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性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明 |
柴油發(fā)電機的分配泵電控燃油噴射系統 |
摘要：電控燃油噴射系統成為目前柴油發(fā)電機領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一，采用電控技術(shù)后，將有效改善柴油發(fā)電機的動(dòng)力性和經(jīng)濟性，降低柴油發(fā)電機的有害排放。在VE分配泵上實(shí)施位置式電控，對原供油系統改動(dòng)較少，開(kāi)發(fā)周期較短，比較適合我國目前的國情，也是滿(mǎn)足更嚴格排放法規的一項有力手段。
一、電控系統的設計原則
1、電控燃油泵的設計原則
（1）分配泵電控系統的設計
通過(guò)對分配式噴油泵的傳感器、執行器、控制單元進(jìn)行研究，構建了基本的控制系統，對噴油量、噴油正時(shí)實(shí)施了閉環(huán)控制。在設計過(guò)程中主要運用抗干擾、CAN.總線(xiàn)通信、外部擴展等技術(shù)手段，保證了系統的可靠性和穩定性。
（2）電控系統開(kāi)發(fā)環(huán)境的設計
針對傳統控制器之間采用RS232等通信方式速度比較慢，設計了以CAN總線(xiàn)為橋梁發(fā)動(dòng)機電控系統的開(kāi)發(fā)環(huán)境，從而在ECU（eleetronieallyeontrolledunit）與計算機之間建立了快速、暢通的信息通道，為進(jìn)一步利用計算機實(shí)現復雜的控制和分析功能打下了基礎。
2、控制功能
柴油發(fā)電機的電控分配泵燃油噴射系統根據各傳感器的信號檢測出發(fā)動(dòng)機的實(shí)際運作狀況，由ECU來(lái)完成如下的控制：
① 噴油量的控制；
② 噴油時(shí)間的控制；
③ 怠速轉速的控制；
④ 故障診斷功能；
⑤ 故障應急功能。
不同型號的柴油發(fā)電機，ECU的具體控制功能不同。有些機型可以實(shí)現對上述的①、②、③三項控制，而有些機型只針對①、②項來(lái)進(jìn)行控制。
二、分配泵電控系統的原理與工作過(guò)程
電控分配泵大多是在VE型分配泵的基礎上實(shí)現電子控制的。其結構如圖1所示。該系統可分為三大部分傳感器、ECU和驅動(dòng)裝置。其中傳感器用于實(shí)時(shí)檢測發(fā)動(dòng)機運行狀態(tài)以及操作者意圖等信息并送達控制器，然后由控制器給驅動(dòng)機構下達指令；控制器其核心部分是單片機，它負責處理所有數據、執行程序并將運行結果作為控制指令輸入到驅動(dòng)裝置；驅動(dòng)裝置根據控制器送達的執行指令驅動(dòng)調節噴油量及噴油正時(shí)的相應機構，從而調節發(fā)動(dòng)機的運行狀態(tài)，使其在最佳狀態(tài)下工作。
1、工作原理
VE型分配泵的結構從左到右依次為傳動(dòng)軸、輸油泵、傳動(dòng)齒輪、滾輪座及滾輪、端面凸輪、柱塞、控制套、分配套、泵頭和電磁閥停油裝置等。泵的上部分為調速器，下部分為提前器。其工作原理如下：
分配泵的傳動(dòng)軸轉動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)輸油泵將燃油從油箱里吸出，經(jīng)過(guò)燃油濾清器過(guò)濾，去掉燃油中的雜質(zhì)，進(jìn)入油水分離器，分離出燃油中的水分，然后被吸入輸油泵，輸油泵輸出燃油的壓力與VE泵的轉速成正比，并可以通過(guò)調壓閥來(lái)調節燃油壓力，使燃油限制在規定壓力下。
具有一定壓力的燃油經(jīng)過(guò)電磁閥控制由進(jìn)油口進(jìn)入柱塞腔，同時(shí)一部分燃油進(jìn)入提前機構控制提前器活塞的位移，過(guò)剩的燃油經(jīng)過(guò)回油螺釘（回油電磁閥）節流孔回到進(jìn)油油路和油箱。傳動(dòng)軸旋轉帶動(dòng)十字塊，十字塊又帶動(dòng)端面凸輪旋轉，通過(guò)端面凸輪的定位銷(xiāo)帶動(dòng)分配柱塞旋轉。柱塞彈簧和彈簧下座將分配柱塞壓在端面凸輪上。
