性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

泵噴嘴式柴油發(fā)電機(jī)的電子控制系統(tǒng)和增壓器優(yōu)點(diǎn)

 

渦輪增壓直接噴射的康明斯柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用了最新的高壓燃油噴射技術(shù)-泵噴嘴系統(tǒng)。此系統(tǒng)使柴油與空氣混合更充分，燃燒更徹底，大大降低了CO、HC顆粒的排放。另外，采用EGR系統(tǒng)，大大降低了NO產(chǎn)生，其排放指標(biāo)滿足國(guó)3標(biāo)準(zhǔn)。康明斯采用的可調(diào)葉片式渦輪增壓器（VGT），在任何轉(zhuǎn)速下均可產(chǎn)生所需要的充氣壓力，性能比傳統(tǒng)的渦輪增壓器大大提高，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性，保證大功率的輸出。由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力始終處于最佳狀態(tài)，從而在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提高了燃燒效率，節(jié)約了燃油并改善了排放。

 

一、燃油系統(tǒng)

 

電子控制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油噴射系統(tǒng)是采用泵噴嘴方式。機(jī)械式油泵從油箱中吸出流經(jīng)燃油濾清器的燃油，并沿缸蓋內(nèi)供油管將其泵入泵噴嘴單元；不需要的燃油經(jīng)缸蓋內(nèi)回油管、油溫傳感器和燃油冷卻器返回油箱。

1、燃油泵

燃油泵位于缸蓋上。緊接在真空泵后面。其功能是將燃油從油箱輸送到泵噴嘴。燃油泵由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。燃油泵是間歇式葉片泵。間歇式葉片被彈簧壓力壓緊在轉(zhuǎn)子上。其優(yōu)點(diǎn)是在較低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)也可以供油。而旋轉(zhuǎn)式葉片泵在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)在離心力作用下葉片才壓緊在定子上，此時(shí)開(kāi)始供油。泵體內(nèi)的油道使轉(zhuǎn)子始終處于被燃油浸潤(rùn)狀態(tài)，從而隨時(shí)輸送燃油。燃油泵的工作過(guò)程是容積增大時(shí)油泵進(jìn)油，容積減小時(shí)油泵輸油。燃油被吸出和泵人兩個(gè)油腔。

 

燃油泵位置及構(gòu)造圖

 

2、分配管

分配管集成在缸蓋內(nèi)的供油管內(nèi)，其功能是等量向各泵噴嘴分配燃油，分配管的工作過(guò)程是：

油泵將燃油輸送到各缸的供油管內(nèi)，然后燃油沿著分配管內(nèi)管流向1缸。燃油通過(guò)十字孔迸大分配管和缸蓋壁之間的環(huán)形管，在此，燃油與受熱燃油混合，并被泵噴嘴強(qiáng)制流向供油管，使供油管內(nèi)流到各缸的燃油油溫一致，所有的泵噴嘴被提供相同量的燃油，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。若沒(méi)有分配管，6噴嘴的油溫將不會(huì)相同，6噴嘴強(qiáng)制流向供油管的受熱燃油在供油管內(nèi)被流動(dòng)的燃油直接從4缸推到1缸噴嘴。結(jié)果，油溫從4缸推到1缸上升，并且泵噴嘴被提供不同質(zhì)量的燃油，這將會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)不平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)并將在頭幾缸中產(chǎn)生極度高溫。

3、泵噴嘴

泵噴嘴將噴油泵電控單元、噴油嘴組合在一起。發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)缸都有一個(gè)泵噴嘴，不需要高壓管或分配式噴射泵。

（1）泵噴嘴的功能是能夠產(chǎn)生所需的高噴射壓力，能按正確的時(shí)間和正確的噴油量噴油。

（2）泵噴嘴直接集成在氣缸蓋上，由凸輪軸上的4個(gè)噴射凸輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)滾柱式搖臂來(lái)驅(qū)動(dòng)泵噴嘴的泵活塞，在供油循環(huán)期間，泵活塞在活塞彈簧壓力作用下向上移動(dòng)，使高壓腔的內(nèi)容積擴(kuò)大。泵噴嘴電磁閥不動(dòng)作，電磁閥針閥處于靜止位置，供油管到高壓腔內(nèi)的通道打開(kāi)，燃油流入高壓腔。

（3）泵噴嘴系統(tǒng)與分配式噴射系統(tǒng)的缸蓋相比，泵噴嘴式噴射系統(tǒng)缸蓋有很大變化，位置比較高。泵噴嘴通過(guò)卡塊固定在缸蓋上。泵噴嘴要安裝好，若泵噴嘴與缸蓋不垂直，則緊固螺栓會(huì)松動(dòng)，造成泵噴嘴或缸蓋損壞。

（4）泵噴嘴的回油管的作用是冷卻泵噴嘴，來(lái)自供油管的燃油沖刷通向回油管的泵噴嘴油道，排出泵活塞處瀉出的燃油，通過(guò)回油管內(nèi)節(jié)流孔分離來(lái)自供油管內(nèi)的氣泡。

 

電控泵噴嘴結(jié)構(gòu)圖

 

 

二、電子控制系統(tǒng)

 

發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制系統(tǒng)主要由傳感器、ECU和執(zhí)行器三大部件組成。

 

1、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器

 

（1）安裝位置

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器是一個(gè)感應(yīng)式傳感器，位于缸體上。

（2）信號(hào)輪

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輪圓周上，有56個(gè)齒和2個(gè)齒缺（兩個(gè)齒），齒缺相距180°，作為確定曲軸位置的參考標(biāo)記。

