柴油发电机VE型分配泵的作业机理和控制程序

摘要：电喷燃油喷射系统成为目前柴油发电机领域的重要发展方向之一，采用电控技术后，将高效改进柴油发电机的动力性和经济性，减小柴油发电机的有害排放。在VE分配泵上实施位置式电喷，对原供油装置改动较少，开发周期较短，比较适合我国目前的国情，也是满足更严格排放法规的一项有力步骤。

通过对分配式喷油泵的传感器、执行器、控制单元进行探求，构建了基本的控制系统，对喷油量、喷油正时实施了闭环控制。在规划步骤中主要应用抗干扰、CAN.总线通信、外部扩展等技术方法，保证了装置的可靠性和稳定性。

针对传统控制模块之间采用RS232等通信方法速度比较慢，设计了以CAN总线为桥梁发电机电喷装置的开发环境，从而在ECM（eleetronieallyeontrolledunit）与计算机之间建立了快速、畅通的信息通道，为进一步利用计算机实现复杂的控制和详述功能打下了基础。

      柴油发电机的电控分配泵燃油喷射系统根据各探头的信号检测出发电机的实际运作状况，由ECU来完成如下的控制：

      不同规格的柴油发电机，ECU的主要控制作用不同。有些机型可以实现对上述的①、②、③三项控制，而有些机型只关于①、②项来进行控制。

      电控分配泵大多是在VE型分配泵的基础上实现电子控制的。其构成如图1所示。该系统可分为三大部分感应器、ECM和驱动装备。其中感应器用于实时检测发电机运行状态以及操作者意图等信息并送达操作系统，然后由控制屏给驱动装置下达指令；操作界面其核心部分是单片机，它负责消除所有参数、执行方式并将运转结果作为控制指令输入到驱动装备；驱动设备根据监控系统送达的执行指令驱动调节喷油量及喷油正时的相应机构，从而调节发电机的运行状态，使其在较佳状态下作业。 

      VE型分配泵的构造从左到右依次为传动轴、输油泵、传动齿轮、滚轮座及滚轮、端面凸轮、柱塞、控制套、分配套、泵头和电磁阀停油设备等。泵的上部分为调速器，下部分为提前器。其工作原理如下：

      分配泵的传动轴转动时柴油发电机，带动输油泵将燃油从油箱里吸出康明斯柴油机官网，经过柴油滤清器过滤，去掉燃油中的杂质，进入油水分离器，分离出燃油中的水分，然后被吸入输油泵，输油泵输出燃油的压力与VE泵的速度成正比，并可以通过调压阀来调节燃油压力，使燃油限制在规定压力下。

      具有一定压力的燃油经过电磁阀控制由进油口进入柱塞腔，同时一部分燃油进入提前装置控制提前器活塞的位移，过剩的燃油经过回油螺钉（回油电磁阀）节流孔回到进油油路和油箱。传动轴旋转带动十字块，十字块又带动端面凸轮旋转，通过端面凸轮的定位销带动分配柱塞旋转。柱塞弹簧和弹簧下座将分配柱塞压在端面凸轮上。

      当传动轴旋转时，端面凸轮在十字块作用下作旋转运动，同时在滚轮作用下做往复运动。分配柱塞的旋转运动起分配功用，往复运动起泵油功用。进入柱塞腔中的燃油在分配柱塞往复运动下发生高压，然后通过分配套、出油阀、喷油泵喷入气缸。传动轴的转动又通过减振块带动齿轮、飞块座及飞块旋转，飞块的离心力推动调速滑套及调速支架部件，当速度变化时通过调速支架的运动改变控制套相对溢流孔的位置，从而改变供油行程，调整供油量，以满足发电机不一样工况时的需要。

      供油的终止是由控制套和分配柱塞上的溢流孔的位置来决定的，当该溢流孔露出控制套的端面时，燃油从溢流孔泄漏，供油结束。

      在充油阶段，进油槽与分配套上的进油孔以及高压腔相通，泵室内的低压油开始进入高压腔康明斯发电机配件厂家，并开始充满柱塞各通路和空间。柱塞随平面凸轮旋转并向前运动，柱塞进油槽被关闭，充油结束。随着柱塞继续旋转和向前运动，高压腔内的燃油发生高压，同时柱塞上的分配槽与通油孔相通，高压油经通油孔被压入泵头上的油孔，克服出油阀弹簧的预紧力并顶开出油阀，流入高压油管至喷油咀。

      当柱塞向前运动到其上回油孔被油量控制套打开时，高压油将从回油孔流向低压室，整个高压装置迅速降压。在出油阀弹簧力作用下，出油阀关闭，结束供油。柱塞构造如图2所示。

      电喷分配泵燃油喷射装置按喷油量、喷油时间的控制方式不同分为位置控制式和时间控制式两种。

      位置控制式电控分配泵燃油喷射系统将原VE型分配泵中的机械调速装备换成了电子控制式的执行装置，其基本特性是保留了机械分配泵的溢油环，采用旋转式的电磁铁。因此位置控制式电控分配泵燃油喷射装置不再采用杠杆速度控制器。电磁铁中控制轴旋转改变了控制轴下端偏心球的位置，直接控制溢油环，控制喷油量。其构成如图3所示，供油特征曲线）喷油量的控制。

      喷油量的控制机理如图5所示。ECU发出指令给线圈通电，使转子轴转动一定的角度，同时转子轴带动偏心钢球转动，使滑套和柱塞的相对位置产生变化，从而改变喷油量。ECM根据发电机的运转工况计算出目标喷油量，将结果输出给执行器，同时还有反馈控制执行装置将执行的动作目标反馈给ECM，以实现闭环控制，从而实现对喷油量的精确控制。

      喷油时间的控制机理如图6所示。VE型分配泵的提前器活塞内有连通高压腔和低压腔的通道，ECU接收各传感器的信号并进行处理，对电磁阀发出指令（控制电流大小的指令），按占空比来控制电磁阀，使提前器活塞左、右腔的油压差发生变化，提前器活塞带动滚轮架相对于滚轮产生一定角度的旋转，从而改变喷油时间。正时活塞位置感应器将信号反馈给ECU实现闭环控制。

      微机内设有时钟，利用时钟控制喷油终了时间，从而控制喷油量。控制喷油终了的执行装置是电磁阀，对每一次喷油都可以进行控制，因此可以取消其他的喷油量控制系统。另外，在时间控制方式中，电子回路比较简单。

      电控分配泵燃油喷射系统

根据各种感应器的信息测定出发电机的实际运行状态，由计算机完成喷油量控制、喷油时间控制和怠速转速控制。不同的机型电喷的主要内容不同，有些机型可以实现喷油量控制、喷油时间控制和怠速转速控制三项控制，有些机型仅对喷油时间进行控制。