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新闻主题	电控柴油发电机共轨系统的主要特点

 

导读：柴油发电机是一种将燃油和空气在气缸内部混合的压燃式发动机，而电控高压共轨发动机是一种燃油喷射系统，采用电子控制单元(ECU)来控制柴油机的喷油量和喷油规律。它是进一步提高柴油机性能、降低排放和燃油消耗的重要技术之一。其原理是高压共轨燃油系统利用较大容积的共轨管将油泵输出的高压燃油储存起来，并消除燃油的压力波动，然后将高压燃油输送到各缸喷油器。喷油器受ECU控制，ECU通过喷油器上的电磁阀来控制喷油时刻和喷油量。

一、共轨系统主要特点

 

1、喷油量控制能力

      电控高压共轨柴油机的喷油量受到多种因素的影响，包括引入量、燃油压力和燃油喷射油嘴的开启时间等。其中，燃油压力是最主要的因素之一，它可以直接影响喷油量。在电控高压共轨柴油机中，燃油高压泵产生的高压燃油通过共轨供应到每个喷嘴，从而实现对喷雾的控制。电控高压共轨柴油机的读取能力和数量都要比传统机械燃油喷射系统更高，因此它可以实现更精准的喷油量控制。

2、喷油规律

      电控高压共轨柴油机的喷油规律也很重要，它包括喷嘴开启时间和喷射时长等。其中，喷嘴开启时间通常由ECU来控制，可以通过传感器读取预计的内部发动机参数，例如发动机速度、负载和温度等，在此基础上计算喷油量和喷嘴开启时间。此外，还可以通过预测未来的成形空间和喷油压力等因素来进一步优化喷油时间和喷射方向。

      电控高压共轨柴油机的喷油规律不仅可以改善发动机的性能、降低排放和燃油消耗，还可以提高燃油碳氢化合物的完燃率，从而减少有害物质的排放。另外，在柴油机的喷油过程中，燃油经过喷嘴后会迅速喷雾，形成一定的雾化分布，因此通过精细控制喷油规律，可以实现更精准的喷油控制，从而达到更好的燃油经济性。

3、共轨技术的优势

① 共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来。共轨管内的高压直接用于喷射，且共轨腔内是持续高压。此高压可根据柴油发电机工况进行设置且不断变化。ECU通过高压油泵上的压力调节电磁阀（即EEC阀），根据柴油发电机负荷状况及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，以优化柴油发电机的性能。

② 通过对喷油器电磁阀的控制，可以实现多次喷射，优化柴油发电机燃烧。预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这使缸内压力升高率和峰值压力均下降，柴油发电机工作比较柔和，同时缸内温度降低使NO_X排放减少。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期喷入气缸的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间，从而缩短缓燃期，使燃烧在柴油发电机最佳的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。

③ 喷油器喷油量取决于通电时间和共轨压力。

④ 高压共轨燃油系统相比传统机械燃油喷射系统更易维修。

二、共轨燃油系统工作原理

1、系统流程

      燃油系统由油泵、共轨管、喷油器、粗滤器、精滤器和燃油箱等组成。高压油泵之前的低压油路，负责为燃油建立初级压力，为高压油泵供油。低压油路供油路线：燃油箱—粗滤器—电控单元—供油泵—精滤器—高压油泵。燃油经过电控单元并为其散热。高压油泵上的两根高压油管负责将高压燃油输送到共轨管，共轨管通过高压油管与各缸喷油器相连。这部分油路经过二次加压，油压较高，故称为高压油路。燃油由燃油箱内被吸出，经两级加压、两级过滤后进入共轨管内储存，共轨管内的燃油压力最高可达160MPa。喷油器受ECU控制打开，高压燃油直接喷入燃烧室内，燃烧做功。

      在整个油路中，还有一类油路负责将多余燃油导入燃油箱，故称为回油油路。来自溢油阀、限压阀和喷油器的回油汇合到一起，构成系统的回油油路。与高压油泵上的溢流阀相连的回油管路，为低压油路的多余燃油提供回路通道。当低压油路压力超过一定值时，溢流阀会打开，低压油路的油压便会得到控制。当高压出现异常，压力过高时，装于共轨管上的限压阀打开，将多余高压燃油导入回油管路。各缸喷油器上都装有回油管，这些回油管在柴油发电机正常工作时也会有少量回流。

2、ECU电子控制

      ECU通过共轨管上的轨压传感器检测高压燃油压力，然后与设定值进行比较。当实测轨压低于设定值时，ECU控油量计量单元，使其开度曾大，高压油泵进油量随即曾加，轨压也随之上升；当实到轨压高于设定值时，ECU控制油量计量单元，使其开度减小，高压油泵进油量随即减小，轨压也随之下降；当实測轨压等于设定值时，ECU保持油量计量单元开度不变。

      ECU根据不断变化的柴油发电机工况，计算每一瞬间的设定轨压值，然后通过EFC阀对轨压进行闭环控制。电控柴油机轨压控制原理如图1所示，电路如图2所示。

3、燃油喷射控制原理

      计算喷射量主要依据信号，同时要参考柴油发电机转速、负荷（进气量）等信息。喷油量还要依据进气温度、进气压力、冷却液温度等信号进行修正。依据算得的喷油量和当前实际轨压，ECU最终可计算出喷油器每循环通电时间。喷油时刻计算主要依据柴油发电机转速和负荷信息，也要依据进气温度、冷却液温度等信号进行修正。

图1  电控柴油机油轨压力的闭环控制系统图

图2  电控柴油机油轨压力传感器电路图

 

三、共轨燃油系统主要元件

1、高压油泵

共轨柴油发电机燃油泵将高压油泵和供油泵集成为一个整体，图2所示为用于中型和重型柴油发电机的BOSCH燃油泵。CP3.3高压油泵由齿轮驱动旋转，泵内有三个呈辐射状安装、互隔120°的柱塞。驱动轴每转1转，高压油泵有3次供油。CP3.3高压油泵由燃油直接润滑。CP2.2泵内有两个直列柱塞，驱动轴每转1转，每个直列柱塞有3次供油，因此，CP2.2高压油泵同CP3.3高压油泵相比，供油量更大，适用于重型柴油机。CP2.2由柴油发电机润滑系润滑。

2、共轨管

共轨管有较大容积，其作用是存储高压燃油，抑制因油泵供油和喷油而产生的油压波动。限压阀装在共轨管的一端，轨压失控、过高时，限压阀打开，进行泄压。共轨管上还装有压力传感器。共轨管与限压阀如图3所示。

 

图2  高压油泵结构图

图3  喷油泵共轨管结构图

 

3、油量计量单元（EFC阀）

如图4所示，油量计量单元安装于高压油泵入口，其开度受控于ECUO阀多设计为常开阀，断电时打开，通电时关闭，其控制信号为PWM信号。PWM信号占空比改变，即可改变其通电电流。EFC阀开度和通电电流强度成反比。

4、喷油器

喷油器上集成有电磁阀。电磁阀通电时，喷油器打开、喷油；电磁阀断电时，喷油器关闭。

 

图4 燃油系统油量计量单元

图6  电磁喷油器示意图

 

总结：

      综上所述，电控高压共轨柴油机的喷油量和喷油规律对于本身性能的提高以及其环保效率的进一步优化都有着非常重要的作用，因此需要我们加强技术研发，完善控制方式，争取更好的燃油效率和更低的排放水平。相关数据可以包括电控高压共轨柴油机的燃油喷射压力、喷油量、喷嘴开启时间、喷油规律等参数，以及它们的变化趋势和对发动机性能的影响，以进行分析。

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