當傳動(dòng)軸旋轉時(shí)，端面凸輪在十字塊作用下作旋轉運動(dòng)，同時(shí)在滾輪作用下做往復運動(dòng)。分配柱塞的旋轉運動(dòng)起分配作用，往復運動(dòng)起泵油作用。進(jìn)入柱塞腔中的燃油在分配柱塞往復運動(dòng)下產(chǎn)生高壓，然后通過(guò)分配套、出油閥、噴油嘴噴入氣缸。傳動(dòng)軸的轉動(dòng)又通過(guò)減振塊帶動(dòng)齒輪、飛塊座及飛塊旋轉，飛塊的離心力推動(dòng)調速滑套及調速支架部件，當轉速變化時(shí)通過(guò)調速支架的運動(dòng)改變控制套相對溢流孔的位置，從而改變供油行程，調節供油量，以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機不同工況時(shí)的需要。
供油的終止是由控制套和分配柱塞上的溢流孔的位置來(lái)決定的，當該溢流孔露出控制套的端面時(shí)，燃油從溢流孔泄漏，供油結束。
2、工作過(guò)程
（1）充油和供油過(guò)程
在充油階段，進(jìn)油槽與分配套上的進(jìn)油孔以及高壓腔相通，泵室內的低壓油開(kāi)始進(jìn)入高壓腔，并開(kāi)始充滿(mǎn)柱塞各通路和空間。柱塞隨平面凸輪旋轉并向前運動(dòng)，柱塞進(jìn)油槽被關(guān)閉，充油結束。隨著(zhù)柱塞繼續旋轉和向前運動(dòng)，高壓腔內的燃油產(chǎn)生高壓，同時(shí)柱塞上的分配槽與通油孔相通，高壓油經(jīng)通油孔被壓入泵頭上的油孔，克服出油閥彈簧的預緊力并頂開(kāi)出油閥，流入高壓油管至噴油器。
（2）結束供油
當柱塞向前運動(dòng)到其上回油孔被油量控制套打開(kāi)時(shí)，高壓油將從回油孔流向低壓室，整個(gè)高壓系統迅速降壓。在出油閥彈簧力作用下，出油閥關(guān)閉，結束供油。柱塞結構如圖2所示。
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圖1 柴油機電控VE分配泵組成 |
圖2 柴油機電控VE分配泵柱塞結構 |
三、分配泵電控系統分類(lèi)
電控分配泵燃油噴射系統按噴油量、噴油時(shí)間的控制方法不同分為位置控制式和時(shí)間控制式兩種。
1、位置控制式
位置控制式電控分配泵燃油噴射系統將原VE型分配泵中的機械調速裝置換成了電子控制式的執行機構，其基本特點(diǎn)是保留了機械分配泵的溢油環(huán)，采用旋轉式的電磁鐵。因此位置控制式電控分配泵燃油噴射系統不再采用杠桿調速器。電磁鐵中控制軸旋轉改變了控制軸下端偏心球的位置，直接控制溢油環(huán)，控制噴油量。其結構如圖3所示，供油特性曲線(xiàn)如圖4所示。
（1）噴油量的控制。
噴油量的控制原理如圖5所示。ECU發(fā)出指令給線(xiàn)圈通電，使轉子軸轉動(dòng)一定的角度，同時(shí)轉子軸帶動(dòng)偏心鋼球轉動(dòng)，使滑套和柱塞的相對位置發(fā)生變化，從而改變噴油量。ECU根據發(fā)動(dòng)機的運行工況計算出目標噴油量，將結果輸出給執行器，同時(shí)還有反饋控制執行機構將執行的動(dòng)作目標反饋給ECU，以實(shí)現閉環(huán)控制，從而實(shí)現對噴油量的精確控制。
（2）噴油時(shí)間的控制。
噴油時(shí)間的控制原理如圖6所示。VE型分配泵的提前器活塞內有連通高壓腔和低壓腔的通道，ECU接收各傳感器的信號并進(jìn)行處理，對電磁閥發(fā)出指令（控制電流大小的指令），按占空比來(lái)控制電磁閥，使提前器活塞左、右腔的油壓差發(fā)生變化，提前器活塞帶動(dòng)滾輪架相對于滾輪發(fā)生一定角度的旋轉，從而改變噴油時(shí)間。正時(shí)活塞位置傳感器將信號反饋給ECU實(shí)現閉環(huán)控制。
2、時(shí)間控制式
微機內設有時(shí)鐘，利用時(shí)鐘控制噴油終了時(shí)間，從而控制噴油量?？刂茋娪徒K了的執行機構是電磁閥，對每一次噴油都可以進(jìn)行控制，因此可以取消其他的噴油量控制機構。另外，在時(shí)間控制方式中，電子回路比較簡(jiǎn)單。
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圖3 位置控制式電控分配泵結構圖 |
圖4 高壓油泵供油特性曲線(xiàn)圖 |
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圖5 電控分配泵噴油量控制原理圖 |
圖6 電控分配泵噴油時(shí)間控制原理圖 |
總結：
電控分配泵燃油噴射系統根據各種傳感器的信息檢測出發(fā)動(dòng)機的實(shí)際運行狀態(tài)，由計算機完成噴油量控制、噴油時(shí)間控制和怠速轉速控制。不同的機型電控的具體內容不同，有些機型可以實(shí)現噴油量控制、噴油時(shí)間控制和怠速轉速控制三項控制，有些機型僅對噴油時(shí)間進(jìn)行控制。
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