康明斯发电机厂家设计新型燃油系统的开发思路是什么

前言：当前，为了适应全球对节能环保的要求，我国推出了更严格的针对柴油发电机尾气排放的法规。经国务院批准，在全国范围内对所有非道路用柴油发电机实施国家第三阶段排放标准(简称国3排放)。排放法规的不断严格推动了柴油发电机的技术进步，目前从发展趋势来看，共轨和单体泵是比较成熟的国3技术，但是由于其核心零部件由国外企业垄断，国内企业要装配不但价格高，而且供应量也存在问题。为了解决这一问题，作为中美合资品牌康明斯发电机厂家在分析了柴油发电机排放控制技术发展的基础上，经过多年的实践和探索研究后，开发了一种新型的燃油喷射系统“直列泵+电子调速器+冷却ECR”，该技术在国内获得了成功。这一技术在成本和维修方面优势明显，符合中国当下的实际情况，得到了各企业的青睐。接下来康明斯厂家小编将着重介绍这一技术思路中的燃油系统的开发。
为满足国3排放法规，康明斯发电机厂家断定必须改善柴油发电机的燃烧性能，燃油系统作为柴油发电机的“心脏”是研发的重中之重。康明斯厂家的设计开发思路是：燃油系统的嘴端喷射压力要达到130MPa以上；采用顶隙柱塞偶件实现喷油正时；采用电子调速器来提高系统响应速度，满足欧洲负荷响应试验(ELR)的测试循环要求。

1.喷油泵的设计：提高燃油系统喷射压力必须首先提高其泵端压力，对于直列泵来说最直接的措施就是提高其供油速率，因此采用的方案是：以强化的Pz型机械泵为基础，增大柱塞直径，提高凸轮升程；同时在保证供油速率不变的情况下，为了增加可靠性，采用“大升程、小柱塞直径”思路，即在设计计算时，为满足要求而尽量去增加凸轮升程尺寸，并尽可能小的增加柱塞直径尺寸。这样在同样的泵端压力下，可以减小凸轮轴的接触应力，提高柱塞高压油腔的容积效率。最终将凸轮升程设计为14mm，柱塞直径设计为12mm，并与小孔径的喷油嘴匹配，将燃油系统的嘴端喷射压力大幅提升，远超过130MPa以上，满足供油要求。喷油压力的相关试验测试结果如图1所示另外，由于提高了燃油系统的喷射压力，使得喷油泵的驱动扭矩也随之升高，这样就导致传统的机械式提前器的工作可靠性下降。为解决这一问题，目前的方法是取消传统的机械式提前器，设计开发顶隙式柱塞偶件来满足喷油正时要求。通过试验，测试改进后喷油泵的喷油提前特性完全能满足要求。
2.执行器的设计和结构布置：目前国产执行元件主要有比例电磁铁执行机构和步进电机执行机构2种，设计方案中选用了推力大的比例电磁铁作为执行元件，它具有结构简单，可靠性高，推力大，响应快等特点，能够实现位移的精确控制，并且维护简单。在比例电磁铁与喷油泵拉杆联接的布餐上，使用杠杆机构连接执行元件和拉杆是一种常用的连接方式，这种方式可以缩短调速器的空间尺寸，但在调节供油量的过程中容易产生供油死角，使喷油泵卡死，而且多出的杠杆机构易损坏，可靠性差。为此可直接连接执行元件和拉杆，即采用直线推动的控制方式来避免上述问题的产生，使调速器更简便有效、可靠。
3.电子调速器的设计：现阶段国内外研究的电子调速器多采用位移控制方式，通过电子控制的执行器来调节喷油泵拉杆位移，达到控制循环供油量的目的。对电子调速器的设计中主要涉及到4个方面。电子调速器的结构布置整体布局的优化保证电调泵在柴油发电机上的安装，尽可能的避免对原机的改动。在调速器外形的设计上结合柴油发电机有限的安装空间，做到结构紧凑，并且在对各部件的设计时就考虑到这一要求，控制其外围尺寸，节省空间。电调燃油系统提高柴油发电机本身的燃烧效率，并通过对柴油发电机进行优化匹配，如：改进设计燃烧室；改进设计配气机构；改进设计进排气系统；改进增压系统，调节供油提前角等措施，有效地降低了NO的排放，同时平衡排放物中NO，和颗粒的含量，满足排放标准要求。
4.位置传感器的特点与布置：在各种位置传感器中，霍尔位置传感器结构简单，尺寸小，便于在调速器中的安装，选用该种传感器可以有效的节省空间，有助于优化调速器的整体尺寸结构；另外，该传感器价格便宜，灵敏度完全能够满足设计要求，可以降低生产成本。
康明斯发电机厂家设计开发的这一整套电调型燃油系统，系统结合现有的成熟机型通过匹配达到了国3排放标准。首先，通过设计改进喷油泵和喷油器提高了喷射压力可以达到160MPa以上，使燃油雾化颗粒更小，油气混合更充分，进一步改善了燃烧；其次，设计了电子调速器，调速器不仅提高了燃油系统的响应，而且具备尺寸小、结构简单，性能可靠，使用维护方便的特点；ESC试验循环结果表明，NO相对原机减少了lO％，颗粒减少了6o％，最终满足国3排放标准的要求。