電控高壓共軌技術(shù)是目前國內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組行業(yè)為達(dá)到國三排放標(biāo)準(zhǔn)所普遍采用的一種成熟的電控技術(shù)。本文以康明斯國三電控共軌柴油發(fā)電機(jī)為例,對國三柴油發(fā)電機(jī)組電控共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行了論述。

一、康明斯發(fā)電機(jī)組共軌系統(tǒng)概述

　　我們所說的電噴柴油發(fā)電機(jī)組與傳統(tǒng)的柴油機(jī)組的主要區(qū)別在于它的燃油供給系統(tǒng)的不同，前者采用的是電子控制燃油系統(tǒng)，而后者采用的是機(jī)械式燃油系統(tǒng)，目前電子控制燃油系統(tǒng)可分為三種，分別為：

　　1、電控直列泵燃油系統(tǒng)

　　2、電控分配泵燃油系統(tǒng)

　　3、電控高壓共軌燃油系統(tǒng)

　　前兩種燃油系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的機(jī)械式燃油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一套精確控制重慶康明斯柴油發(fā)電機(jī)組噴油量和噴油時(shí)間的電子裝置，從而大大降低了柴油發(fā)電機(jī)組排放污染并提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。

第三種燃油系統(tǒng)是一種全新的燃油噴射系統(tǒng)，它是通過各種傳感器檢測出柴油發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算和處理，可以對發(fā)電機(jī)組的噴油量、噴油時(shí)間、噴油壓力和噴油率進(jìn)行**佳控制，從而實(shí)現(xiàn)了柴油發(fā)電機(jī)組綜合性能的又一次飛躍。

        二、電控共軌系統(tǒng)工作原理

　　燃油由康明斯發(fā)電機(jī)組凸輪軸驅(qū)動(dòng)的齒輪泵經(jīng)弗列加濾清器從油箱中抽出，通過一個(gè)電磁緊急關(guān)閉閥流人供油泵。此時(shí)的壓力約為0.5MPa,然后，油流分為兩路，一路經(jīng)安全閥上的小孔作為冷卻油通過供油泵的凸輪軸室流入壓力控制閥，然后流回油箱。另一路充人3缸供油泵。在供油泵內(nèi)，燃油壓力上升到135MPa或更高，供入共軌。共軌上有一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)通過切斷油路來控制流量的壓力控制閥。用這種方法來調(diào)節(jié)控制單元設(shè)定的共軌壓力。高壓燃油從共軌流人噴油器后又分為兩路：一路直接噴入燃燒室，另一路在噴油期間，與針閥導(dǎo)向部分和控制柱塞處泄漏出的燃油一起流回油箱。

        三、康明斯發(fā)電機(jī)組共軌系統(tǒng)的組成：

        電控共軌系統(tǒng)主要部件有：高壓油泵、高壓油軌、高壓油管、高壓油管接管、電控噴油器、低壓油管、柴濾、油箱等。

        1、電控高壓油泵

        電裝共軌系統(tǒng)的高壓油泵。高壓油泵有兩個(gè)高壓柱塞泵，靠飛輪端為油泵，靠前端為油泵。分別由兩個(gè)凸輪（每個(gè)凸輪上均有3個(gè)凸緣）驅(qū)動(dòng)，按時(shí)將六缸所需要的燃油供應(yīng)給高壓油軌。

        手油泵用于排出燃油噴射系統(tǒng)中油路的空氣，輸油泵位于高壓油泵的左側(cè)，與高壓油泵集成在一起，提供高壓油泵一定壓力的燃油。位于油泵上部的兩個(gè)黃色閥體為壓力控制閥（PCV），分別控制兩個(gè)泵的供油量與供油時(shí)刻。兩個(gè)電磁閥分別各對應(yīng)一個(gè)線束插頭，靠飛輪端為閥（PCV1），靠前端為閥（PCV2）。其作用是調(diào)整共軌管內(nèi)的燃油壓力，方法是調(diào)整油泵壓入共軌管內(nèi)的燃油量。

        凸輪軸位置傳感器（G傳感器）用于判斷柴油發(fā)電機(jī)第1缸壓縮上止點(diǎn)的到來時(shí)刻，作為噴油的基準(zhǔn)信號(hào)。高壓油泵內(nèi)部集成了一個(gè)凸輪軸位置傳感器和二個(gè)相應(yīng)的信號(hào)盤，凸輪軸置傳感器的插頭在油泵正面中部位置。

        ①柱塞下行時(shí)，壓力控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥流入柱塞腔。

         ②柱塞上行時(shí)，由于控制閥中尚未通電，處于開啟狀態(tài)，低壓燃油經(jīng)控制閥流回低壓腔。

        ③在達(dá)到供油量定時(shí)的時(shí)刻，控制閥通電，使之關(guān)閉，回流油路被切斷，柱塞腔中的燃油被壓縮，燃油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油軌。利用控制閥關(guān)閉時(shí)間的不同，控制進(jìn)入高壓油軌的油量的多少，從而達(dá)到控制高壓油軌壓力的目的。

        ④凸輪經(jīng)過最大升程后，柱塞進(jìn)入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低，出油閥關(guān)閉，停止供油，這時(shí)控制閥停止供電，處于開啟狀態(tài)、低壓燃油進(jìn)入柱塞腔，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

