12V280ZJ柴油機(jī)電子噴射系統(tǒng)的應(yīng)用與拓展

邢 瑜

(中國(guó)北車集團(tuán) 大連機(jī)車車輛有限公司 柴油機(jī)開(kāi)發(fā)部,遼寧大連116022)

12V 280ZJ柴油機(jī)是大連機(jī)車車輛有限公司與美國(guó)西南研究院聯(lián)合開(kāi)發(fā)的中速大功率柴油機(jī)。該柴油機(jī)引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的電子控制燃油噴射系統(tǒng)(電噴系統(tǒng)),是電噴系統(tǒng)在鐵路機(jī)車柴油機(jī)上的首次應(yīng)用。

與傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速和電子調(diào)速燃油噴射系統(tǒng)相比,電噴系統(tǒng)具有無(wú)法比擬的優(yōu)越性,有以下先進(jìn)性:

(1)柴油機(jī)可控性好,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的參數(shù)修改來(lái)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的控制和優(yōu)化。可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)速和電子調(diào)速的全部功能,同時(shí)能實(shí)現(xiàn)單缸參數(shù)修正、燃油噴射始點(diǎn)和周期修改、開(kāi)關(guān)量控制等過(guò)去實(shí)現(xiàn)不了或很難實(shí)現(xiàn)的功能。

(2)克服了傳統(tǒng)柴油機(jī)本身的固有缺陷。因電噴系統(tǒng)反饋時(shí)間趨近于零,克服了傳統(tǒng)柴油機(jī)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)和易游車等缺點(diǎn);克服了傳統(tǒng)柴油機(jī)變工況冒黑煙現(xiàn)象;克服了因機(jī)械故障引起的飛車事故。

(3)在柴油機(jī)充分優(yōu)化的基礎(chǔ)上降低燃油消耗率。盡管需要一兩個(gè)月的時(shí)間做優(yōu)化試驗(yàn),但優(yōu)化完成后經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。

(4)可以滿足新世紀(jì)的國(guó)際環(huán)保新要求。進(jìn)入新世紀(jì),世界各國(guó)為保護(hù)環(huán)境紛紛提高排放標(biāo)準(zhǔn),歐洲要全面實(shí)施EU Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn),美國(guó)環(huán)保署比照歐洲也要在2016年實(shí)施Tier4排放標(biāo)準(zhǔn)。可見(jiàn),不控制排放的柴油機(jī)今后將很難進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

(5)滿足新技術(shù)發(fā)展的需要。隨著車載微機(jī)的廣泛應(yīng)用,電噴系統(tǒng)能提供相應(yīng)的電子接口,更容易實(shí)現(xiàn)和其他控制單元的對(duì)接。不僅如此,電噴系統(tǒng)技術(shù)可以通過(guò)模擬量輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)的診斷和監(jiān)控。電子技術(shù)的不斷發(fā)展使得原來(lái)難以實(shí)現(xiàn)的東西成為現(xiàn)實(shí)。

12V 280ZJ柴油機(jī)采用了第一代電噴系統(tǒng)。這種第一代PPN(泵—管—嘴式)電噴系統(tǒng)同機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)比較,共同點(diǎn)就是一方面仍然采用凸輪驅(qū)動(dòng)給供油系統(tǒng)加壓,另一方面采用噴油泵、高壓油管和噴油器的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)噴油;不同點(diǎn)是用速度傳感器替代了調(diào)速器的飛鐵和勻速盤,用電噴控制盒和程序替代了機(jī)械液壓調(diào)速器,用電磁閥替代了齒條拉桿,機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化。整個(gè)控制程序由我公司與德國(guó) Heinzmann公司合作開(kāi)發(fā),通過(guò)DcDesk2000軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)通訊。在早期應(yīng)用階段,該軟件和硬件確實(shí)出現(xiàn)一些問(wèn)題,一方面國(guó)外的軟件不是專門為機(jī)車開(kāi)發(fā)的,在柴油機(jī)出廠驗(yàn)收試驗(yàn)、性能試驗(yàn)和可靠耐久試驗(yàn)中,必須通過(guò)二次開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)特殊的功能;另一方面,出現(xiàn)的大量柴油機(jī)與電噴系統(tǒng)有關(guān)的故障也需要在實(shí)踐中摸索。筆者通過(guò)對(duì)12V 280ZJ柴油機(jī)近10來(lái)年的摸索與應(yīng)用,逐漸掌握了軟件的應(yīng)用和故障處理,并進(jìn)行了一些拓展開(kāi)發(fā)。

