新聞主題	電控柴油發電機共軌系統的主要特點

 

導讀：柴油發電機是一種將燃油和空氣在氣缸內部混合的壓燃式發動機，而電控高壓共軌發動機是一種燃油噴射系統，采用電子控制單元(ECU)來控制柴油機的噴油量和噴油規律。它是進一步提高柴油機性能、降低排放和燃油消耗的重要技術之一。其原理是高壓共軌燃油系統利用較大容積的共軌管將油泵輸出的高壓燃油儲存起來，并消除燃油的壓力波動，然后將高壓燃油輸送到各缸噴油器。噴油器受ECU控制，ECU通過噴油器上的電磁閥來控制噴油時刻和噴油量。

一、共軌系統主要特點

 

1、噴油量控制能力

      電控高壓共軌柴油機的噴油量受到多種因素的影響，包括引入量、燃油壓力和燃油噴射油嘴的開啟時間等。其中，燃油壓力是最主要的因素之一，它可以直接影響噴油量。在電控高壓共軌柴油機中，燃油高壓泵產生的高壓燃油通過共軌供應到每個噴嘴，從而實現對噴霧的控制。電控高壓共軌柴油機的讀取能力和數量都要比傳統機械燃油噴射系統更高，因此它可以實現更精準的噴油量控制。

2、噴油規律

      電控高壓共軌柴油機的噴油規律也很重要，它包括噴嘴開啟時間和噴射時長等。其中，噴嘴開啟時間通常由ECU來控制，可以通過傳感器讀取預計的內部發動機參數，例如發動機速度、負載和溫度等，在此基礎上計算噴油量和噴嘴開啟時間。此外，還可以通過預測未來的成形空間和噴油壓力等因素來進一步優化噴油時間和噴射方向。

      電控高壓共軌柴油機的噴油規律不僅可以改善發動機的性能、降低排放和燃油消耗，還可以提高燃油碳氫化合物的完燃率，從而減少有害物質的排放。另外，在柴油機的噴油過程中，燃油經過噴嘴后會迅速噴霧，形成一定的霧化分布，因此通過精細控制噴油規律，可以實現更精準的噴油控制，從而達到更好的燃油經濟性。

3、共軌技術的優勢

① 共軌系統將燃油壓力產生和燃油噴射分離開來。共軌管內的高壓直接用于噴射，且共軌腔內是持續高壓。此高壓可根據柴油發電機工況進行設置且不斷變化。ECU通過高壓油泵上的壓力調節電磁閥（即EEC閥），根據柴油發電機負荷狀況及經濟性和排放性的要求對共軌腔內的油壓進行靈活調節，以優化柴油發電機的性能。

② 通過對噴油器電磁閥的控制，可以實現多次噴射，優化柴油發電機燃燒。預噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內發生預混合或部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。這使缸內壓力升高率和峰值壓力均下降，柴油發電機工作比較柔和，同時缸內溫度降低使NO_X排放減少。預噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統的冷起動性能。主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期噴入氣缸的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時間，從而縮短緩燃期，使燃燒在柴油發電機最佳的曲軸轉角范圍內完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳氫排放。

③ 噴油器噴油量取決于通電時間和共軌壓力。

④ 高壓共軌燃油系統相比傳統機械燃油噴射系統更易維修。

二、共軌燃油系統工作原理

1、系統流程

      燃油系統由油泵、共軌管、噴油器、粗濾器、精濾器和燃油箱等組成。高壓油泵之前的低壓油路，負責為燃油建立初級壓力，為高壓油泵供油。低壓油路供油路線：燃油箱—粗濾器—電控單元—供油泵—精濾器—高壓油泵。燃油經過電控單元并為其散熱。高壓油泵上的兩根高壓油管負責將高壓燃油輸送到共軌管，共軌管通過高壓油管與各缸噴油器相連。這部分油路經過二次加壓，油壓較高，故稱為高壓油路。燃油由燃油箱內被吸出，經兩級加壓、兩級過濾后進入共軌管內儲存，共軌管內的燃油壓力最高可達160MPa。噴油器受ECU控制打開，高壓燃油直接噴入燃燒室內，燃燒做功。

