性能特點和作用說明

泵噴嘴式柴油發(fā)電機的電子控制系統(tǒng)和增壓器優(yōu)點

 

渦輪增壓直接噴射的康明斯柴油發(fā)動機采用了最新的高壓燃油噴射技術-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，其排放指標滿足國3標準。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)動機的適應性，保證大功率的輸出。由于發(fā)動機進氣壓力始終處于最佳狀態(tài)，從而在整個轉(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)動機的柴油噴射系統(tǒng)是采用泵噴嘴方式。機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。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)點是在較低發(fā)動機轉(zhuǎn)速時也可以供油。而旋轉(zhuǎn)式葉片泵在發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速時在離心力作用下葉片才壓緊在定子上，此時開始供油。泵體內(nèi)的油道使轉(zhuǎn)子始終處于被燃油浸潤狀態(tài)，從而隨時輸送燃油。燃油泵的工作過程是容積增大時油泵進油，容積減小時油泵輸油。燃油被吸出和泵人兩個油腔。

 

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)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。若沒有分配管，6噴嘴的油溫將不會相同，6噴嘴強制流向供油管的受熱燃油在供油管內(nèi)被流動的燃油直接從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，這將會使發(fā)動機不平穩(wěn)運轉(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)動機每個缸都有一個泵噴嘴，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個噴射凸輪來驅(qū)動。通過滾柱式搖臂來驅(qū)動泵噴嘴的泵活塞，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，使高壓腔的內(nèi)容積擴大。泵噴嘴電磁閥不動作，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，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，則緊固螺栓會松動，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，通過回油管內(nèi)節(jié)流孔分離來自供油管內(nèi)的氣泡。

 

電控泵噴嘴結(jié)構(gòu)圖

 

 

二、電子控制系統(tǒng)

 

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

 

1、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器

 

（1）安裝位置

發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器是一個感應式傳感器，位于缸體上。

（2）信號輪

發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器輪圓周上，有56個齒和2個齒缺（兩個齒），齒缺相距180°，作為確定曲軸位置的參考標記。

（3）信號作用

發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的信號，記錄了發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和實時的曲軸位置。利用此信息，發(fā)動機電控單元計算出噴油始點和噴油量。

（4）信號失效

信號失效時。發(fā)動機熄火。

（5）快速啟動識別

為了讓發(fā)動機快速啟動，發(fā)動機電控單元計算來自霍爾傳感器和發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的信號。發(fā)動機電控單元利用來自霍爾傳感器的信號識別各缸。曲軸傳感器輪上有兩個齒缺，當曲軸轉(zhuǎn)過半圈時，發(fā)動機電控單元就會獲得一個相關信號。通過此方式，發(fā)動機電控單元在初期就可識別相關各缸的曲軸位置并控制相應的電磁閥來進行噴射循環(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，將當前冷卻液溫度信號傳送給發(fā)動機電控單元。

（2）信號作用

發(fā)動機電控單元利用冷卻液溫度傳感器信號修正噴油量。

（3）信號失效

信號失效時，發(fā)動機電控單元利用來自燃油溫度傳感器信號修正噴油量。

6.進氣歧管壓力傳感器G71

（1）信號作用

進氣歧管壓力傳感器提供的信號用于檢查增壓壓力。發(fā)動機電控單元將實際測量值與增壓壓力脈頻圖上的設定值進行比較，若實際測量值偏離設定值，則發(fā)動機電控單元通過電磁閥調(diào)整增壓壓力，實現(xiàn)增壓壓力控制。

（2）信號失效

信號失效時，不能調(diào)節(jié)增壓壓力，發(fā)動機功率下降。

（3）安裝位置

進氣歧管壓力傳感器和進氣歧管溫度傳感器集成在一起，安裝在進氣管內(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關輸入的車輛工況信號，根據(jù)內(nèi)部預先編制的控制程序和存儲的試驗數(shù)據(jù)，確定適合發(fā)動機工況的噴油量和噴油時刻等參數(shù)，將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號控制各執(zhí)行器完成動作，從而使發(fā)動機保持最佳運行狀態(tài)。

 

4、泵噴嘴電磁閥

 

（1）安裝位置

泵噴嘴電磁閥有4個，分別安裝在各缸噴嘴單元上。

（2）信號的作用

信號作用是控制各缸的噴射始點和噴射量。

（3）信號失效

若噴嘴電磁閥失效，發(fā)動機將不能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，功率也將下降。噴嘴電磁閥有雙保險功能。若電磁閥保持打開狀態(tài)，噴嘴內(nèi)無法建立起壓力：若電磁閥保持關閉狀態(tài)，泵噴嘴高壓腔無法再充注燃油。兩種情況下，都沒有燃油噴到氣缸內(nèi)。

 

泵噴嘴電磁閥位置圖

 

 

5、輔助輸出信號

 

（1）冷卻液輔助加熱器

由于發(fā)動機的效率高，產(chǎn)生的廢熱很少，某些情況下，可能無法輸出充足的熱量。在氣溫低的國家，溫度低時用電子輔助加熱器加熱冷卻液。

（2）發(fā)動機轉(zhuǎn)速

此信號用作轉(zhuǎn)速表指示發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號。

 

三、可調(diào)式渦輪增壓器

 

1、可調(diào)式渦輪增壓器優(yōu)點

 

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)點如下：

（1）由于廢氣流量由可調(diào)式葉片控制。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時，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)動機高轉(zhuǎn)速時的油耗；

（3）由于充氣壓力達到最佳狀態(tài)，從而在整個轉(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，葉片軸后有一個導銷，調(diào)整圈內(nèi)，調(diào)整圈轉(zhuǎn)動，致使葉片軸轉(zhuǎn)動，最終使葉片轉(zhuǎn)動，由此改變了廢氣流通截面積。調(diào)整圈由控制桿系驅(qū)動。控制桿系又由真空模片室驅(qū)動。發(fā)動機怠速時的葉片軸順時針旋轉(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)動機高速時的葉片軸逆時針旋轉(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)動控制桿系。圖41所示是發(fā)動機怠速時N75通電，膜片式與真空源相同，葉片順時針旋轉(zhuǎn)到極限，。圖42所示是發(fā)動機高速時N75不通電，膜片式與大氣相同，葉片逆時針旋轉(zhuǎn)到極限。

 

 

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