1 12V280ZJ柴油機(jī)電噴系統(tǒng)控制原理

如圖1所示,發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)速度傳感器采集曲軸和凸輪軸轉(zhuǎn)速和相位關(guān)系,同步后對(duì)速度進(jìn)行分析,得到速度梯度。在電噴系統(tǒng)控制盒內(nèi)部有高速32位微處理器芯片,運(yùn)行的程序永久地存儲(chǔ)于閃存ROM中。該電噴系統(tǒng)控制盒可以通過(guò)內(nèi)部程序計(jì)算,得到柴油機(jī)的供油提前角,并通過(guò)供油始點(diǎn)圖(DB-MAP)和供油持續(xù)期圖表(DP-MAP)得到提前角和持續(xù)期,實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥的控制。電磁閥的原理是通過(guò)對(duì)滑閥的控制,實(shí)現(xiàn)可變供油量。供油提前角控制電磁閥的開(kāi)啟時(shí)刻,供油持續(xù)期控制電磁閥開(kāi)放時(shí)間的長(zhǎng)短,從而控制燃燒始點(diǎn)和供油量。一旦電磁閥得電,燃油就能進(jìn)入到高壓油管,供油凸輪進(jìn)一步加壓使得燃油壓力迅速到達(dá)開(kāi)啟壓力,噴油器針閥起噴。反之,電磁閥斷電關(guān)閉,噴油泵停止工作。

圖1 電噴系統(tǒng)控制原理圖

電噴系統(tǒng)控制盒用24 V直流電源供電,通過(guò)系統(tǒng)通訊連接,可以將司機(jī)手柄位信號(hào)引入電噴系統(tǒng)控制盒,實(shí)現(xiàn)速度給定。

計(jì)算機(jī)通過(guò)串口連接控制電噴系統(tǒng)控制盒,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)的參數(shù)控制。

柴油機(jī)和機(jī)車通過(guò)安裝各種傳感器,將相應(yīng)工作參數(shù)傳遞給電噴系統(tǒng)控制盒,例如溫度和壓力,使電噴系統(tǒng)控制盒控制發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳的工況下運(yùn)行。電噴系統(tǒng)控制盒可以輸出各種模擬量或者開(kāi)關(guān)量信號(hào),用以監(jiān)控柴油機(jī)或機(jī)車參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

2 電噴系統(tǒng)在柴油機(jī)上的應(yīng)用

12V 280ZJ柴油機(jī)樣機(jī)在2000年初組裝完成,在8年的時(shí)間里,對(duì)該柴油機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、耐久考核和出廠試驗(yàn)。按照鐵標(biāo)的要求,在不斷摸索中,利用電噴系統(tǒng)完成了全部試驗(yàn)內(nèi)容,解決了所有機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)很難解決或無(wú)法解決的難題。

2.1 啟動(dòng)試驗(yàn)

和柴油機(jī)啟動(dòng)相關(guān)的電噴系統(tǒng)參數(shù)及數(shù)值見(jiàn)表1。

啟動(dòng)試驗(yàn)的目的,一方面是縮短柴油機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間,另一方面是減少啟動(dòng)噴油量,從而減少啟動(dòng)冒黑煙的情況。筆者通過(guò)對(duì)表1中電噴系統(tǒng)參數(shù)的反復(fù)修改和測(cè)試,找到了12V 280ZJ柴油機(jī)的最佳啟動(dòng)數(shù)據(jù),見(jiàn)表2中第1行。

表1 啟動(dòng)參數(shù)設(shè)置

表2 柴油機(jī)啟動(dòng)優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.2 超速保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)

電噴系統(tǒng)的速度信號(hào)取自安裝在曲軸處的兩個(gè)速度傳感器的任意一個(gè)。超速保護(hù)功能是用于其他功能出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí),使柴油機(jī)緊急停機(jī)。12V 280ZJ柴油機(jī)超速值設(shè)定為1 130 r/min,見(jiàn)表3。

表3 超速保護(hù)設(shè)置

在柴油機(jī)超速校驗(yàn)試驗(yàn)時(shí),需要檢測(cè)電噴系統(tǒng)中該功能是否可靠。由于最大手柄位的限制,柴油機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)司控器無(wú)法超越最大工作轉(zhuǎn)速,此時(shí)電噴系統(tǒng)需要將參數(shù)12設(shè)置為大于1 130 r/min,檢測(cè)后,再恢復(fù)為1 000 r/min。