（3）信號(hào)作用

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，記錄了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和實(shí)時(shí)的曲軸位置。利用此信息，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元計(jì)算出噴油始點(diǎn)和噴油量。

（4）信號(hào)失效

信號(hào)失效時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

（5）快速啟動(dòng)識(shí)別

為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元計(jì)算來(lái)自霍爾傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元利用來(lái)自霍爾傳感器的信號(hào)識(shí)別各缸。曲軸傳感器輪上有兩個(gè)齒缺，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)半圈時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元就會(huì)獲得一個(gè)相關(guān)信號(hào)。通過(guò)此方式，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元在初期就可識(shí)別相關(guān)各缸的曲軸位置并控制相應(yīng)的電磁閥來(lái)進(jìn)行噴射循環(huán)。

 

2、冷卻液溫度傳感器

 

（1）安裝位置

冷卻液溫度傳感器安裝在缸蓋的冷卻液接頭上，將當(dāng)前冷卻液溫度信號(hào)傳送給發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元。

（2）信號(hào)作用

發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元利用冷卻液溫度傳感器信號(hào)修正噴油量。

（3）信號(hào)失效

信號(hào)失效時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元利用來(lái)自燃油溫度傳感器信號(hào)修正噴油量。

6.進(jìn)氣歧管壓力傳感器G71

（1）信號(hào)作用

進(jìn)氣歧管壓力傳感器提供的信號(hào)用于檢查增壓壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元將實(shí)際測(cè)量值與增壓壓力脈頻圖上的設(shè)定值進(jìn)行比較，若實(shí)際測(cè)量值偏離設(shè)定值，則發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元通過(guò)電磁閥調(diào)整增壓壓力，實(shí)現(xiàn)增壓壓力控制。

（2）信號(hào)失效

信號(hào)失效時(shí)，不能調(diào)節(jié)增壓壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。

（3）安裝位置

進(jìn)氣歧管壓力傳感器和進(jìn)氣歧管溫度傳感器集成在一起，安裝在進(jìn)氣管內(nèi)。

 

3、電子控制單元

 

ECU主要功用是接收各種傳感器和控制開(kāi)關(guān)輸入的車輛工況信號(hào)，根據(jù)內(nèi)部預(yù)先編制的控制程序和存儲(chǔ)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定適合發(fā)動(dòng)機(jī)工況的噴油量和噴油時(shí)刻等參數(shù)，將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)控制各執(zhí)行器完成動(dòng)作，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。

 

4、泵噴嘴電磁閥

 

（1）安裝位置

泵噴嘴電磁閥有4個(gè)，分別安裝在各缸噴嘴單元上。

（2）信號(hào)的作用

信號(hào)作用是控制各缸的噴射始點(diǎn)和噴射量。

（3）信號(hào)失效

若噴嘴電磁閥失效，發(fā)動(dòng)機(jī)將不能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，功率也將下降。噴嘴電磁閥有雙保險(xiǎn)功能。若電磁閥保持打開(kāi)狀態(tài)，噴嘴內(nèi)無(wú)法建立起壓力：若電磁閥保持關(guān)閉狀態(tài)，泵噴嘴高壓腔無(wú)法再充注燃油。兩種情況下，都沒(méi)有燃油噴到氣缸內(nèi)。

 

泵噴嘴電磁閥位置圖

 

 

5、輔助輸出信號(hào)

 

（1）冷卻液輔助加熱器

由于發(fā)動(dòng)機(jī)的效率高，產(chǎn)生的廢熱很少，某些情況下，可能無(wú)法輸出充足的熱量。在氣溫低的國(guó)家，溫度低時(shí)用電子輔助加熱器加熱冷卻液。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

此信號(hào)用作轉(zhuǎn)速表指示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。

 

三、可調(diào)式渦輪增壓器

 

1、可調(diào)式渦輪增壓器優(yōu)點(diǎn)

 

渦輪增壓器采用可調(diào)式葉片控制作用在渦輪上的氣流量。可調(diào)式葉片由真空膜片室控制。其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）由于廢氣流量由可調(diào)式葉片控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，也可保證大功率輸出；

（2）作用于渦輪上較低的排氣背壓。可降低發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的油耗；

（3）由于充氣壓力達(dá)到最佳狀態(tài)，從而在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提高了燃燒效率。

 

2、可調(diào)式渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)

 

（1）可調(diào)式葉片

可調(diào)式渦輪增壓器調(diào)整葉片的結(jié)構(gòu)。葉片連同葉片軸一同安裝在支承圈上，葉片軸后有一個(gè)導(dǎo)銷，調(diào)整圈內(nèi)，調(diào)整圈轉(zhuǎn)動(dòng)，致使葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，由此改變了廢氣流通截面積。調(diào)整圈由控制桿系驅(qū)動(dòng)。控制桿系又由真空模片室驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的葉片軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到極限，迸氣口截面變小，廢氣流速增大，從而提高了渦輪轉(zhuǎn)速，充氣壓力提高。發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)的葉片軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到極限，迸氣口截面變大，從而使渦輪轉(zhuǎn)速和充氣壓力恒定不變。

（2）真空膜片式

真空膜片式的作用是根據(jù)電磁閥N75輸送的真空，驅(qū)動(dòng)控制桿系。圖41所示是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)N75通電，膜片式與真空源相同，葉片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到極限，。圖42所示是發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)N75不通電，膜片式與大氣相同，葉片逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到極限。

 

 

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