柴油機共軌電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展方向
發(fā)布時間：2023-10-07 點擊：165
柴油發(fā)電機共軌電控燃油噴射系統(tǒng)利用先進的電子技術(shù)、高頻高速電磁閥技術(shù)，能夠自由控制噴油量、噴油壓力、噴油正時和噴油頻率，目前正迅速發(fā)展。康明斯公司在本文簡要介紹康明斯發(fā)電機組燃油系統(tǒng)的發(fā)展過程、基本原理和類型，并闡述共軌系統(tǒng)的優(yōu)點及發(fā)展方向。
一、共軌電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展歷程
20世紀(jì)，柴油發(fā)電機技術(shù)發(fā)展史上經(jīng)歷了三次重大的飛躍：機械式燃油系統(tǒng)、中冷增壓和電控噴射。在20世紀(jì)60年代后期，瑞士的hiher教授研制了柴油發(fā)電機共軌電控系統(tǒng)的“原型”，其后以瑞士工業(yè)大學(xué)的ganser教授為中心對共軌電控系統(tǒng)進行了一系列的研究。從20世紀(jì)70年代開始，鑒于柴油發(fā)電機有害氣體排放嚴(yán)重污染自然環(huán)境、石油資源的有限開采和利用，人們主動而有效地利用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)和控制理論推動柴油發(fā)電機燃油噴射技術(shù)的發(fā)展。1995年末，日本電裝公司將ecd-u2型共軌電控系統(tǒng)成功的應(yīng)用于載柴油發(fā)電機上并批量生產(chǎn)，從此開始了柴油發(fā)電機共軌電控燃油噴射系統(tǒng)的新時代，隨后，德國的博世公司、美國的康明斯公司、瑞典的沃爾沃公司、意大利的fiat公司和日本五十鈴公司等相繼將自行開發(fā)。
正是由于共軌電控燃油噴射技術(shù)具有很多優(yōu)點，所以該技術(shù)一經(jīng)問世，就得到世界上大多數(shù)柴油發(fā)電機制造廠商的青睞，其中，高壓共軌系統(tǒng)被認(rèn)為是20世紀(jì)內(nèi)燃機技術(shù)的三大突破之一。現(xiàn)在國內(nèi)外許多內(nèi)燃機專家學(xué)者都在致力于該項新技術(shù)的研究，并著手開發(fā)新一代的高壓共軌系統(tǒng)產(chǎn)品及其與之配套的產(chǎn)品。目前，這一項技術(shù)的發(fā)展方向有：
1.可靠保證高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封性；
2 ·盡量降低高壓共軌系統(tǒng)中共軌壓力的微小波動所造成的噴油量不均勻；
3 ·進一步優(yōu)化高壓共軌系統(tǒng)三維控制數(shù)據(jù)；
4 ·解決微結(jié)構(gòu)、高頻響電磁開關(guān)閥涉及與制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)。
柴油機電控燃油技術(shù)系統(tǒng)圖
二、共軌電控燃油噴射技術(shù)的原理
現(xiàn)代電控噴油技術(shù)的崛起，是計算機技術(shù)和傳感檢測技術(shù)迅猛發(fā)展的結(jié)果。目前，電控噴油技術(shù)已從初期的位置控制型發(fā)展到時間控制型，共軌電控燃油噴射設(shè)技術(shù)正是屬于后者。共軌電控系統(tǒng)利用各種相關(guān)傳感器采集并輸送柴油發(fā)電機運行狀態(tài)參數(shù)給控制器(ecu)，ecu根據(jù)目標(biāo)設(shè)定值計算出噴油量、噴油壓力、噴油正時和噴油速率，隨后發(fā)出指令給執(zhí)行器，驅(qū)動其動作，讓柴油發(fā)電機處于最佳狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。
共軌電控噴射技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制裝置(bcu)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管，通過公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油發(fā)電機供油油壓隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的程度，因此，也就減少了傳統(tǒng)柴油發(fā)電機的缺陷。ecu控制噴油器的噴油量，其大小取決于燃油軌道壓力和電磁閥開啟時間的長短。該技術(shù)不再采用傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油的原理，而是通過共軌直接或間接的形成恒定的高壓燃油，分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的啟閉，定時定量的控制噴油器噴射至柴油發(fā)電機燃燒室的油量，從而保證柴油發(fā)電機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的發(fā)火時間、足夠的能量和最少的污染排放。