電噴系統(tǒng)超速保護(hù)的功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn),而且電磁閥對(duì)各個(gè)氣缸分別控制,使得飛車的可能性幾乎為零。在筆者運(yùn)用的所有電噴系統(tǒng)柴油機(jī)中,到目前為止沒(méi)有發(fā)生過(guò)飛車事故。

2.3 柴油機(jī)限油和突卸負(fù)荷

有了電噴系統(tǒng)以后,限油變得簡(jiǎn)單可行。但限油曲線的設(shè)定要和牽引試驗(yàn)結(jié)合起來(lái),一旦柴油機(jī)供油量超過(guò)限油曲線,柴油機(jī)轉(zhuǎn)速要下降,同時(shí)發(fā)生冒黑煙現(xiàn)象,俗稱“功率壓轉(zhuǎn)速”。我們希望柴油機(jī)接近限油曲線并在其下方運(yùn)行。按照筆者經(jīng)驗(yàn),考慮到冬夏不同進(jìn)氣溫度的影響,限油曲線在牽引曲線供油量上方10%～15%為宜(該限油曲線在標(biāo)定點(diǎn)比止檔功率略低)。12V 280ZJ柴油機(jī)的限油曲線見(jiàn)圖2。

圖2 按照轉(zhuǎn)速變化設(shè)置的限油曲線

按照鐵標(biāo)規(guī)定,柴油機(jī)要在驗(yàn)收工況后進(jìn)行突卸負(fù)載試驗(yàn)。該試驗(yàn)是在標(biāo)定功率和負(fù)荷下,突然卸載,柴油機(jī)必須維持在標(biāo)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,不應(yīng)超速停機(jī),同時(shí)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間的要求,這是個(gè)難題。因?yàn)橥恍敦?fù)載后,轉(zhuǎn)速大幅上揚(yáng),必然會(huì)超速停機(jī)。在反復(fù)調(diào)試后,對(duì)限油曲線進(jìn)行了更改,讓柴油機(jī)卸載后立刻把供油量降下來(lái),速度不會(huì)跟隨飛升。而標(biāo)定轉(zhuǎn)速空載時(shí)循環(huán)供油量本身就不大,也不會(huì)造成熄火停機(jī)。這就是為什么在圖2中能看到1 000 r/m in和1 100 r/min之間有一斜線,這個(gè)方法既滿足了突卸負(fù)載的功能,同時(shí)該曲線的斜率也決定了突卸負(fù)載后的穩(wěn)定時(shí)間,一舉兩得。

2.4 優(yōu)化試驗(yàn)

電噴系統(tǒng)軟件本身沒(méi)有專門用于優(yōu)化柴油機(jī)的功能,需要通過(guò)一整套方法來(lái)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的空載性能優(yōu)化、供油始點(diǎn)圖(DB-MAP)優(yōu)化、牽引曲線優(yōu)化、比例微積分圖(PID)優(yōu)化和供油持續(xù)期圖(DP-MAP)優(yōu)化。無(wú)論哪種優(yōu)化方式,最終都要達(dá)到柴油機(jī)最佳的經(jīng)濟(jì)型和最優(yōu)的性能。無(wú)論哪種優(yōu)化試驗(yàn),其最終的目的是獲得最優(yōu)DB-MAP,使得牽引曲線上的點(diǎn)到達(dá)最佳油耗率。優(yōu)化試驗(yàn)主要有以下幾個(gè)步驟:

(1)取消初始DB-MAP控制;

(2)手動(dòng)控制供油始點(diǎn);

(3)按牽引曲線進(jìn)行負(fù)載特性試驗(yàn),改變供油始點(diǎn),測(cè)量性能參數(shù);

(4)按照爆發(fā)壓力、支管排溫和油耗率等指標(biāo),篩選最佳供油始點(diǎn);

(5)將供油始點(diǎn)輸入DB-M AP;

(6)恢復(fù)優(yōu)化后的DB-MAP。

通過(guò)上述步驟得到12V 280ZJ柴油機(jī)的最佳DBMAP,見(jiàn)圖 3。

優(yōu)化中,主要用到的電噴系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)見(jiàn)表4。

圖3 最佳DB-MAP

表4 優(yōu)化參數(shù)設(shè)置

通過(guò)上述過(guò)程,在最大運(yùn)用工況,柴油機(jī)的最佳油耗率為193 g/(kW?h)。優(yōu)化后的12V 280ZJ柴油機(jī)曾在濟(jì)南和徐州機(jī)務(wù)段運(yùn)用了半年時(shí)間,據(jù)司乘人員反映,該柴油機(jī)比其他同類柴油機(jī)省油15%～20%。

