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2021
10-18

新寶6_發動機知識入門 細說電控高壓共軌噴射技術

[鐵甲工程机械網原創] 發動機是挖掘機上最主要的部件之一,其常被比喻為“挖掘機的心臟”,發動機將燃料的熱能轉換為机械能,成為挖掘機的動力源。目前挖掘機上使用的發動機大多是柴油發動機,柴油發動機相比汽油發動機具有熱效率高、動力性能好等優點。

近年來,隨着發動機製造工藝的不斷髮展,國內外發動機廠商陸續推出新型的高科技產品以滿足人們的各種需求。在工業發動機領域,比較著名的品牌有五十鈴、康明斯、道依茨等等,這些廠商生產的工業用柴油發動機,廣泛運用於挖掘機等工程机械的動力系統。

五十鈴工業柴油機模型圖

一般來說,發動機的動力系統由兩大機構和五大系統構成:曲柄連桿機構、配氣機構、燃油供給系統、潤滑系統、冷卻系統、啟動系統和發動機控制系統。

縱觀柴油發動機在挖掘機產品線的使用狀況,五十鈴生產的柴油發動機佔有極大的市場份額。從另外一個角度看,五十鈴柴油發動機可謂是眾多柴油發動機中的典型產品。目前,比較新型的柴油發動機都採用了第三代燃油供給系統–電控高壓共軌噴射技術。現在以五十鈴柴油發動機的燃油供給系統為例,來向大家做下介紹。

燃油系統圖

燃油供給系統的組成及工作過程

五十鈴柴油發動機的燃油供給系統主要由發動機控制模塊(ECM)、高壓油泵、高壓共軌管、电子噴油器以及各種傳感器等組成。

低壓電磁泵將燃油輸入高壓油泵,經高壓油泵加壓后將高壓燃油輸送到高壓共軌管,發動機控制模塊(ECM)綜合各種傳感器的信息,根據機器的運行狀態確定合適的噴油時期,控制电子噴油器將燃油從高壓共軌管噴入氣缸。由於燃油的壓力極高且噴油孔小,因此燃油霧化均勻,燃燒充分,可以輸出巨大的飛輪功率。

發動機控制模塊(ECM)

發動機控制模塊(ECM)是柴油機的控制核心,它隨時監控從各個傳感器發送過來的信息,如轉速、負荷、變速器檔位、曲軸位置、冷卻水水溫、潤滑油溫度等,並對獲得的信號進行處理做出判斷和發出指令,對發動機系統進行控制。

發動機控制模塊(ECM)

發動機控制模塊(ECM)還能對系統功能進行診斷,檢測出系統操作時的故障,併發出故障警告信號警告操作員,同時會將診斷故障代碼記錄下來。這樣維修人員就可以通過識別故障代碼判斷髮生故障的區域,更有效地進行維修作業。

各類傳感器

遍布在柴油機上的十餘種傳感器類似人體的神經系統,它們將發動機的各種實測數據以電信號的形式及時反饋給ECM,以便ECM根據機器的運行狀況發出相應的控制指令。這些傳感器包括:曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、燃油溫度傳感器、大氣壓力傳感器、共軌壓力傳感器、增壓進氣壓力傳感器、機油壓力傳感器、增壓進氣溫度傳感器、進氣溫度傳感器等等。

各類傳感器的布置

電磁泵

由於對燃油濾清器和預濾器採用遙控控制,燃油從油箱至起供油作用的高壓油泵的距離變長。[!–empirenews.page–]

因此,為了令燃油從燃油箱中吸取出來以及在整修時易於排出空氣,從而加設了電磁泵,以減輕高壓油泵的負載。

電磁泵

高壓油泵

高壓油泵利用發動機的迴轉力驅動三個柱塞,燃油經過柱塞壓縮加壓處理后變成高壓燃油,然後被送至共軌中。

高壓油泵

高壓共軌

共軌管道接收油泵供給的燃油,並保持共軌燃油壓力(積蓄能量),再將燃油分配給各個噴油器。共軌上安裝有共軌壓力傳感器、流量調節器和壓力限制器。

高壓共軌

噴油器

噴油器安裝在缸蓋上,噴油器根據ECM的指令使一定數量的燃油得到良好的霧化後進入氣缸,以促進燃油着火和燃燒。噴射正時和噴射量的控制就是通過控制噴油器來實現的。

噴油器

電控高壓共軌噴射技術的優勢和劣勢

如圖所示,噴射開始時傳統型無噴射狀態,而共軌型則開始點火。點火時傳統型開始噴射(柴油是被壓燃的),而共軌型則已經經過預噴射點火,開始第二次噴射(主噴射)。共軌系統將燃油高壓化並分多次噴射高壓燃油,增加了燃油和空氣接觸的面積,改善了燃燒狀態,進一步提高了燃燒效率,同時也降低了發動機的排放。

傳統噴射和共軌噴射對比

需要說明的是,高壓共軌型發動機中的輸油泵和噴油器是用自身的燃油進行潤滑的,使用柴油以外的燃油會導致發動機故障,因此嚴禁使用規定以外的燃油。此外,燃油供給系統的各零部件(噴油器的內部零件等)以及燃油通路的孔隙具有極高的精密度,這對柴油清潔度提出了很高的要求,如有異物混入或者柴油純度不達標,燃油通路就可能會受損。

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