共軌電控燃油噴射系統(tǒng)控制圖
三、共軌電控燃油噴射技術(shù)的分類
按照噴油高壓形成的不同，共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)有兩種基本形式，即中壓共軌式和高壓共軌式。
1、中壓共軌系統(tǒng)
中壓輸油泵(壓力為10～13mpa)將中壓燃油輸送到共軌中消除壓力的脈動，再分送至帶有增壓柱塞的噴油器中：當(dāng)高速電磁閥開關(guān)閥接收到電子控制裝置發(fā)送的指令信號后，就迅速開啟或關(guān)閉，從而控制燃油器工作，迅即通過高壓柱塞的增壓作用，將從共軌中來的中壓燃油加壓至高壓(120～150mpa)后噴出或停噴。
2、高壓共軌系統(tǒng)
高壓輸油泵(壓力在120mpa以上)直接產(chǎn)生高壓燃油后，輸送至共軌中消除壓力的脈動，再分送到各噴油器：當(dāng)電子控制裝置按需要發(fā)出指令信號后，高速電磁閥(響應(yīng)在200s左右)迅速打開或關(guān)閉，進而控制噴油器工作，即按設(shè)定的要求噴出或停噴高壓燃油。
高壓共軌系統(tǒng)油路示意圖-
上述兩個系統(tǒng)的主要區(qū)別在于高壓燃油的獲得方式不同，高壓共軌系統(tǒng)由高壓燃油泵直接提供，而中壓共軌系統(tǒng)則借助于增壓柱塞增壓后獲得。
四、共軌電控燃油噴射技術(shù)的優(yōu)點
柴油發(fā)電機共軌電控燃油噴射技術(shù)集計算機控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進的噴油器結(jié)構(gòu)于一身，不僅能達到較高的噴射壓力、實現(xiàn)噴射壓力和噴油量的控制，而且還能實現(xiàn)預(yù)噴射和后噴，從而優(yōu)化噴油特性、減低柴油發(fā)電機噪聲和大大減少廢氣的排放量。具體優(yōu)點有；
1、采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數(shù)多，利于柴油發(fā)電機燃燒過程的全程優(yōu)化。
2、采用共軌方式供油，噴油系統(tǒng)壓力波動小，各噴油器間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準(zhǔn)確。
3、高速電測開關(guān)閥頻率高，控制靈活，使得噴油系統(tǒng)的噴射壓力可調(diào)范圍大，并且能方便的實現(xiàn)預(yù)噴射、后噴等功能，為優(yōu)化柴油發(fā)電機噴油規(guī)律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段。
4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍廣，不像其他的電控燃料噴射系統(tǒng)，對柴油發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式有專門要求，尤其是高壓共軌系統(tǒng)，與目前的中小型及重型柴油發(fā)電機均都能很好地匹配。
由于高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)具有可以對噴油定時、噴油持續(xù)期、噴油壓力、噴油規(guī)律進行柔性調(diào)節(jié)的特點，該系統(tǒng)的采用可以使柴油發(fā)電機的經(jīng)濟性、動力性和排放性能都有進一步的提高》在有利于環(huán)境保護的同時》也必將促進柴油發(fā)電機、發(fā)電機組工業(yè)及與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展。
柴油發(fā)電機組的儀表盤與點火線廠家保養(yǎng)
柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速不均勻？發(fā)電機不充電？那是什么原因呢？
柴油發(fā)電機組凸輪軸軸向定位的2種快速方法
多臺柴油發(fā)電機組的冗余并聯(lián)系統(tǒng)圖解
柴油發(fā)電機組保護系統(tǒng)檢測主要是檢測哪些？
如何使用柴油機冷卻水測試工具包?