2.5 其他試驗(yàn)

以上列舉了電噴系統(tǒng)的典型應(yīng)用,在實(shí)際運(yùn)用中,利用電噴系統(tǒng)還可以進(jìn)行碰響**碰響試驗(yàn)(CLICK-TEST):是指柴油機(jī)啟動(dòng)前觸發(fā)脈沖電流,各個(gè)氣缸噴油泵電磁閥依次發(fā)出聲響,表明接收到脈沖信號(hào)。用于檢查連線連接是否正確,電磁閥是否能正常工作。、機(jī)械平衡、熱平衡、報(bào)警監(jiān)測(cè)、停缸、負(fù)載特性、速度特性等一系列不可或缺的重要試驗(yàn),電噴系統(tǒng)的功能被廣泛應(yīng)用于12V 280ZJ柴油機(jī)的試驗(yàn)中。

3 電噴系統(tǒng)的故障診斷

電噴系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的功能化,其更突出的貢獻(xiàn)在于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障處理。DcDesk控制軟件共有將近8 000個(gè)參數(shù)、6個(gè)圖表和10余條曲線控制,其直觀的界面和實(shí)時(shí)監(jiān)控更便于進(jìn)行故障處理。

3.1 柴油機(jī)啟動(dòng)故障

柴油機(jī)起不了機(jī)或啟動(dòng)冒黑煙的故障占全部故障的50%以上,按照筆者的經(jīng)驗(yàn),電噴系統(tǒng)可以進(jìn)行如下啟動(dòng)故障查詢:

(1)基本控制參數(shù)輸入錯(cuò)誤;

(2)相位錯(cuò)誤;

(3)停機(jī)信號(hào)作用;

(4)循環(huán)供油量過(guò)大;

(5)傳感器錯(cuò)誤;

(6)接地或屏蔽錯(cuò)誤;

(7)接線錯(cuò)誤;

(8)電噴系統(tǒng)盒軟硬件錯(cuò)誤;

(9)同步錯(cuò)誤;

(10)歷史故障未清除。

實(shí)例1:2001年10月柴油機(jī)電噴系統(tǒng)程序改進(jìn)后,重新上臺(tái)試驗(yàn)。輸入電噴系統(tǒng)程序后,柴油機(jī)無(wú)法啟動(dòng),電噴系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示無(wú)循環(huán)供油量和供油持續(xù)期。

檢查3802 enginestop=0,說(shuō)明無(wú)停機(jī)信號(hào)作用,無(wú)接地和屏蔽;3806 enginereleased=0,說(shuō)明電磁閥不釋放,電噴閥沒(méi)有開(kāi)啟,燃油不能進(jìn)入氣缸中;檢查2006 PMMErrorCode=80XX,而正常啟動(dòng)應(yīng)為00FF,說(shuō)明電噴同步錯(cuò)誤。正常情況下,曲軸有兩個(gè)速度傳感器,其感應(yīng)線圈檢查曲軸泵傳動(dòng)齒輪上的缺齒(該齒輪少一個(gè)齒,有一個(gè)缺口),凸輪軸一端有一個(gè)相位傳感器,檢查凸輪軸上的銷軸。電噴系統(tǒng)程序首先檢查缺口和銷軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如果正確,電磁閥才能釋放,柴油機(jī)才能得到燃油,這個(gè)過(guò)程叫同步。同步錯(cuò)誤的原因有很多種,有傳感器的原因、接線的原因等。而經(jīng)過(guò)仔細(xì)的查找,發(fā)現(xiàn)最終的原因是程序更改后,沒(méi)有把曲軸齒輪的齒數(shù)減去一個(gè),造成電噴系統(tǒng)無(wú)法同步,找不到上止點(diǎn)。

將齒數(shù)從90齒改為89齒后,啟動(dòng)成功,該實(shí)例的原因歸類為(1)。

實(shí)例2:2003年5月柴油機(jī)啟動(dòng)不成功,顯示為同步正常,系統(tǒng)有循環(huán)供油量和供油持續(xù)期。參數(shù)顯示如下:3802 enginestop=0,3806 enginereleased=1,2006 PMM ErrorCode=00FF。

