柴油機共軌電控燃油噴射技術的發展方向
發布時間：2023-10-07 點擊：176
柴油發電機共軌電控燃油噴射系統利用先進的電子技術、高頻高速電磁閥技術，能夠自由控制噴油量、噴油壓力、噴油正時和噴油頻率，目前正迅速發展。康明斯公司在本文簡要介紹康明斯發電機組燃油系統的發展過程、基本原理和類型，并闡述共軌系統的優點及發展方向。
一、共軌電控燃油噴射技術的發展歷程
20世紀，柴油發電機技術發展史上經歷了三次重大的飛躍：機械式燃油系統、中冷增壓和電控噴射。在20世紀60年代后期，瑞士的hiher教授研制了柴油發電機共軌電控系統的“原型”，其后以瑞士工業大學的ganser教授為中心對共軌電控系統進行了一系列的研究。從20世紀70年代開始，鑒于柴油發電機有害氣體排放嚴重污染自然環境、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、計算機技術、傳感技術和控制理論推動柴油發電機燃油噴射技術的發展。1995年末，日本電裝公司將ecd-u2型共軌電控系統成功的應用于載柴油發電機上并批量生產，從此開始了柴油發電機共軌電控燃油噴射系統的新時代，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。
正是由于共軌電控燃油噴射技術具有很多優點，所以該技術一經問世，就得到世界上大多數柴油發電機制造廠商的青睞，其中，高壓共軌系統被認為是20世紀內燃機技術的三大突破之一。現在國內外許多內燃機專家學者都在致力于該項新技術的研究，并著手開發新一代的高壓共軌系統產品及其與之配套的產品。目前，這一項技術的發展方向有：
1.可靠保證高壓共軌系統的恒高壓密封性；
2 ·盡量降低高壓共軌系統中共軌壓力的微小波動所造成的噴油量不均勻；
3 ·進一步優化高壓共軌系統三維控制數據；
4 ·解決微結構、高頻響電磁開關閥涉及與制造過程中的關鍵技術。
柴油機電控燃油技術系統圖
二、共軌電控燃油噴射技術的原理
現代電控噴油技術的崛起，是計算機技術和傳感檢測技術迅猛發展的結果。目前，電控噴油技術已從初期的位置控制型發展到時間控制型，共軌電控燃油噴射設技術正是屬于后者。共軌電控系統利用各種相關傳感器采集并輸送柴油發電機運行狀態參數給控制器(ecu)，ecu根據目標設定值計算出噴油量、噴油壓力、噴油正時和噴油速率，隨后發出指令給執行器，驅動其動作，讓柴油發電機處于最佳狀態下運轉。
共軌電控噴射技術是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制裝置(bcu)組成的閉環系統中，將噴射壓力的產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，通過公共供油管內的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力大小與發動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油發電機供油油壓隨發動機轉速變化的程度，因此，也就減少了傳統柴油發電機的缺陷。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。該技術不再采用傳統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閥的啟閉，定時定量的控制噴油器噴射至柴油發電機燃燒室的油量，從而保證柴油發電機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的發火時間、足夠的能量和最少的污染排放。
共軌電控燃油噴射系統控制圖
三、共軌電控燃油噴射技術的分類
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
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：當高速電磁閥開關閥接收到電子控制裝置發送的指令信號后，就迅速開啟或關閉，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
高壓輸油泵(壓力在120mpa以上)直接產生高壓燃油后，輸送至共軌中消除壓力的脈動，再分送到各噴油器：當電子控制裝置按需要發出指令信號后，高速電磁閥(響應在200s左右)迅速打開或關閉，進而控制噴油器工作，即按設定的要求噴出或停噴高壓燃油。
高壓共軌系統油路示意圖-
上述兩個系統的主要區別在于高壓燃油的獲得方式不同，高壓共軌系統由高壓燃油泵直接提供，而中壓共軌系統則借助于增壓柱塞增壓后獲得。
四、共軌電控燃油噴射技術的優點
柴油發電機共軌電控燃油噴射技術集計算機控制技術、現代傳感檢測技術以及先進的噴油器結構于一身，不僅能達到較高的噴射壓力、實現噴射壓力和噴油量的控制，而且還能實現預噴射和后噴，從而優化噴油特性、減低柴油發電機噪聲和大大減少廢氣的排放量。具體優點有；
1、采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關閥，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數多，利于柴油發電機燃燒過程的全程優化。
2、采用共軌方式供油，噴油系統壓力波動小，各噴油器間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準確。
3、高速電測開關閥頻率高，控制靈活，使得噴油系統的噴射壓力可調范圍大，并且能方便的實現預噴射、后噴等功能，為優化柴油發電機噴油規律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段。
4、系統結構移植方便，適應范圍廣，不像其他的電控燃料噴射系統，對柴油發電機的結構形式有專門要求，尤其是高壓共軌系統，與目前的中小型及重型柴油發電機均都能很好地匹配。
由于高壓共軌式燃油噴射系統具有可以對噴油定時、噴油持續期、噴油壓力、噴油規律進行柔性調節的特點，該系統的采用可以使柴油發電機的經濟性、動力性和排放性能都有進一步的提高》在有利于環境保護的同時》也必將促進柴油發電機、發電機組工業及與之相關產業的向前發展。
