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電噴柴油發電機組及其技術

時間:2016-09-28 16:50 來源:未知

1引言

  電噴技術即內燃機燃料係統的電子噴射供給技術,為了嚴格控製氣車尾氣對環境的嚴重汙染,要求汽車用汽油發動機必須實施電噴技術,對非電噴汽車采取了非準入的措施。

  柴油機由於燃料供給係統的特殊性,即燃料在供給氣缸時是采取高壓(10~120MPa)噴射的方式,技術上改變原有的供油方式與汽油機相比具有較大的難度。實際上,柴油機的汙染有時比汽油機更嚴重,特別是排煙、碳氧化合物等。

  柴油發電機組要求柴油機隻有具有運行速度穩定、動態性能好,才能輸出高品質的電能,同時具有轉速調整的自動化,才能真正實現備(主)用電源的自動化、智能化。因此柴油發電機組配套的柴油機近年來已有一部分實現了電子調速,但對環境汙染的控製措施無所作為。

  2電噴柴油機的電噴技術

  發電用柴油機是車輛、船舶及工程機械用柴油機的變型產品,因而電控技術的發展必然受到主要產品的影響。進入20世紀後期,由於柴油車廢氣汙染物排放法規和汽油車一樣日趨嚴格,同時改善柴油機經濟性的要求也進一步提高,因此在汽油機電控技術飛速發展的基礎上,一些發達國家開始對柴油機電控技術——電子噴射進行了開發和研究,並初步投入使用。電子噴射技術與電子調速技術既有相同點(即控製柴油機的噴油量),又具有根本的區別,即電子噴射還具有用電信號控製噴油時刻、噴射壓力,完全取消了燃油係統中的機械結構。

  在20世紀90年代發展起來的電控柴油噴射係統主要有以下兩種形式:

  一是Bosch公司共軌式電控柴油噴射係統。其特點是係統中有一公共高壓油軌,用高壓(或中:壓)輸油泵向公共油軌中泵油,用電磁閥對油軌中的壓力進行調節。高壓(或中壓)的柴油由公共油軌分別通向各缸噴油器,由裝在噴油器內的電磁閥控製噴油量和噴油正時,噴油壓力或直接決定;於共軌中的壓力,或由噴油器中的增壓活塞對從:公共油軌來的燃油進行增壓。共軌式電控噴油係統可以同時控製噴油量、噴油正時、噴油壓力、噴、油速率,且能實現高壓噴射滿足排放要求。同時,在原采用傳統高壓油泵一高壓油管一噴油器的噴油係統柴油機上使用時,結構變化很小。

  二是Perkins公司共軌式電控柴油噴射係統,它是在Bosch公司電噴係統基礎上的改進。該係統無高壓油泵,電噴係統主要由電子控製模塊(ECM)、高壓潤滑油供應泵、噴注壓力調節閥、噴油器等組成。其傳感器包括:曲軸位置傳感器(CMP)、增壓壓力感應器(MAP)、噴油壓力控製傳感器(1CP)、潤滑油濕度傳感器(EOT)、水溫傳感器(CET)、油壓傳感器(EOP)。係統中燃油流程如圖1所示,燃油經濾清器、油泵(低壓)、燃油集合管至噴油器。燃油係統中,高壓燃油流動,取消了高壓油管,這樣可防止柴油的可壓縮性和油管的彈性在油管內形成壓力波動,可能造成已關閉的針閥重新打開,產生二次噴射的不正常燃燒,使燃燒不完全。

  噴油壓力控製係統如圖2所示,係統由高壓油泵、穩壓閥、噴油壓力控製感應器、調節閥等組成。該係統內流動的為高壓機油。高壓機油供應泵是由曲軸帶動七個活塞的油泵,在正常運行條件下,油泵輸出的壓力經過一個路軌式壓力控製閥(RPCV)控製,過多的機油經過旁通回流到回油係統,柴油機的運行情況取決於液壓壓力,而控製壓力是取決於ECM,良好的液壓控製使柴油機具有良好的運行條件。

  噴油器如圖3所示:由電磁閥、提動閥、酸化增強活塞、噴油咀總成等組成。噴油器的噴射動力來自液壓能量,噴油器內的活塞及柱塞是用液壓壓力及速度來控製的。同時,噴油量是ECM發出脈衝的時間來控製噴油器中電磁閥開關時間的長短,當電磁閥通電時,提動閥打開其閥座,高壓機油將會推動活塞及柱塞下行直至最低。當ECM輸出信號斷開噴油器的電磁閥電源,噴油程序停止,提動閥關上。由於提動閥關上,高壓機油輸送管道關上,停止供油至酸化增強活塞,在酸化增強活塞內的高壓機油排人轉動空槽內。柱塞彈簧把酸化增強活塞和柱塞推回原位,當柱塞向上移動時,把燃油閥打開,低壓燃油開始注柱塞瓣內。ECM通過其噴油器使其噴射速度、噴油時間及高壓噴射壓力得到有效控製。噴射速度的控製:噴油器由液壓係統執行,它的速度比傳統的機械式快,同時其噴射速度及噴射壓力與柴油機速度無關。

  噴油時間的控製:從開始至結束的噴油時間全電子化控製,與一般的電子調速器不同,一般的電子調速器其執行器是統一拉動(轉動)柱塞,而不可能各個氣缸獨立控製,而電噴係統的噴油器的柱塞是用電磁閥分別控製,且柱塞的運動與柴油機的運轉速度或曲軸位置傳感器信號的持續時間無關。

  噴射壓力的控製:噴油器酸化增強活塞能產生倍增的液壓力量推動柱塞,即使輸入的高壓機油壓力不穩定,但噴射壓力仍能維持在3000至21000Psi內,這樣的液壓壓力亦適用於高轉速的柴油機。

  3電噴柴油發電機組

  Perkins公司共軌式電控柴油噴射係統已應用於威爾信1300係列柴油發電機之中,1300係列柴油機基本參數為:氣缸直徑/行程116.6mm/135.5mm,壓縮比15.9:1、氣缸數為6,功率範圍從145kW至230kW等5個等級。

  由於該係列電噴柴油發電機組的ECM係統占機械(或電子)調速器相比有較多的信號輸入,因此,能操控最佳的供油量及噴油時間,特別體現在機組的廢氣排放及噪音嚴格符合最新的國際標準;同時機組起動時,冒黑煙程度明顯減少,突加負載時爆燃噪聲顯著降低;同時,同比功率提高3%,燃油消耗率下降8%;結構簡單、操作簡捷。另一方麵,電噴柴油發電機組的ECM控製係統實現了柴油機燃料供給係統的智能化。威爾信1300電噴柴油發電機組裝有自檢功能按鈕和指示燈及運行狀況閃燈碼顯示係統,使得電噴係統具有145個故障顯示內容;且具有轉速監控接口,轉速在一定範圍內可任意設定和調整,具有很強的適用性。

  4結語

  電噴柴油發電機組,改變了原有發電機組控製的範疇,是柴油發電機向綠色機組邁進的開端,因為在現代社會發展的今天,人們已經重視環境對社會、經濟可持續發展的影響,已經非常重視交通工具,特別是汽油發動機汽車的汙染控製,強調電子噴射控製發動機的必要性,因而采取了強製普及。相信在不遠的將來,柴油機電噴技術的普及也為日不遠,電噴柴油發電機組的普遍應用也將引起廣泛的重視。