摘要：為達到嚴格的排放要求，康明斯發動機公司發展了一種新型的液壓驅動的可變噴油正時控制系統，稱為STC(Step Timing Control) 分步噴油正時控制系統。該系統與PT噴油器合為一體，稱為PT(D)——STC型噴油器(簡稱STC型噴油器。STC型PT噴油器與常規PT(D)噴油器相比，主要增加了液壓提前器及相關零件。STC型PT噴油器為分步正時控制噴油器。在起動和輕載工況下，采用“噴油提前正時方式”，即燃油在壓縮循環中更早噴射；而在中、重載工況下采用“常態正時方式”，即燃油在壓縮循環中更晚噴射。
一、噴油器的工作過程
PT燃油泵噴油器的原理如圖1所示。其功用除了噴射霧化燃油外，還要對燃油進行計量和加壓。由于噴油器的內腔與氣缸相通，因此它屬于開式噴油器。在驅動機構和回位彈簧的作用下，噴油器柱塞在噴油器體內作往復運動。柱塞往復移動一次便完成一個循環的進油、計量、升壓和噴油過程。
噴油器的工作過程如圖2所示。柱塞上行初期，柱塞上的環槽與上進油道接通時，來自PT燃油泵的燃油流入上進油道,通過環槽沿下進油道而流入環形槽,此時由于計量量孔仍被關閉，燃油不能流入泵體的錐形空腔，所以全部燃油只能通過回油量孔沿回油道流回燃油箱。當柱塞繼續上行，計量量孔被打開時，部分燃油則流入泵體下部的錐形空腔，而大部分燃油仍經回油量孔流回燃油箱。由于此時燃油壓力較低，噴孔直徑又很小，故燃油不會漏入燃燒室。當柱塞下行直至柱塞封閉計量量孔時，進油結束。此后柱塞繼續下行，錐形腔內油壓急劇升高，燃油在高達100MPa壓力作用下呈細霧狀噴入燃燒室。當柱塞下行至其錐形部分占據了泵體的整個錐形空腔時，噴油結束。此時，柱塞環槽上的臺階關閉進油道，油路中的燃油停止流動。
1、旁通階段
噴油器處于停止供油狀態，柱塞被壓在最低位置，柱塞中部細的部位把噴油器內部的進回油道勾通。這時燃油對噴油器進行冷卻，并排除油道中的氣體，發動機在作功和排氣沖程中噴油器柱塞一直處于這一狀態。
2、計量（量油）階段
當凸輪繼續旋轉到進氣沖程后不久，由于凸輪外型曲線的變化，柱塞在彈簧的作用下升起，先將進、回油道切斷，燃油旁通結束，量孔開始計量，燃油流至噴油器的油杯，此時由于油壓低，噴孔直徑小（≈0.17mm）而不會漏油。當柱塞上升到最高位置后，凸輪外型曲線保持平穩，柱塞處在最高位置直到進氣結束。在壓縮沖程中，在凸輪曲線的作用下，柱塞緩慢下行，直至接近封閉計量孔，計量結束。
3、 準備噴射階段
計量結束后，柱塞下行到一定的位置，下部的油杯及油道就產生了一定的壓力，使止回球閥落到球座上，關閉了進油道，柱塞繼續下行把油道與油杯分開，由于發動機轉速高、計量時間短，其油杯不會被燃油充滿，所以，這階段只是壓縮和部分地排除油杯中的氣體，為噴射作準備。
4、噴射階段
在發動機壓縮沖程接近終了時，凸輪外型曲線又有突然的變化，使柱塞快速下行，把油杯里的燃油以1056KG/CM的高壓，噴入汽缸內，在噴射的同時，柱塞中部細的部位又使進、回油道聯通，燃油又開始旁通，柱塞最后落到油杯上，噴油結束。
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圖1 康明斯柴油機PT噴油器原理圖 |
圖2 康明斯柴油機PT噴油器工作過程 |
二、噴油器的分類
PT噴油器分成法蘭型和圓簡型二種。法蘭型噴油器是用法蘭安裝在缸蓋上，每一個噴油器都配有進回輸油管;而圓桶型噴油器的進液與泵油安全通道都建在缸蓋或汽缸身體，且沒有安裝法蘭，它是靠安裝輪或銷釘壓在缸蓋上的，那樣既降低了因為管路毀壞或漏泄弓|起的常見故障，也使柴油發動機外觀設計布局簡易。圓桶型噴油器又可分成PT型、PTB型、PTC型、PTD型和PT-ECON型等。在其中.PT-ECON型噴油器用以對排氣管環境污染規定嚴的柴油發動機上。
