前言：當(dāng)前，為了適應(yīng)全球?qū)?jié)能環(huán)保的要求，我國(guó)推出了更嚴(yán)格的針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)尾氣排放的法規(guī)。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)所有非道路用柴油發(fā)電機(jī)實(shí)施國(guó)家第三階段排放標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)3排放)。排放法規(guī)的不斷嚴(yán)格推動(dòng)了柴油發(fā)電機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，目前從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，共軌和單體泵是比較成熟的國(guó)3技術(shù)，但是由于其核心零部件由國(guó)外企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)要裝配不但價(jià)格高，而且供應(yīng)量也存在問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，作為中美合資品牌康明斯發(fā)電機(jī)廠家在分析了柴油發(fā)電機(jī)排放控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和探索研究后，開(kāi)發(fā)了一種新型的燃油噴射系統(tǒng)“直列泵+電子調(diào)速器+冷卻ECR”，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)獲得了成功。這一技術(shù)在成本和維修方面優(yōu)勢(shì)明顯，符合中國(guó)當(dāng)下的實(shí)際情況，得到了各企業(yè)的青睞。接下來(lái)康明斯廠家小編將著重介紹這一技術(shù)思路中的燃油系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
為滿(mǎn)足國(guó)3排放法規(guī)，康明斯發(fā)電機(jī)廠家斷定必須改善柴油發(fā)電機(jī)的燃燒性能，燃油系統(tǒng)作為柴油發(fā)電機(jī)的“心臟”是研發(fā)的重中之重?？得魉箯S家的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)思路是：燃油系統(tǒng)的嘴端噴射壓力要達(dá)到130MPa以上；采用頂隙柱塞偶件實(shí)現(xiàn)噴油正時(shí)；采用電子調(diào)速器來(lái)提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，滿(mǎn)足歐洲負(fù)荷響應(yīng)試驗(yàn)(ELR)的測(cè)試循環(huán)要求。

1.噴油泵的設(shè)計(jì)：提高燃油系統(tǒng)噴射壓力必須首先提高其泵端壓力，對(duì)于直列泵來(lái)說(shuō)最直接的措施就是提高其供油速率，因此采用的方案是：以強(qiáng)化的Pz型機(jī)械泵為基礎(chǔ)，增大柱塞直徑，提高凸輪升程；同時(shí)在保證供油速率不變的情況下，為了增加可靠性，采用“大升程、小柱塞直徑”思路，即在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，為滿(mǎn)足要求而盡量去增加凸輪升程尺寸，并盡可能小的增加柱塞直徑尺寸。這樣在同樣的泵端壓力下，可以減小凸輪軸的接觸應(yīng)力，提高柱塞高壓油腔的容積效率。最終將凸輪升程設(shè)計(jì)為14mm，柱塞直徑設(shè)計(jì)為12mm，并與小孔徑的噴油嘴匹配，將燃油系統(tǒng)的嘴端噴射壓力大幅提升，遠(yuǎn)超過(guò)130MPa以上，滿(mǎn)足供油要求。噴油壓力的相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如圖1所示另外，由于提高了燃油系統(tǒng)的噴射壓力，使得噴油泵的驅(qū)動(dòng)扭矩也隨之升高，這樣就導(dǎo)致傳統(tǒng)的機(jī)械式提前器的工作可靠性下降。為解決這一問(wèn)題，目前的方法是取消傳統(tǒng)的機(jī)械式提前器，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)頂隙式柱塞偶件來(lái)滿(mǎn)足噴油正時(shí)要求。通過(guò)試驗(yàn)，測(cè)試改進(jìn)后噴油泵的噴油提前特性完全能滿(mǎn)足要求。
2.執(zhí)行器的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)布置：目前國(guó)產(chǎn)執(zhí)行元件主要有比例電磁鐵執(zhí)行機(jī)構(gòu)和步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2種，設(shè)計(jì)方案中選用了推力大的比例電磁鐵作為執(zhí)行元件，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，推力大，響應(yīng)快等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)位移的精確控制，并且維護(hù)簡(jiǎn)單。在比例電磁鐵與噴油泵拉桿聯(lián)接的布餐上，使用杠桿機(jī)構(gòu)連接執(zhí)行元件和拉桿是一種常用的連接方式，這種方式可以縮短調(diào)速器的空間尺寸，但在調(diào)節(jié)供油量的過(guò)程中容易產(chǎn)生供油死角，使噴油泵卡死，而且多出的杠桿機(jī)構(gòu)易損壞，可靠性差。為此可直接連接執(zhí)行元件和拉桿，即采用直線(xiàn)推動(dòng)的控制方式來(lái)避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，使調(diào)速器更簡(jiǎn)便有效、可靠。
3.電子調(diào)速器的設(shè)計(jì)：現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究的電子調(diào)速器多采用位移控制方式，通過(guò)電子控制的執(zhí)行器來(lái)調(diào)節(jié)噴油泵拉桿位移，達(dá)到控制循環(huán)供油量的目的。對(duì)電子調(diào)速器的設(shè)計(jì)中主要涉及到4個(gè)方面。電子調(diào)速器的結(jié)構(gòu)布置整體布局的優(yōu)化保證電調(diào)泵在柴油發(fā)電機(jī)上的安裝，盡可能的避免對(duì)原機(jī)的改動(dòng)。在調(diào)速器外形的設(shè)計(jì)上結(jié)合柴油發(fā)電機(jī)有限的安裝空間，做到結(jié)構(gòu)緊湊，并且在對(duì)各部件的設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到這一要求，控制其外圍尺寸，節(jié)省空間。電調(diào)燃油系統(tǒng)提高柴油發(fā)電機(jī)本身的燃燒效率，并通過(guò)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化匹配，如：改進(jìn)設(shè)計(jì)燃燒室；改進(jìn)設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)；改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)排氣系統(tǒng)；改進(jìn)增壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)供油提前角等措施，有效地降低了NO的排放，同時(shí)平衡排放物中NO，和顆粒的含量，滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
4.位置傳感器的特點(diǎn)與布置：在各種位置傳感器中，霍爾位置傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，便于在調(diào)速器中的安裝，選用該種傳感器可以有效的節(jié)省空間，有助于優(yōu)化調(diào)速器的整體尺寸結(jié)構(gòu)；另外，該傳感器價(jià)格便宜，靈敏度完全能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可以降低生產(chǎn)成本。
康明斯發(fā)電機(jī)廠家設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的這一整套電調(diào)型燃油系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)有的成熟機(jī)型通過(guò)匹配達(dá)到了國(guó)3排放標(biāo)準(zhǔn)。首先，通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)噴油泵和噴油器提高了噴射壓力可以達(dá)到160MPa以上，使燃油霧化顆粒更小，油氣混合更充分，進(jìn)一步改善了燃燒；其次，設(shè)計(jì)了電子調(diào)速器，調(diào)速器不僅提高了燃油系統(tǒng)的響應(yīng)，而且具備尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，使用維護(hù)方便的特點(diǎn)；ESC試驗(yàn)循環(huán)結(jié)果表明，NO相對(duì)原機(jī)減少了lO％，顆粒減少了6o％，最終滿(mǎn)足國(guó)3排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。