順次進(jìn)行速度傳感器和電噴系統(tǒng)接線檢查、更換電噴盒、啟動(dòng)供油量檢查、更改啟動(dòng)方式、更換噴油泵和噴油器、燃油系統(tǒng)放氣等措施,將(3)～(10)的所有原因逐一排除。但該現(xiàn)象非常奇怪,電噴系統(tǒng)沒(méi)有任何錯(cuò)誤跡象,柴油機(jī)就是無(wú)法啟動(dòng)。

經(jīng)過(guò)對(duì)所有電噴參數(shù)檢查無(wú)誤后,筆者將矛盾焦點(diǎn)聚集在相位上。將凸輪軸速度傳感器拔下,柴油機(jī)啟動(dòng)3次后居然成功啟動(dòng)了。觀察多次啟動(dòng)效果,發(fā)現(xiàn)有50%成功的概率。電噴系統(tǒng)軟件在沒(méi)有凸輪軸速度傳感器的情況下,只靠曲軸的兩個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器不能區(qū)分供油上止點(diǎn)和進(jìn)排氣上止點(diǎn),所以啟動(dòng)成功概率只有50%。但為何接上凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器后,啟動(dòng)成功概率卻為零?進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),凸輪軸上的銷軸安裝位置錯(cuò)位180°,這樣電噴系統(tǒng)只能在進(jìn)排氣上止點(diǎn)供油,此時(shí),凸輪正旋轉(zhuǎn)到基圓位置,燃油進(jìn)入到高壓油管后,無(wú)法產(chǎn)生高壓開(kāi)啟噴油器針閥,所以柴油機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。

調(diào)整凸輪軸上的銷軸位置后,啟動(dòng)成功,該實(shí)例的原因歸類為(2)。

(3)～(10)的啟動(dòng)故障出現(xiàn)最多,但較容易查詢,這里不再一一枚舉。

3.2 柴油機(jī)游車

柴油機(jī)游車是指轉(zhuǎn)速波動(dòng)超過(guò)公差范圍,柴油機(jī)不能穩(wěn)定工作的現(xiàn)象。就電噴系統(tǒng)而言,控制柴油機(jī)穩(wěn)定性可以通過(guò)以下調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn):

(1)調(diào)整PID,控制反饋時(shí)間;

(2)調(diào)整單缸噴油提前角和持續(xù)期,控制爆發(fā)壓力和排溫,達(dá)到柴油機(jī)機(jī)械平衡和熱平衡;

(3)調(diào)整PID-MAP;

(4)調(diào)整DB-MAP,使控制曲面平滑。

3.3 柴油機(jī)冒黑煙

柴油機(jī)冒黑煙是燃燒不好,表明該工況點(diǎn)的空燃比不好。用電噴系統(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)油量可以達(dá)到合適的空燃比匹配,解決冒黑煙問(wèn)題。冒黑煙問(wèn)題首先要檢查電噴系統(tǒng)接線、電噴系統(tǒng)接地線和屏蔽線,確認(rèn)各個(gè)氣缸都能正常工作。然后控制各個(gè)工況點(diǎn)的供油量,能起到很好的效果。

3.4 柴油機(jī)故障停機(jī)

一般意義上的停機(jī)都是傳感器報(bào)警,如速度傳感器產(chǎn)生的超速報(bào)警、溫度傳感器的高溫報(bào)警或壓力傳感器的低壓報(bào)警。如果檢查柴油機(jī)本身沒(méi)有異常,就要檢查線路本身有無(wú)虛接,有無(wú)高電壓串接,傳感器有無(wú)損壞等。無(wú)論何種情況的報(bào)警,都會(huì)產(chǎn)生停機(jī)信號(hào)。

3802 EngineStop=1,總停機(jī)信號(hào);2810 Sw itch-EngineStop=1,外部停機(jī)信號(hào);3803 EngineStopped=1,顯示是否為停機(jī)狀態(tài)。

觀察上述參數(shù)有助于判斷停機(jī)信號(hào)的來(lái)源,縮短查找范圍。

實(shí)例:2006年6月柴油機(jī)運(yùn)行在1 000 r/min,4 410 kW,1 h左右,出現(xiàn)突然停機(jī),電噴系統(tǒng)中循環(huán)供油量出現(xiàn)峰值后歸零。電噴系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)超速現(xiàn)象,速度傳感器1和2同時(shí)報(bào)警,電噴系統(tǒng)控制盒內(nèi)部溫度報(bào)警。查看3802 EngineStop=1,2810 SwitchEngineStop=0,3803 EngineStopped=1,說(shuō)明是電噴系統(tǒng)內(nèi)部原因引起的停機(jī)。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)速度1和2傳感器擊穿,電噴系統(tǒng)控制盒發(fā)熱。經(jīng)過(guò)仔細(xì)查找發(fā)現(xiàn)原因?yàn)?20 V電壓串入電噴系統(tǒng)控制盒(電噴控制盒輸入電壓為直流24 V,傳感器工作電壓為12 V),引發(fā)停機(jī)。