        2、高壓共軌管組件

        高壓共軌管將供油泵提供的高壓燃油經(jīng)穩(wěn)壓、濾波后，供應(yīng)給各缸噴油器，起蓄壓器的作用。它的容積應(yīng)削減高壓油泵的供油壓力波動(dòng)和每個(gè)噴油器由噴油過程引起的壓力振蕩，使高壓油軌中的壓力波動(dòng)控制在5MPa之下。

        軌壓限制閥的作用是：當(dāng)共軌壓力超過共軌管所能承受的最高壓力時(shí)，軌壓限制閥會(huì)自動(dòng)開啟，將共軌壓力降低到約30MPa。

        在共軌管的上部有六個(gè)流量限制閥（同缸數(shù)一致），分別與六個(gè)缸的高壓油管相連。當(dāng)某一缸的高壓油管有泄漏或噴油器故障而導(dǎo)致燃油噴射址超過限值時(shí)，流量限制閥會(huì)動(dòng)作，切斷該缸的燃油供應(yīng)。共軌的外側(cè)有1～2個(gè)進(jìn)油口，分別與高壓油泵的高壓油的出油口相連。軌壓傳感器位于共軌的右側(cè)，帶有一個(gè)線束插頭。

         3、康明斯發(fā)電機(jī)組共軌系統(tǒng)控制系統(tǒng)

        電控共軌系統(tǒng)可以分成三大部分：傳感器、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器。計(jì)算機(jī)是電控共軌燃油系統(tǒng)的核心部分。

　　根據(jù)各個(gè)傳感器的信息，計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、完成各種處理后，求出最佳噴油時(shí)間和最合適的噴油量，并且計(jì)算出在什么時(shí)刻、在多長的時(shí)間范圍內(nèi)向噴油器發(fā)出開啟電磁閥、或關(guān)閉電磁閥的指令等，從而精確控制柴油發(fā)電機(jī)的工作過程。電子控制系統(tǒng)的核心是ECU——電子控制單元。ECU就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。ECU的輸入是安裝在發(fā)電機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)上的各種傳感器和開關(guān)；ECU的輸出是送往各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電子信息。

        4、康明斯發(fā)電機(jī)組共軌系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)

　　燃料供給系統(tǒng)的主要組成部分如圖所示。由圖可見，燃油供給系統(tǒng)的主要構(gòu)成是供油泵、共軌和噴油器。

　　燃油供給系統(tǒng)的基本工作原理是：供油泵將燃油加壓成高壓，供人共軌內(nèi)；共軌實(shí)際上是一種燃油分配管。儲(chǔ)存在共軌內(nèi)的燃油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻通過噴油器噴人柴油發(fā)電機(jī)氣缸內(nèi)。電控共軌系統(tǒng)中的噴油器是一種由電磁閥控制的噴油閥，電磁閥的開啟和關(guān)閉由計(jì)算機(jī)控制。

        四、電控高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)

        1、自由調(diào)節(jié)噴油壓力(共軌壓力控制)

　　通過控制共軌壓力而控制噴油壓力。利用共軌壓力傳感器測量燃油壓力，從而調(diào)整供油泵的供油量、調(diào)整共軌壓力。此外，還可以根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量的大小與設(shè)定了的**佳值(指令值)始終一致地進(jìn)行反饋控制。

        2、自由調(diào)節(jié)噴油量

　　以柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速及油門開度信號(hào)為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)計(jì)算出發(fā)電機(jī)組噴油量，并控制噴油器的通斷電時(shí)間。

        3、自由調(diào)節(jié)噴油率形狀

　　根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)用途的需要，設(shè)置并控制噴油率形狀：預(yù)噴射、后噴射、多段噴射等。

        4、.自由調(diào)節(jié)噴油時(shí)間

　　根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和噴油量等參數(shù)，計(jì)算出噴油時(shí)間，并控制電控噴油器在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻開啟，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻關(guān)閉等，從而準(zhǔn)確控制噴油時(shí)間。

　　在電控共軌系統(tǒng)中，由各種傳感器——柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、油門開度傳感器、各種溫度傳感器等——實(shí)時(shí)檢測出柴油發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，由微型計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算后，定出適合于該運(yùn)行狀態(tài)的噴油量、噴油葉間、噴油率模型等參數(shù)，使柴油發(fā)電機(jī)始終都能在**佳狀態(tài)下工作。

　　柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)具有自我診斷功能，對系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行技術(shù)診斷，如果某個(gè)零件產(chǎn)生了故障，則診斷系統(tǒng)會(huì)向操作員發(fā)出警報(bào)，并根據(jù)故障情況自動(dòng)作出處理；或使柴油發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)行——即所謂故障應(yīng)急功能，或切換控制方法，使發(fā)電機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行到安全的地方。

　　傳統(tǒng)的泵管嘴燃油系統(tǒng)中，噴油壓力與柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷有關(guān)，不是一個(gè)獨(dú)立變量。

　　在高壓電控共軌系統(tǒng)中，噴油壓力(共軌壓力)與柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無關(guān)，是可以獨(dú)立控制的。由共軌壓力傳感器測出燃油壓力，并與設(shè)定的目標(biāo)燃油壓力進(jìn)行比較后進(jìn)行反饋控制。