柴油发电机高压共轨管和ECM的结构原理

共轨技术是指高压油泵、压力探头和ECM结构的闭环装置中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油步骤，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与柴油发电机的速度无关，可以大幅度减少柴油发电机供油压力随柴油发电机速度的变化，因此也就减轻了传统柴油发电机的缺陷。ECU控制喷油嘴的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和喷油咀电磁阀开启时间的长短。

      新技术总是为解决一些实际生活中的实际问题而生的，柴油发电机的共轨技术的出现，离不开实际问题对研究人员的困扰，于是，康明斯发电机公司首先知晓一下没有使用共轨电喷装置的柴油发电机的供油系统有何问题。

     在非共轨式燃油装置的柴油发电机的供油装置中，每个喷油泵都连接有一根高压油管和一根回油管，采用高压油泵来提供高压油的压力，在高压油管中不一样的位置不同的时间，油压都不相同。这种构成柴油发电机喷油器喷油的规律在理论上取决于柱塞的运动规律，并且在调速器的协助下自动调整供油提前角，使柴油发电机工作情况稳定。但是在实际的使用流程中，因为柴油的可压缩性质和高压油管中柴油压力的波动，使得实际的喷油状态与燃油泵所规定的柱塞供油规律有了较大的差异。比如油管内的压力波动，有时还会在喷射之后使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油泵针阀开启的压力，将已经关闭的针阀重新打开，发生二次喷油现状。因为二次喷油不可能完全燃烧，故而就会增加烟度和碳氢化合物的含量，造成尾气超标和燃油消耗增大。因为每一次的喷射循环之后高压油管内的残留压力都会出现变化，发生喷油不均匀的信箱，严重时发生间歇性不喷射现象。且这种情形在低速下更容多见生。因为以上的弊端，故而诞生了电喷共轨技术。

      按照喷油高压来源的不一样，共轨式电喷燃油喷射系统分为两类：

      高压输油泵将燃油输送到高压共轨中，燃油脉动压力变化得以处置，然后再将燃油分配至给各个装有快速电磁阀的喷油阀；当ECU控制装置按照需求发出信号之后，高速电磁阀打开或关闭，从而控制喷油嘴的工作，即：按设定的要求喷出或者停止喷出高压燃油。

      中压共轨装置采用较小的压力（10-13兆帕）来将燃油输送到共轨管中，在共轨管中将燃油的脉动压力排查后柴油发电机价格表，再通过带有增压柱塞的喷油嘴将燃油以高速喷出，在高压柱塞的功用下，油压可达120~150兆帕，其喷射时间也是通过ECU发送的指令来控制的，同样，高速电磁阀是其不可或缺的部件。

      共轨系统供油流程如图1所示，特点曲线所示。油箱的燃油被低压油泵吸出送给高压油泵，高压油泵给燃油增压把燃油变成高压油送进共轨管里面，共轨管在根据ECU各种感应器的信号对轨压进行调整，如果轨压太高，共轨管的泄压阀打开部分高压油进入低压油管。预先设置好的方法保存在ECU当中，柴油发电机的运行情形也被ECM监控，然后ECU根据主要的工况确定喷油定期、喷油持续期。最后电喷喷油泵按照ECU 的指令将燃油喷入汽缸。

      柴油发电机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，由于它集成了计算机控制技术、现代传感测定技术以及先进的喷油构成于一身。它不仅能达到偏高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特征形状东风康明斯发电机官网，减小柴油发电机噪声和大大减少废气的排放量。该技术的具体优点是：

（1）采用先进的电子控制系统及配有高速电磁开关阀，使得喷油流程的控制十分方便，并且可控数据多，益于柴油发电机燃烧程序的全程优化；

（2）采用共轨方法供油，喷油装置压力波动小，各喷油泵间相互影响小，喷射压力控制精度过高，喷油量控制较准确；

（3）高速电磁开关阀频响高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便地实现预喷射、后喷等功用，为优化柴油发电机喷油规律、改善其性能和减小废气排放提供了高效途径；

（4）系统结构移植方便，适应范围宽，不像其它的几种电喷喷油装置，对柴油发电机的构造形式有专门要求；高压共轨系统，均能与目前的小型、中型及重型柴油发电机很好匹配。

      电喷高压共轨系统主要电子控制单元、高压油泵、共轨管、电喷喷油嘴以及各种探头等结构。

      电子控制单元简称 ECU，它由输入电路模块、输出驱动模块、MCU核心电路模块、电源管理模块、通信模块组成，构造如图3所示，接线所示。ECM是发电机组的“大脑”它的功能是把各个传感器测量到的信息进行整合、叙谈、判定，然后再把计算好的结果再输送给喷油嘴，喷油器根据ECM输送的电压信号确定喷油时刻以及喷油量。

      柴油发电机作业时，各种探头的信号输入ECU后，首领先入输入回路进行排除。感应器输入的信号不一样，排除的步骤也不一样，通常是先将输入信号滤除杂波和将正弦波转变为矩形波后，再切换成输入电平。