柴油發(fā)電機組啟動的原理和條件是什么？
一、共軌電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展歷程
20世紀(jì)，柴油發(fā)電機技術(shù)發(fā)展史上經(jīng)歷了三次重大的飛躍：機械式燃油系統(tǒng)、中冷增壓和電控噴射。在20世紀(jì)60年代后期，瑞士的hiher教授研制了柴油發(fā)電機共軌電控系統(tǒng)的“原型”，其后以瑞士工業(yè)大學(xué)的ganser教授為中心對共軌電控系統(tǒng)進行了一系列的研究。從20世紀(jì)70年代開始，鑒于柴油發(fā)電機有害氣體排放嚴(yán)重污染自然環(huán)境、石油資源的有限開采和利用，人們主動而有效地利用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)和控制理論推動柴油發(fā)電機燃油噴射技術(shù)的發(fā)展。1995年末，日本電裝公司將ecd-u2型共軌電控系統(tǒng)成功的應(yīng)用于載柴油發(fā)電機上并批量生產(chǎn)，從此開始了柴油發(fā)電機共軌電控燃油噴射系統(tǒng)的新時代，隨后，德國的博世公司、美國的康明斯公司、瑞典的沃爾沃公司、意大利的fiat公司和日本五十鈴公司等相繼將自行開發(fā)。
正是由于共軌電控燃油噴射技術(shù)具有很多優(yōu)點，所以該技術(shù)一經(jīng)問世，就得到世界上大多數(shù)柴油發(fā)電機制造廠商的青睞，其中，高壓共軌系統(tǒng)被認(rèn)為是20世紀(jì)內(nèi)燃機技術(shù)的三大突破之一。現(xiàn)在國內(nèi)外許多內(nèi)燃機專家學(xué)者都在致力于該項新技術(shù)的研究，并著手開發(fā)新一代的高壓共軌系統(tǒng)產(chǎn)品及其與之配套的產(chǎn)品。目前，這一項技術(shù)的發(fā)展方向有：
1.可靠保證高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封性；
2 ·盡量降低高壓共軌系統(tǒng)中共軌壓力的微小波動所造成的噴油量不均勻；
3 ·進一步優(yōu)化高壓共軌系統(tǒng)三維控制數(shù)據(jù)；
4 ·解決微結(jié)構(gòu)、高頻響電磁開關(guān)閥涉及與制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)。
柴油機電控燃油技術(shù)系統(tǒng)圖
二、共軌電控燃油噴射技術(shù)的原理
現(xiàn)代電控噴油技術(shù)的崛起，是計算機技術(shù)和傳感檢測技術(shù)迅猛發(fā)展的結(jié)果。目前，電控噴油技術(shù)已從初期的位置控制型發(fā)展到時間控制型，共軌電控燃油噴射設(shè)技術(shù)正是屬于后者。共軌電控系統(tǒng)利用各種相關(guān)傳感器采集并輸送柴油發(fā)電機運行狀態(tài)參數(shù)給控制器(ecu)，ecu根據(jù)目標(biāo)設(shè)定值計算出噴油量、噴油壓力、噴油正時和噴油速率，隨后發(fā)出指令給執(zhí)行器，驅(qū)動其動作，讓柴油發(fā)電機處于最佳狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。
共軌電控噴射技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制裝置(bcu)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管，通過公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油發(fā)電機供油油壓隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的程度，因此，也就減少了傳統(tǒng)柴油發(fā)電機的缺陷。ecu控制噴油器的噴油量，其大小取決于燃油軌道壓力和電磁閥開啟時間的長短。該技術(shù)不再采用傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油的原理，而是通過共軌直接或間接的形成恒定的高壓燃油，分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的啟閉，定時定量的控制噴油器噴射至柴油發(fā)電機燃燒室的油量，從而保證柴油發(fā)電機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的發(fā)火時間、足夠的能量和最少的污染排放。