      在整個油路中，還有一類油路負責將多余燃油導入燃油箱，故稱為回油油路。來自溢油閥、限壓閥和噴油器的回油匯合到一起，構成系統的回油油路。與高壓油泵上的溢流閥相連的回油管路，為低壓油路的多余燃油提供回路通道。當低壓油路壓力超過一定值時，溢流閥會打開，低壓油路的油壓便會得到控制。當高壓出現異常，壓力過高時，裝于共軌管上的限壓閥打開，將多余高壓燃油導入回油管路。各缸噴油器上都裝有回油管，這些回油管在柴油發電機正常工作時也會有少量回流。

2、ECU電子控制

      ECU通過共軌管上的軌壓傳感器檢測高壓燃油壓力，然后與設定值進行比較。當實測軌壓低于設定值時，ECU控油量計量單元，使其開度曾大，高壓油泵進油量隨即曾加，軌壓也隨之上升；當實到軌壓高于設定值時，ECU控制油量計量單元，使其開度減小，高壓油泵進油量隨即減小，軌壓也隨之下降；當實測軌壓等于設定值時，ECU保持油量計量單元開度不變。

      ECU根據不斷變化的柴油發電機工況，計算每一瞬間的設定軌壓值，然后通過EFC閥對軌壓進行閉環控制。電控柴油機軌壓控制原理如圖1所示，電路如圖2所示。

3、燃油噴射控制原理

      計算噴射量主要依據信號，同時要參考柴油發電機轉速、負荷（進氣量）等信息。噴油量還要依據進氣溫度、進氣壓力、冷卻液溫度等信號進行修正。依據算得的噴油量和當前實際軌壓，ECU最終可計算出噴油器每循環通電時間。噴油時刻計算主要依據柴油發電機轉速和負荷信息，也要依據進氣溫度、冷卻液溫度等信號進行修正。

圖1  電控柴油機油軌壓力的閉環控制系統圖

圖2  電控柴油機油軌壓力傳感器電路圖

 

三、共軌燃油系統主要元件

1、高壓油泵

共軌柴油發電機燃油泵將高壓油泵和供油泵集成為一個整體，圖2所示為用于中型和重型柴油發電機的BOSCH燃油泵。CP3.3高壓油泵由齒輪驅動旋轉，泵內有三個呈輻射狀安裝、互隔120°的柱塞。驅動軸每轉1轉，高壓油泵有3次供油。CP3.3高壓油泵由燃油直接潤滑。CP2.2泵內有兩個直列柱塞，驅動軸每轉1轉，每個直列柱塞有3次供油，因此，CP2.2高壓油泵同CP3.3高壓油泵相比，供油量更大，適用于重型柴油機。CP2.2由柴油發電機潤滑系潤滑。

2、共軌管

共軌管有較大容積，其作用是存儲高壓燃油，抑制因油泵供油和噴油而產生的油壓波動。限壓閥裝在共軌管的一端，軌壓失控、過高時，限壓閥打開，進行泄壓。共軌管上還裝有壓力傳感器。共軌管與限壓閥如圖3所示。

 

圖2  高壓油泵結構圖

圖3  噴油泵共軌管結構圖

 

3、油量計量單元（EFC閥）

如圖4所示，油量計量單元安裝于高壓油泵入口，其開度受控于ECUO閥多設計為常開閥，斷電時打開，通電時關閉，其控制信號為PWM信號。PWM信號占空比改變，即可改變其通電電流。EFC閥開度和通電電流強度成反比。

4、噴油器

噴油器上集成有電磁閥。電磁閥通電時，噴油器打開、噴油；電磁閥斷電時，噴油器關閉。

 

圖4 燃油系統油量計量單元

圖6  電磁噴油器示意圖

 

總結：

      綜上所述，電控高壓共軌柴油機的噴油量和噴油規律對于本身性能的提高以及其環保效率的進一步優化都有著非常重要的作用，因此需要我們加強技術研發，完善控制方式，爭取更好的燃油效率和更低的排放水平。相關數據可以包括電控高壓共軌柴油機的燃油噴射壓力、噴油量、噴嘴開啟時間、噴油規律等參數，以及它們的變化趨勢和對發動機性能的影響，以進行分析。

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