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一、共軌電控燃油噴射技術的發展歷程
20世紀，柴油發電機技術發展史上經歷了三次重大的飛躍：機械式燃油系統、中冷增壓和電控噴射。在20世紀60年代后期，瑞士的hiher教授研制了柴油發電機共軌電控系統的“原型”，其后以瑞士工業大學的ganser教授為中心對共軌電控系統進行了一系列的研究。從20世紀70年代開始，鑒于柴油發電機有害氣體排放嚴重污染自然環境、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、計算機技術、傳感技術和控制理論推動柴油發電機燃油噴射技術的發展。1995年末，日本電裝公司將ecd-u2型共軌電控系統成功的應用于載柴油發電機上并批量生產，從此開始了柴油發電機共軌電控燃油噴射系統的新時代，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。
正是由于共軌電控燃油噴射技術具有很多優點，所以該技術一經問世，就得到世界上大多數柴油發電機制造廠商的青睞，其中，高壓共軌系統被認為是20世紀內燃機技術的三大突破之一。現在國內外許多內燃機專家學者都在致力于該項新技術的研究，并著手開發新一代的高壓共軌系統產品及其與之配套的產品。目前，這一項技術的發展方向有：
1.可靠保證高壓共軌系統的恒高壓密封性；
2 ·盡量降低高壓共軌系統中共軌壓力的微小波動所造成的噴油量不均勻；
3 ·進一步優化高壓共軌系統三維控制數據；
4 ·解決微結構、高頻響電磁開關閥涉及與制造過程中的關鍵技術。
柴油機電控燃油技術系統圖
二、共軌電控燃油噴射技術的原理
現代電控噴油技術的崛起，是計算機技術和傳感檢測技術迅猛發展的結果。目前，電控噴油技術已從初期的位置控制型發展到時間控制型，共軌電控燃油噴射設技術正是屬于后者。共軌電控系統利用各種相關傳感器采集并輸送柴油發電機運行狀態參數給控制器(ecu)，ecu根據目標設定值計算出噴油量、噴油壓力、噴油正時和噴油速率，隨后發出指令給執行器，驅動其動作，讓柴油發電機處于最佳狀態下運轉。
共軌電控噴射技術是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制裝置(bcu)組成的閉環系統中，將噴射壓力的產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，通過公共供油管內的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力大小與發動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油發電機供油油壓隨發動機轉速變化的程度，因此，也就減少了傳統柴油發電機的缺陷。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。該技術不再采用傳統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閥的啟閉，定時定量的控制噴油器噴射至柴油發電機燃燒室的油量，從而保證柴油發電機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的發火時間、足夠的能量和最少的污染排放。
共軌電控燃油噴射系統控制圖
三、共軌電控燃油噴射技術的分類
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
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：當高速電磁閥開關閥接收到電子控制裝置發送的指令信號后，就迅速開啟或關閉，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
高壓輸油泵(壓力在120mpa以上)直接產生高壓燃油后，輸送至共軌中消除壓力的脈動，再分送到各噴油器：當電子控制裝置按需要發出指令信號后，高速電磁閥(響應在200s左右)迅速打開或關閉，進而控制噴油器工作，即按設定的要求噴出或停噴高壓燃油。
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上述兩個系統的主要區別在于高壓燃油的獲得方式不同，高壓共軌系統由高壓燃油泵直接提供，而中壓共軌系統則借助于增壓柱塞增壓后獲得。
四、共軌電控燃油噴射技術的優點
柴油發電機共軌電控燃油噴射技術集計算機控制技術、現代傳感檢測技術以及先進的噴油器結構于一身，不僅能達到較高的噴射壓力、實現噴射壓力和噴油量的控制，而且還能實現預噴射和后噴，從而優化噴油特性、減低柴油發電機噪聲和大大減少廢氣的排放量。具體優點有；
1、采用先進的電子控制裝置及配有高速電磁開關閥，使得噴油過程的控制十分方便，并且可控參數多，利于柴油發電機燃燒過程的全程優化。
2、采用共軌方式供油，噴油系統壓力波動小，各噴油器間相互影響小，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準確。
3、高速電測開關閥頻率高，控制靈活，使得噴油系統的噴射壓力可調范圍大，并且能方便的實現預噴射、后噴等功能，為優化柴油發電機噴油規律、改善其性能和降低廢氣排放提供了有效手段。
4、系統結構移植方便，適應范圍廣，不像其他的電控燃料噴射系統，對柴油發電機的結構形式有專門要求，尤其是高壓共軌系統，與目前的中小型及重型柴油發電機均都能很好地匹配。
由于高壓共軌式燃油噴射系統具有可以對噴油定時、噴油持續期、噴油壓力、噴油規律進行柔性調節的特點，該系統的采用可以使柴油發電機的經濟性、動力性和排放性能都有進一步的提高》在有利于環境保護的同時》也必將促進柴油發電機、發電機組工業及與之相關產業的向前發展。
柴油發電機組的儀表盤與點火線廠家保養
柴油發電機轉速不均勻？發電機不充電？那是什么原因呢？
導致柴油發電機組過熱的罪魁禍首竟然是它！
柴油發電機組凸輪軸軸向定位的2種快速方法
多臺柴油發電機組的冗余并聯系統圖解
柴油發電機組保護系統檢測主要是檢測哪些？
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