      探头输送给ECU的信号有数字信号和模拟信号两种.数字信号可直接输入微机，但微型计算机不能直接接受模拟信号，必须由A/D切换器转换成数字信号后再输入微型计算机。

      微型计算机是控制装置的神经中枢，其作用是根据工作需要.利用其内存程序和数据对各传感器输送来的信号进行运算排除，并将解决结果送往输出回路。微型计算机主要由*排除器（CPU）、存储器（RAM/ROM）和输入输出（I/O）装置组成。

      输出回路的主要作用就是将微型计算机的排除结果放大，生成能控制执行元件作业的控制信号。输出回路通常采用的是功率品体管。根据微型计算机的指令通过导通或截止来控制执行元件的搭铁回路。

      柴油发电机高压共轨管的功能是将供油泵供应的高压燃油稳压后，分配到各喷油器中，起到蓄压器的功能。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油泵由喷油程序致使的压力振荡，使高压油轨中的压力波动控制在5MPa之下。但其容积又无法太大，以保证共轨有足够的压力响应转速以快速跟踪柴油发电机工况的变化；将高压油泵输出的高压油蓄积在共轨油腔内，维持ECU所设定的共轨压力；向各缸喷油嘴提供高压燃油。高压共轨管上装有波动阻尼器、压力限制阀、流量限制阀（每缸一个）和共轨压力探头，如图5所示。

      流量限制阀或称流动缓冲器，也有称波动阻尼器的，在油轨的上部有6个流量限制阀，分别与6个缸的高压油管相连。当某一缸的高压油管有泄漏或喷油咀事故而引起燃油喷射量超过限值时，高压柴油施加在活塞上，使活塞与钢珠向右移，钢珠与座接触，封闭柴油通道，切断该缸的燃油提供，如图6所示。

      当共轨压力超过共轨管所能承受的较高压力时140MPa，轨压限制阀会自动开启，将共轨压力减少到约30MPa时，压力限制阀的阀门关闭，如图7所示。

      共轨压力传感器为半导体式压力传感器，构成如图8所示。当油压变化时，半导体电阻发生改变，输出电压与油压成正比，油压越高，输出电压也越高。

      喷油咀是整个电喷装置较关键和较核心的部件，它的作用是在ECU的控制下适时适量的喷射高压柴油。结构上具体有喷油咀体、电磁阀、柱塞阀组件、喷油泵针阀组件和弹簧组成负责针阀开闭的电磁阀具有极快的动作速度，其开启时间不超过110±10μs，关闭时间不超过30±5μs。其基础动作步骤：在喷油泵的上部，柱塞的阀体上表面有细小回流省油油道，该油道被一小球密封（小球被电磁阀弹簧通过衔铁间接压紧），高压油可以到达柱塞上腔康明斯室外柴油发电机，所以高压油在对柱塞阀体施加压力的同时不会从回流省油道泄露，这样就保证了柱塞对喷油器针阀有一个较大的向下的压力，使得喷油泵针阀紧密的压在出油口上，虽然针阀下端也受到高压油的用途而有向上运动的趋势，但是这个力远小于柱塞上表面受到的力，故而针阀可以稳稳地压紧在喷油口上，从而密封住高压油。当需要喷油时，电磁阀就受到ECU的控制，线圈在由ECM提供的电压的功用下，产生磁力克服弹簧的压紧力，将衔铁向上吸起，同时，小球也打开了回油通道，柱塞上腔与回油管连通，因为回油管内油压约为大气压力，于是柱塞受到的油的压力迅速减轻，而由于回流节油油道本身很小，故进油压力不会在柱塞阀体组件上方卸荷，而针阀下方压力基础为进油压力，故而针阀受到的合力向上，针阀打开，喷油流程开始，当线圈断电时，弹簧力使小球重新压紧，柱塞阀体组件所受高压重新建立，等待下一次喷射。

      高压油管是联通共轨管和电控喷油咀的通道。它应当有足够的燃油流量降低燃油流动时的压降，并且使高压管路系统中的的压力波动较小。能够承受高压燃油的冲击，且起动时油压可以尽快建立。每一个气缸所连接的高压管应该基本等长，以使喷油压力尽量相同。并且使长度尽量小，以降低压力的损失。

      高压油泵主要分为柱塞泵和齿轮泵两种，负责将燃油输送到高压共轨管中。其中以齿轮泵为主，基本组成如图9所示，原理如图10所示。

      齿轮油泵是利用两个齿轮相互旋转以进行工作的，并且对介质的要求不高。一般它的压力低于6MPa，且流量也很大。齿轮油泵在泵体内装有一对旋转齿轮，一个为主动，一个为被动。依靠两个齿轮的相互啮合，泵中的整个工作腔被分为两个独立的部分：一部分是吸入室，另外一部分是排出室。当齿轮油泵运转时，主动齿轮带动被动齿轮旋转。当齿轮从齿轮啮合到脱开时，在吸入侧会形成部分真空，从而抽吸液体。吸入的液体充满齿轮的每个齿轮，并被带到排放侧。当齿轮进入啮合时，液体被挤出，形成高压液体，然后通过泵的排出口排出泵外。

      柴油发电机电喷高压共轨系统是柴油发电机较新的技术。基础作业原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基础喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等感应器的信号进行修正，确定较佳喷油量。可以根据不一样的工况要求将预喷、后喷等参数存储在ECM，从而实现多次喷射。