3.5 其他故障

電噴系統(tǒng)引起的其他故障還有供油量或轉(zhuǎn)速出現(xiàn)峰值、高頻振蕩或共振、壓轉(zhuǎn)速、碰響錯(cuò)誤等,這些都可以通過(guò)對(duì)電噴系統(tǒng)原理的分析,一步步找到問(wèn)題所在。電噴系統(tǒng)的使用使故障查詢更為快捷和方便,使故障診斷更加直觀和系統(tǒng)化。

4 電噴系統(tǒng)的拓展開(kāi)發(fā)

12V 280ZJ柴油機(jī)在初期運(yùn)用階段,經(jīng)常發(fā)生增壓器燒毀的事件。筆者通過(guò)實(shí)踐,用電噴系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了增壓器機(jī)油壓力保護(hù)功能。

柴油機(jī)增壓器通常是通過(guò)將柴油機(jī)末端的機(jī)油壓力直接引入增壓器機(jī)油回路的節(jié)流口來(lái)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑的。為防止機(jī)油雜質(zhì)阻塞節(jié)流口,從而使增壓器軸承燒毀,在柴油機(jī)末端機(jī)油壓力和增壓器機(jī)油回路節(jié)流口之間加裝了濾清器。但是,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的濾清積累,濾清器的阻力會(huì)逐漸增大,同樣有可能造成增壓器軸承機(jī)油潤(rùn)滑壓力不足而燒毀。而且,柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速越高,增壓器的轉(zhuǎn)速隨之增高,油壓隨溫度進(jìn)一步降低,這種危險(xiǎn)也就越大 。

該方法的保護(hù)原理如圖4。

圖4 增壓器機(jī)油壓力保護(hù)原理

該方法將增壓器節(jié)流口前的壓力信號(hào)引入到柴油機(jī)電噴系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)增壓器機(jī)油進(jìn)口壓力曲線的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制。無(wú)論何種轉(zhuǎn)速下,一旦壓力小于曲線控制范圍,柴油機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警和停機(jī),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)增壓器的可靠保護(hù)。本方法含有開(kāi)關(guān)量輸入功能,可以將該裝置短路,防止油壓傳感器故障引起的不必要停機(jī);本方法含有模擬量的輸出功能,在油壓達(dá)到報(bào)警壓力時(shí),用報(bào)警器警示司機(jī)進(jìn)行手動(dòng)降速和手動(dòng)停機(jī),從而減少高轉(zhuǎn)速和高負(fù)載下自動(dòng)停機(jī)次數(shù),保護(hù)增壓器軸承的使用壽命。

該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)電噴系統(tǒng)的拓展應(yīng)用,有效的保護(hù)了柴油機(jī)增壓器。自該方案2003年實(shí)施后,再?zèng)]有發(fā)生增壓器燒損事件。

5 小結(jié)

隨著公司對(duì)12V 280ZJ柴油機(jī)電噴系統(tǒng)的不斷完善與應(yīng)用,目前已經(jīng)將電噴系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于240系列機(jī)車柴油機(jī)上,并將其逐步應(yīng)用到船用240和280柴油機(jī)上。2003年起,公司引進(jìn)的英國(guó)M AN 270柴油機(jī)上也開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)了電噴系統(tǒng),2005年公司引進(jìn)的美國(guó)EMD265柴油機(jī)全部為電噴系統(tǒng)。由此可見(jiàn),隨著科技的不斷進(jìn)步,電噴系統(tǒng)已經(jīng)成為柴油機(jī)開(kāi)發(fā)的首選,并必將逐漸全面取代傳統(tǒng)的機(jī)械控制系統(tǒng)。

[1]西安交通大學(xué)編寫組.內(nèi)燃機(jī)原理[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2002.

[2]TB/T 2746—2002.動(dòng)力裝置用柴油機(jī)例行試驗(yàn)和驗(yàn)收條件[S].

[3]德國(guó)海茵茨曼公司.Heinzmann Digital Electrical Speed Governor[Z].1999.

[4]德國(guó)海茵茨曼公司.Dardanos Basis Information 2000 for Electronically Controlled Injection Systems[Z].1999.