统取消出油阀偶件后，故障点显著减少。
（3）PT喷油器的结构相对柱塞泵的柱塞偶件更为复杂，单个喷油器集柱塞偶件和针阀偶件于一体，但其总成更换方便，故障处理快捷。
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图3 柱塞式喷油泵三维图 |
图4 柴油机喷油泵结构示意图 |
三、PT燃油系统的优点
综合以上分析，PT燃油系统相对于传统柱塞式燃油系统具有以下显著优点：
1. 喷油正时不需调整
（1）喷油正时由配气凸轮轴决定，安装PT泵时无需调整喷油正时。喷射凸轮直接驱动PT喷油器柱塞产生高压油，喷油始点由凸轮相位唯一确定，不受PT泵安装角度的影响。在柱塞泵系统中，喷油泵与发动机之间的传动联轴器存在一定间隙和安装误差，需要进行喷油正时的精细调整，PT系统则无此必要。
（2）这一特点大幅简化了安装和维修工作，消除了因喷油正时调整不准确导致的功率下降和燃烧粗暴等问题。
2. 结构紧凑，精密偶件少
（1）PT燃油系统结构紧凑，整个系统中只有喷油器中有精密偶件，精密偶件数较采用柱塞式喷油泵的燃油系统大为减少（取消了每缸的出油阀偶件），提高了可靠性，降低了制造成本。
（2）系统结构简化还带来了更少的密封面和接头，降低了泄漏风险，提高了整体可靠性。管路布置简洁，发动机顶部空间更加宽敞，有利于其他零部件的布置和维修操作。
3. 高压喷射与无高压油管
（1）由于高压只在喷油器中产生，PT泵以较低的压力工作（出口压力约为0.8～1.2MPa），没有高压油管也没有高压接头，消除了压力波动的问题。它可以采用很高的喷油压力，燃油雾化质量好，而且也不存在高压漏油的问题。
（2）PT喷油器的喷油压力可高达103.6MPa，远高于传统柱塞泵系统的20～35MPa，使燃油雾化细度更好（雾化颗粒直径可达5～10μm），燃烧更充分，燃油经济性和排放性能得到显著改善。
4. 磨损自动补偿
（1）由于PT燃油系统是利用油压调节的，在油泵磨损时，具有自动补偿的能力，供油量不会下降，不用重新调整。这一特性大大延长了PT泵的检修周期，减少了停机维护时间，提高了发电机组的可用率。
（2）自动补偿能力使PT泵的使用寿命大为延长，在规范维护条件下，PT泵的正常使用周期通常可达8000～10000小时，远长于柱塞泵的3000～5000小时的检修间隔。
5. 喷油器冷却与回油加热
（1）有相当数量的燃油（约80%）经过喷油器回流，可对喷油器进行冷却和润滑，并把可能存在于油路中的气泡带走。回流的燃油带着喷油器的热量直接流回浮子油箱，在冬季还可以起到加热油箱中燃油的作用，改善低温启动性能。
（2）喷油器的冷却效果显著延长了喷油器的使用寿命，在高温高负荷工况下尤为关键。回油加热功能在寒冷地区冬季运行时能有效防止燃油析蜡，减少燃油滤清器堵塞风险。
6. 喷油器独立更换
（1）喷油器可单独更换，因此不必像柱塞泵那样需在试验台上进行供油均匀性的调整。更换喷油器后即可直接使用，大大简化了维修操作，减少了维修工时和对专业设备的依赖。
（2）喷油器独立更换的特点使现场应急维修成为可能——当某一缸喷油器出现故障时，只需更换该缸喷油器即可恢复正常运行，无需对整个燃油系统进行调整。
四、PT燃油系统存在的缺点
尽管PT燃油系统具有上述诸多优点，但也存在一些不可忽视的缺点，在实际使用中需要充分认识和应对：
1. 结构仍然较为复杂
（1）康明斯NH、NTA855及KTA19、KTA38、KTA50系列柴油发电机上采用的PT泵，由于除了PTG调速器外还装有MVS调速器，增压机型还装有AFC控制器，故结构上仍比较复杂。PTG调速器控制怠速和额定转速，MVS调速器提供全程调速特性，AFC控制器根据增压压力调节供油量以防止增压柴油机冒黑烟。
（2）多级调速器和控制器的组合使PT泵的内部结构较为复杂，对维修人员的技能要求较高。各调速器和控制器的协同工作需要精确调整和匹配，任何一个部件的调整不当都可能导致发动机性能下降或运行不稳。
（3）PT泵的复杂结构意味着维修时需要更多的专用工具和更深入的技术知识，普通维修人员需要经过专门培训才能胜任PT泵的检修工作。
2. 喷油器调整要求高
（1）PT燃油系统的喷油器由于采用转矩调整法调整，如调整不当时可能引起燃油雾化不良、排气严重冒黑烟和功率下降，有时甚至可能将喷嘴压坏，导致喷油器油嘴脱落。PT喷油器的调整需要使用专用扭矩扳手，按规定的扭矩（通常为30～35N·m，具体值视机型而定）拧紧喷油器压紧螺母。
（2）过紧会损坏喷油器体或压坏喷油嘴，过松则导致漏气和喷油正时偏差。调整不当是PT喷油器最常见的故障原因之一。喷油器的压紧力直接影响喷油器体与气缸盖之间的密封性以及喷油器柱塞的驱动机构间隙，必须精确控制。
（3）喷油器的调整还涉及柱塞升程的检查——柱塞升程决定了喷油器的供油量和喷油速率，升程不足会导致供油量减少、功率下降，升程过大则可能使柱塞与喷油器体发生机械干涉。柱塞升程的检查需要使用专用千分表和测量工具。
3. 专用试验台调试
（1）PT泵需在专用的PT燃油泵试验台上进行调试，使用中仍感不便。PT泵的调试需要专用的PT试验台（如PTS301型），该试验台能够模拟发动机在各种工况下的供油需求，测量PT泵的供油量、调速器特性和AFC控制器的响应。
（2）由于专用试验台数量有限且操作技术要求较高，PT泵的调试在基层维修单位中仍存在一定的困难。不具备专用试验台的维修单位需将PT泵送至专业维修站进行调试，增加了维修周期和成本。
（3）PT试验台的调试操作涉及多个参数的测量和调整，包括PT泵供油量、调速器转速设定、AFC控制器起始点和斜率等，需要操作人员具备丰富的经验和熟练的操作技巧。
结语
康明斯PT燃油泵系统以其独特的设计理念和显著的技术优势，在柴油发电机组市场中占据了重要地位。PT泵将供油量调节与高压喷射功能分离，采用低压供油（0.8～1.2MPa）、高压喷射（喷油器内可达103.6MPa）的技术路线，取消了高压油管和每缸的柱塞偶件，实现了喷油压力的突破性提高和系统结构的显著简化。PT燃油系统具有供油量自动补偿、喷油器独立更换、结构紧凑、雾化质量好等优点，同时也存在结构复杂（多级调速器和AFC控制器）、喷油器调整要求高（需专用扭矩工具）和调试依赖专用试验台等缺点。在实际应用和维护中，应充分理解PT泵的工作原理和技术特点，严格执行喷油器的转矩调整规范，并在专用试验台上完成PT泵的调试，以充分发挥PT燃油系统的性能优势，保障柴油发电机组的可靠运行。
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