共軌電控燃油噴射系統(tǒng)控制圖
三、共軌電控燃油噴射技術(shù)的分類
按照噴油高壓形成的不同，共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)有兩種基本形式，即中壓共軌式和高壓共軌式。
1、中壓共軌系統(tǒng)
中壓輸油泵(壓力為10～13mpa)將中壓燃油輸送到共軌中消除壓力的脈動，再分送至帶有增壓柱塞的噴油器中：當(dāng)高速電磁閥開關(guān)閥接收到電子控制裝置發(fā)送的指令信號后，就迅速開啟或關(guān)閉，從而控制燃油器工作，迅即通過高壓柱塞的增壓作用，將從共軌中來的中壓燃油加壓至高壓(120～150mpa)后噴出或停噴。
2、高壓共軌系統(tǒng)
高壓輸油泵(壓力在120mpa以上)直接產(chǎn)生高壓燃油后，輸送至共軌中消除壓力的脈動，再分送到各噴油器：當(dāng)電子控制裝置按需要發(fā)出指令信號后，高速電磁閥(響應(yīng)在200s左右)迅速打開或關(guān)閉，進而控制噴油器工作，即按設(shè)定的要求噴出或停噴高壓燃油。
高壓共軌系統(tǒng)油路示意圖-
上述兩個系統(tǒng)的主要區(qū)別在于高壓燃油的獲得方式不同，高壓共軌系統(tǒng)由高壓燃油泵直接提供，而中壓共軌系統(tǒng)則借助于增壓柱塞增壓后獲得。
四、共軌電控燃油噴射技術(shù)的優(yōu)點
柴油發(fā)電機共軌電控燃油噴射技術(shù)集計算機控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)以及先進的噴油器結(jié)構(gòu)于一身，不僅能達到較高的噴射壓力、實現(xiàn)噴射壓力和噴油量的控制，而且還能實現(xiàn)預(yù)噴射和后噴，從而優(yōu)化噴油特性、減低柴油發(fā)電機噪聲和大大減少廢氣的排放量。具體優(yōu)點有；
1、采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關(guān)閥，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數(shù)多，利于柴油發(fā)電機燃燒過程的全程優(yōu)化。
2、采用共軌方式供油，噴油系統(tǒng)壓力波動小，各噴油器間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準(zhǔn)確。
3、高速電測開關(guān)閥頻率高，控制靈活，使得噴油系統(tǒng)的噴射壓力可調(diào)范圍大，并且能方便的實現(xiàn)預(yù)噴射、后噴等功能，為優(yōu)化柴油發(fā)電機噴油規(guī)律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段。
4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍廣，不像其他的電控燃料噴射系統(tǒng)，對柴油發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式有專門要求，尤其是高壓共軌系統(tǒng)，與目前的中小型及重型柴油發(fā)電機均都能很好地匹配。
由于高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)具有可以對噴油定時、噴油持續(xù)期、噴油壓力、噴油規(guī)律進行柔性調(diào)節(jié)的特點，該系統(tǒng)的采用可以使柴油發(fā)電機的經(jīng)濟性、動力性和排放性能都有進一步的提高》在有利于環(huán)境保護的同時》也必將促進柴油發(fā)電機、發(fā)電機組工業(yè)及與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展。
柴油發(fā)電機組的儀表盤與點火線廠家保養(yǎng)
柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速不均勻？發(fā)電機不充電？那是什么原因呢？
柴油發(fā)電機組凸輪軸軸向定位的2種快速方法
多臺柴油發(fā)電機組的冗余并聯(lián)系統(tǒng)圖解
柴油發(fā)電機組保護系統(tǒng)檢測主要是檢測哪些？
如何使用柴油機冷卻水測試工具包?
柴油發(fā)電機組啟動的原理和條件是什么？