柴油發(fā)電機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
柴油發(fā)電機(jī)組是主、備用電源的重要組成部分。依據(jù)對(duì)環(huán)境、占地面積的考慮，越來(lái)越趨向使用綠色環(huán)保、高能量密度的柴油發(fā)電機(jī)組。由于柴油發(fā)電機(jī)組的心臟是柴油發(fā)電機(jī)，而柴油發(fā)電機(jī)的心臟是燃油噴射系統(tǒng)，因此燃油噴射系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)直接影響了柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)。本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)介紹柴油發(fā)電機(jī)組燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
一、燃油噴射系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展
1、第一代為位置控制式燃油噴射系統(tǒng)（20世紀(jì)70年代得到發(fā)展和應(yīng)用）
這種燃油噴射系統(tǒng)在傳統(tǒng)的機(jī)械燃油噴射系統(tǒng)基礎(chǔ)上，用電子控制單元對(duì)油門齒條（拉桿）的位置實(shí)施電控。柴油發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)幾乎不需改動(dòng)，不能改變傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)固有的噴射特性，也很難大幅度提高噴射壓力，因此控制的自由度小，控制的精度差。位置控制式噴油主要是在直列泵和分配泵上進(jìn)行改進(jìn)。
2、第二代為時(shí)間控制式燃油噴射系統(tǒng)（20世紀(jì)80年代得到發(fā)展和應(yīng)用)
這種系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)噴油量控制又可以實(shí)現(xiàn)噴油時(shí)間控制，因此控制自由度更大。但這種系統(tǒng)噴油壓力依舊取決于凸輪軸，而且很難實(shí)現(xiàn)多次噴射，不利于降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和排放。時(shí)間控制器噴油系統(tǒng)主要使用直列泵、分配泵、單體泵、pt泵、泵噴嘴等輸油泵。
3、第三代為高壓共軌（在20世紀(jì) 90年代得到發(fā)展和應(yīng)用）
高壓共軌技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)燃油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)高壓油泵、共軌腔、壓力傳感器、噴油器和 e c u組成閉環(huán)系統(tǒng)。噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開，可以柔性地控制噴油量、噴油正時(shí)、噴油時(shí)間和噴油壓力。
表1燃油噴射系統(tǒng)分類
噴油量
噴油正時(shí)
噴油時(shí)間和噴油壓力
位置控制式
齒條位置控制
凸輪軸
凸輪軸
時(shí)間控制式
噴油器
噴油器
凸輪軸
高壓共軌
噴油器
噴油器
與凸輪軸無(wú)關(guān)；壓力可調(diào)
燃油系統(tǒng)流程圖
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了比較成熟的產(chǎn)品，如fiat 集團(tuán)的unijet系統(tǒng)、電裝公司的ecd-u2系統(tǒng)和博世公司的cr系統(tǒng)等。其中，博世公司用壓電石英作為執(zhí)行器代替高速電磁閥，噴射壓力已經(jīng)高達(dá)180mpa，針閥運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到1.3 m/s，預(yù)噴射油量可控制在1mm3之內(nèi)。在控制策略上，以經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的開環(huán)控制和閉環(huán)控制在電控高壓共軌系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)對(duì)電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的研究起步較晚，目前正處于研制階段。其中天津大學(xué)研制的fircri高壓共軌系統(tǒng)正處于硬件在環(huán)仿真和實(shí)機(jī)測(cè)試階段，上海交通大學(xué)開發(fā)的gd-1型高壓共軌工大學(xué)、 華中理工大學(xué)等也正在開發(fā)自己的高壓共軌系統(tǒng)，無(wú)錫威孚集團(tuán)與博世公司已經(jīng)聯(lián)合組建了無(wú)錫博世汽車柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)股份有限公司，開始了高壓共軌系統(tǒng)的生產(chǎn)。在控制策略上，目前國(guó)內(nèi)主要采用經(jīng)典pid控制方法，這種方法原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性好，但存在需要在不同工況下反復(fù)調(diào)節(jié)和不能在線調(diào)節(jié)等缺點(diǎn)。
高壓共軌系統(tǒng)部件組成圖
三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的應(yīng)用使柴油發(fā)電機(jī)的排放、噪聲及燃燒性能都得到了很大改善，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，大大增強(qiáng)了柴油發(fā)電機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著電子技術(shù)、材料技術(shù)以及控制理論等的不斷發(fā)展，該技術(shù)還具有很大的發(fā)展?jié)摿?，進(jìn)一步的研究主要體現(xiàn)以下趨勢(shì)：
1、開發(fā)最新技術(shù)
設(shè)計(jì)開發(fā)新的執(zhí)行器，以及通過(guò)對(duì)高壓油泵、噴嘴材料和加工過(guò)程的改進(jìn)進(jìn)一步提高燃油噴射壓力及其精確性，使燃燒更為充分。
2、改進(jìn)控制策略
通過(guò)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制等控制理論的研究，將模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于非線性的滑?？刂?、基于辨識(shí)模型的自適應(yīng)控制等運(yùn)用到電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)中，改進(jìn)其控制策略。
3、研究新的噴油規(guī)律
柴油發(fā)電機(jī)尾氣已經(jīng)成為大氣的主要污染源之一。因此，世界各國(guó)都在積極探索新方法和采取有效的技術(shù)措施主動(dòng)減少和控制污染物的排放，歐洲已經(jīng)制訂出嚴(yán)格的歐v、歐vi排放法規(guī)，2013年開始實(shí)施了歐vi排放法規(guī)。 因此，必須不斷研究滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)的噴油規(guī)律，進(jìn)一步降低柴油發(fā)電機(jī)的排放。
4、燃油噴射系統(tǒng)的數(shù)值模擬技術(shù)
通過(guò)仿真軟件建立電控高壓共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)值模型，分析燃油的噴射過(guò)程及系統(tǒng)參數(shù)對(duì)燃油噴射特性的影響，為燃油系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、故障分析提供理論依據(jù)，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。
5、解決共軌壓力的微小波動(dòng)造成的噴油量不均勻問(wèn)題
高壓共軌系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力穩(wěn)定性直接影響系統(tǒng)理想噴油規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，因此，對(duì)高壓共軌系統(tǒng)壓力波動(dòng)性的研究已經(jīng)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)之一。

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