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柴油发电机直列泵电控燃油喷射系统的优点 |
机械式燃油系统中基本控制信息是柴油发电机转速，而基本参数要转换成飞块的离心力和弹簧的作用， 所以必须在弹簧特性的范围内设定控制方式，其自由度很小。另外，若信息量多一点，则杆系复杂，装置庞大。但在电子控制燃油系统中，柴油发电机的状态和环境条件都可用各种传感器检出，电子控制单元则可计算、判断出最适合于柴油发电机状态的控制条件，并输出到执行器。因此，电子控制直列泵燃油系统和传统的机械燃油系统相比有着不可估量的优势。康明斯公司在本文中讲解了直列泵电控燃油喷射系统的主要优点、工作原理与结构组成等柴油发电机技术知识。
一、直列泵电控燃油喷射系统的优点
在直喷式柴油发电机中，采用电子控制共轨式燃油系统与采用普通凸轮驱动的泵喷嘴系统相比，优点主要表现在如下几点：
（1）广阔的应用领域，每缸功率可达200kW左右。
（2）更高的喷油压力，目前已达200MPa，将来还有继续提高的可能。
（3）喷油的始点、喷油的终点可方便地改变。
（4）可以实现预喷射、主喷射和后喷射，可以根据排放等要求实现多段喷射。
（5）喷油压力与实际使用工况相适应。在电子控制共轨式燃油系统中，喷油压力的建立与燃油喷射之间无互相依存关系，喷油压力不取决于柴油发电机转速和喷油量。在高压燃油存储器(共轨管)中，始终充满喷射用的具有一定压力的燃油。喷油量由电子控制单元通过计算决定，受其他制约条件很少。
（6）喷油正时和喷油压力在ECU中有存储的特性曲线(MAP)算出。然后，电磁阀控制装在每个柴油发电机气缸上的喷油器(喷油单元)予以实现。
二、工作原理与结构组成
在电子控制直列泵燃油喷射系统中，由调速器执行机构控制调节齿杆的位置，从而控制供油量；由提前器执行机构控制柴油发电机驱动轴和喷油器凸轮轴间的相位差，从而控制喷油时间。调速器执行机构和提前器执行机构是电子控制直列泵燃油喷射系统中的两个特殊机构。
1、工作原理
图1所示为直列泵电控燃油喷射系统。其工作原理是：各传感器将信号传给ECU进行处理，与柴油发电机负荷和转速状态相适应的信号送到电子调速器和相应的电磁阀，使调速器和时间控制器进行相应的动作，从而调整喷油量和喷油时间。
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图1 直列泵电控燃油喷射系统原理图 |
2、燃油喷射量的控制
ECU发出信号使电子调速器进行相应的动作，来控制燃油的应的电磁阀，使调速器和时间控制器进行相应的动作，从而调整喷油量和喷油时间。喷射量和喷射时间。电子调速器的两种类型为直流电动机型和螺线管型。
（1）直流电动机型电子调速器。
图2左图所示为直流电动机型电子调速器。其工作原理：对线圈通电时产生一个磁场，该磁场与永磁铁的磁场相互作用，使线圈和滑套向上或者向下移动，而滑套通过杠杆机构驱动直列柱塞泵油量调节拉杆左右移动来实现对喷油量的调节。
（2）螺线管型电子调速器。
图2右图所示为螺线管型电子调速器。其工作原理：当电流通过螺线管时，产生一个与通电占空比成正比的电磁力，该电磁力使电枢和油量调节拉杆或齿条移动，电磁力与油量调节拉杆（或齿条）回位弹簧力平衡，改变螺线管的通电占空比来调节油量调节拉杆（或齿条）的位置。
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图2 电子调速器原理结构图 |
（3）燃油喷射时间的控制
图3所示为供油正时控制系统图，包括正时控制器、电磁阀、柴油发电机转速传感器、正时传感器和ECU等。
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图3 燃油泵供油正时控制系统图 |
（1）传感器
传感器将测得的信号传给ECU，ECU对信号进行处理后，发出指令给执行器（电磁阀）动作，用从柴油发电机机油泵来的机油使时间控制器动作，来进行燃油喷射时间的控制。
（2）双组式电磁阀
双组式电磁阀的结构如图4所示，结构中有两个电磁阀分别用来控制进油和出油，柴油发电机机油从P孔流入到电磁阀内，从A管流向时间控制器，一部分机油从回流孔返回到柴油发电机油底壳，其回流量根据控制中心的信号由电磁阀来控制。
（3）时间控制器
时间控制器如图5所示，主要由缸筒、活塞、凸轮、法兰和圆盘等组成，通过来自电磁阀的机油进行提前角或滞后角的控制。
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图4 双组式电磁阀结构图 |
图5 时间控制器结构图 |
（4）电控液压提前器
电控液压提前器的工作原理如图6所示。4个沿轴向布置的液压活塞在较低液压时就能运动。活塞运动时推动滑块以克服弹簧弹力向外运动，滑块通过滑块销使双偏心轮转动，双偏心轮的构造改变了驱动轴与凸轮轴之间的相位。由于活塞仅是通过斜面来推动滑块，并不是通过铰链，因此即使液压系统失灵了，滑块靠离心力的作用仍然可以向外运动，像机械式喷油提前器那样起作用。驱动轴通过驱动盘、滑块、滑块销、大小偏心轮驱动凸轮轴转动。正时推迟：进油通道关、回油通道开，液压腔内油压下降，回位弹簧使活塞右移，滑块和滑块销内移，安装在滑块销上的大小偏心轮转动，使凸轮轴相对驱动盘沿与转动相反的方向转过一定角度。
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电控液压提前器工作原理图 |
（5）供油正时控制
直列泵电控燃油喷射系统供油正时控制：ECU主要根据柴油发电机转速和负荷信号确定基本供油提前角，再根据其他信号进行修正。同时，ECU根据正时传感器信号判断实际的供油正时，并对供油正时进行闭环控制。正时控制器为电控液压式，可改变泵驱动轴与凸轮轴的相对位置。控制正时控制器的液压油路的电控元件为电磁阀型和步进电动机型。
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