1、法蘭式
該型號現在很少使用，實物如圖3所示。
2、圓柱式
（1）上止式：
使用于250KW-800KW等發電機組。調整方法為零間隙法（小扭矩法），實物如圖4所示。
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圖3 K-PTD法蘭式噴油器實物圖 |
圖4 PTD噴油器實物圖（上止式 |
（2）非上止式：使用于其它機型，調整方法為千分表法（行程法），實物如圖5所示。
（3）STC噴油器：使用于M600、G4、M11等發動機調整方法為零間隙法（大扭矩法90INLB），實物如圖6所示。PT（D）-STC噴油器工作原理如下：
STC型PT噴油器噴油提前角的提前是由STC控制閥輸送出的壓力潤滑油(壓力不低于10psi或69kPa)控制的。當壓力潤滑油充滿于提前器柱塞與柱塞套之間的空間時，相當于“液體挺柱”，提前器柱塞通過它，作用于提前器柱塞套，從而在相同的噴油凸輪轉角下，使噴油器柱塞下行，完成提前噴油。在常態正時方式下，STC控制閥關閉了壓力潤滑油輸出通道，提前器柱塞與柱塞套之間沒有壓力潤滑油，“液體挺柱”消失，在相同的噴油凸輪轉角下，提前器柱塞與柱塞套直接形成剛性接觸，噴油器柱塞恢復常態的下行，從而實現常態下的噴油正時。
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圖5 PTD噴油器實物圖（非上止式） |
圖6 帶STC噴油器實物圖（非上止式） |
● 燃油計量
——凸輪處于小基園位置；
——燃油從量孔流進噴油器；
——計量柱塞頂端關閉了泄油口；
——計量柱塞下端打開了計量口；
——燃油進入油杯；
——計量開始，凸輪仍然處于小基園；
——進入油杯的油量取決于燃油壓力和計量口打開的時間。
● 開始噴油
——凸輪處于從小基園轉向大基園的上升段位置；
——在凸輪作用下柱塞向下運動；
——計量柱塞下端關閉了計量口；
——油杯中燃油壓力高于氣缸壓力時開始噴油；
——計量柱塞頂端打開了泄油口；
——燃油從泄油口流出而冷卻噴油器，并維持油道的穩定壓力；
——噴油壓力達到20000psi。
● 噴油結束
——凸輪處于鼻尖位置；
——在凸輪作用下，噴油器柱塞壓入油杯；
——噴油器柱塞壓入油杯時，燃油噴孔被強制關閉，不產生二次噴射；
——噴油器準備下一次計量。
三、PT噴油器的優勢和特點
1、 PT噴油器的好處
（1）在噴油提前正時方式下工作時：
——改進在寒冷天氣下的怠速特性；
——減少在寒冷天氣下發動機冒白煙；
——改善輕載工況的燃油經濟性；
——減少噴油器積碳。
（2）在常態正時方式下工作時：
——控制氣缸最高爆發壓力；
——降低NOx（氮氧化物）的排放。
3、STC型PT噴油器的特點
——燃油壓力高達20000psi。
—— 燃油霧化優異，排放煙度小。
——性能標定方便，適應性好。
——可以選用車用調速器或全程調速器。
——取消了高壓油路，沒有二次噴射的問題。
——對于安裝調試的問題不敏感。
綜上所述，PT燃油供給系統循環供給油量的控制是通過PT泵的供油壓力和噴油器的噴油時間兩個因素匹配來實現的。
以上所有的數據均是基于柴油發電機組帶燃油泵、水泵、機油泵、空濾器和消聲器運轉時獲得的，但不帶有充電機、空壓機、風扇、選用設備和驅動件。
以上所有的數據都是基于ISO 3046標準參考的條件—海拔110m（361ft），大氣壓力100kPa（29.53inHg），進氣溫度25℃ (77°F)，相對濕度30%，使用標準No.2號柴油或符合ASTM D975的柴油。
