電噴技術即內燃機燃料系統的電子噴射供給技術,為了嚴格控制尾氣對的嚴重污染,要求發電機組用汽油發電機組必須實施電噴技術,對非電噴發電機組采取了非準入的措施。
發電機組由于燃料供給系統的特殊性,即燃料在供給汽缸時是采取高壓(10~120MPa)噴射的方法,技術上改變原有的供油方法與汽油機相比具有較大的難度。實際上,發電機組的污染有時比汽油機更嚴重,特別是排煙、碳氧化合物等。
柴油發電機組要求發電機組只有具有運行速度穩定、動態性能好,才能輸出高品質的電能,同時具有RPM調整的自動化,才能真正實現備(主)用電源的自動化、智慧化。因此柴油發電機組配套的發電機組近年來已有一部分實現了電子調速,但對污染的控制措施無所作為。
發電用發電機組是發電機組、船舶及工程機械用發電機組的變型產品,因而電控技術的發展必然受到主要產品的影響。進入20世紀后期,由于柴油車廢氣污染物排放法規和汽油車一樣日趨嚴格,同時改善發電機組經濟性的要求也進一步提高,因此在汽油機電控技術飛速發展的基礎上,一些發達國家開始對發電機組電控技術——電子噴射進行了開發和研究,并初步投入使用。電子噴射技術與電子調速技術既有相同點(即控制發電機組的噴油量),又具有根本的區別,即電子噴射還具有用電信號控制噴油時刻、噴射壓力,完全取消了燃油系統中的機械結構。
一是Bosch公司共軌式電控柴油噴射系統。其特點是系統中有一公共高壓油軌,用高壓(或中:壓)輸油泵向公共油軌中泵油,用電磁閥對油軌中的壓力進行調節。高壓(或中壓)的柴油由公共油軌分別通向各缸噴油器,由裝在噴油器內的電磁閥控制噴油量和噴油正時,噴油壓力或直接決定;于共軌中的壓力,或由噴油器中的增壓活塞對從:公共油軌來的燃油進行增壓。共軌式電控噴油系統可以同時控制噴油量、噴油正時、噴油壓力、噴、油速率,且能實現高壓噴射滿足排放要求。同時,在原任用傳統高壓油泵一高壓油管一噴油器的噴油系統發電機組上使用時,結構變化很小。
二是康明斯公司共軌式電控柴油噴射系統,它是在Bosch公司電噴系統基礎上的改進。該系統無高壓油泵,電噴系統主要由電子控制模塊(ECM)、高壓潤滑油提供泵、噴注壓力調節閥、噴油器等組成。其傳感器包括:曲軸傳感器(CMP)、增壓壓力器(MAP)、噴油壓力控制傳感器(1CP)、潤滑油濕度傳感器(EOT)、水溫傳感器(CET)、油壓傳感器(EOP)。系統中燃油流程如圖1所示,燃油經濾清器、油泵(低壓)、燃油集合管至噴油器。燃油系統中,高壓燃油流動,取消了高壓油管,這樣可防止柴油的可壓縮性和油管的彈性在油管內形成壓力波動,可能造成已關閉的針閥重新打開,產生二次噴射的不正常燃燒,使燃燒不完全。
噴油壓力控制器如圖2所示,系統由高壓油泵、穩壓閥、噴油壓力控制器、調節閥等組成。該系統內流動的為高壓潤滑油。高壓潤滑油提供泵是由曲軸帶動七個活塞的油泵,在正常運行條件下,油泵輸出的壓力經過一個軌式壓力控制閥(RPCV)控制,過多的潤滑油經過旁通回流到回油系統,發電機組的運行情況取決于液壓壓力,而控制壓力是取決于ECM,良好的液壓控制使發電機組具有良好的運行條件。
噴油器如圖3所示:由電磁閥、提動閥、酸化增強活塞、噴油咀總成等組成。噴油器的噴射動力來自液壓能量,噴油器內的活塞及柱塞是用液壓壓力及速度來控制的。同時,噴油量是ECM發出脈沖的時間來控制噴油器中電磁閥開關時間的長短,當電磁閥通電時,提動閥打開其閥座,高壓潤滑油將會推動活塞及柱塞下行直至很低。當ECM輸出信號斷開噴油器的電磁閥電源,噴油措施停止,提動閥關上。由于提動閥關上,高壓潤滑油輸送管道關上,停止供油至酸化增強活塞,在酸化增強活塞內的高壓潤滑油排人轉動空槽內。柱塞彈簧把酸化增強活塞和柱塞推回原位,當柱塞向上移動時,把燃油閥打開,低壓燃油開始注柱塞瓣內。ECM通過其噴油器使其噴射速度、噴油時間及高壓噴射壓力得到有效控制。噴射速度的控制:噴油器由液壓系統執行,它的速度比傳統的機械式快,同時其噴射速度及噴射壓力與發電機組速度無關。
噴油時間的控制:從開始至結束的噴油時間全電子化控制,與一般的電子調速器不同,一般的電子調速器其執行器是統一拉動(轉動)柱塞,而不可能各個汽缸控制,而電噴系統的噴油器的柱塞是用電磁閥分別控制,且柱塞的運動與發電機組的運RPM度或曲軸傳感器信號的持續時間無關。
噴射壓力的控制:噴油器酸化增強活塞能產生倍增的液壓力量推動柱塞,即使輸入的高壓潤滑油壓力不穩定,但噴射壓力仍能維持在3000至21000Psi內,這樣的液壓壓力亦適用于高RPM的發電機組。
康明斯公司共軌式電控柴油噴射系統已應用于威爾信1300系列柴油發電機之中,1300系列發電機組基本參數為:汽缸直徑/行程116.6mm/135.5mm,壓縮比15.9:1、汽缸數為6,功率范圍從145kW至230kW等5個等級。
由于該系列電噴柴油發電機組的ECM系統占機械(或電子)調速器相比有較多的信號輸入,因此,能操控很佳的供油量及噴油時間,特別體現在機組的廢氣排放及噪音嚴格吻合很新的國際規范;同時機組起動時,冒黑煙程度明顯減少,突加負載時爆燃噪聲顯著降低;同時,同比功率提高3%,燃油消耗率下降8%;結構簡單、使用簡捷。另一方面,電噴柴油發電機組的ECM系統實現了發電機組燃料供給系統的智慧化。威爾信1300電噴柴油發電機組裝有自檢性能按鈕和燈及運行狀況閃燈碼顯示系統,使得電噴系統具有145個故障顯示內容;且具有RPM接口,RPM在一定范圍內可任意設定和調整,具有很強的適用性。
電噴柴油發電機組,改變了原有發電機組控制的范疇,是柴油發電機向綠色機組邁進的開端,因為在現代社會發展的今天,人們已經重視對社會、經濟可持續發展的影響,已經非常重視交通工具,特別是汽油發電機組發電機組的污染控制,強調電子噴射控制發電機組的必要性,因而采取了強制普及。相信在不遠的將來,發電機組電噴技術的普及也為日不遠,電噴柴油發電機組的普遍應用也將引起廣泛的重視。
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