[發明專利]內燃機車柴油機燃油電子噴射裝置、系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410220314.2
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN105089833B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 班立權;郜永濤;肖健;劉智聰;肖孟英;謝小婷;代宏澤;唐軍;趙軍偉
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: F02D41/30
• 分類號: F02D41/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪

本發明公開了一種內燃機車柴油機燃油電子噴射裝置、系統及其控制方法，用于對柴油機進行燃油噴射控制，該裝置包括：用于檢測曲軸或凸軸位置、轉速的傳感器；根據傳感器輸出的曲軸或凸軸的位置、轉速信號，以及給定的目標轉速信號，計算并輸出電磁閥燃油噴射信號的燃油噴射控制單元；以及對燃油噴射控制單元的輸出進行驅動，并向電磁閥輸出燃油噴射驅動信號，通過電磁閥對柴油機的單體泵或噴油器進行燃油噴射控制的電磁閥驅動控制單元。本發明能夠實現柴油機燃油噴射定時、定量的精確控制，降低燃油消耗率和有害氣體排放，同時控制簡單、方便、有效，可靠性高。

技術領域

本發明涉及軌道交通裝備領域，尤其是涉及一種廣泛應用于內燃機車的柴油機燃油電子噴射裝置、系統及其控制方法。

背景技術

內燃機車以內燃機作為原動力，通過傳動裝置驅動車輪的機車。根據機車上內燃機的種類，可分為柴油機車和燃氣輪機車。由于燃氣輪機車的效率低于柴油機車以及耐高溫材料成本高、噪聲大等原因，所以其已經在內燃機車領域淘汰。在我國鐵路上采用的內燃機絕大多數是柴油機。采用柴油機的內燃機車工作原理為：燃油（柴油）在氣缸內燃燒，將熱能轉換為由柴油曲軸輸出的機械能，但并不用來直接驅動動輪，而是通過傳動裝置轉換為適合機車牽引特性要求的電能，再通過電傳動系統驅動機車動輪在軌道上轉動。目前，我國運行的內燃機車柴油機的燃油噴射系統主要有兩種，一種是基于機械式燃油噴射系統，目前此種系統裝車占有率達到90%，而另一種系統是引進國外柴油機，采用國外電子燃油噴射系統，近幾年出口內燃機車及引進車型主要采用此種方式。

第一種的機械式燃油噴射系統采用油馬達或步進電機調速器、機械泵噴油嘴方式，通過凸輪推動噴油柱塞運動，生產高壓，通過油泵齒條、柱塞螺旋線、油泵進回油孔相對于柱塞的位置關系、油泵凸輪角相對于曲軸轉角的位置關系等來確定噴油定時和噴油量，這些參數的設計按照柴油機某一工況最優原則確定，在運動過程中不能隨時改變。同時，其燃油消耗率高、性能差，嚴重影響了我國內燃機車性能提升，無法滿足節能、環保和內燃機車不斷發展的總體要求。國家通過引進HXN3、HXN5內燃機車，但其核心部件柴油機電噴控制器技術不轉讓，核心技術受制于人。國內汽車行業電噴國產化研究已有一定成果，但無法滿足內燃機車普遍要求16缸的驅動能力，只支持8缸以下的驅動，因此無法在內燃機車上使用。因此，機械式燃油噴射系統還存在以下缺陷：

（1）機械式燃油噴射系統在燃油噴射執行器上仍采用噴油泵柱塞位置控制齒條方式，控制精度只能達到1%，無法進一步提升；

（2）機械式燃油噴射系統的燃油噴射壓力在25MPa無法有效提高，燃燒質量差；

（3）機械式燃油噴射系統中各零部件存在的間隙造成噴油定時精度不高，各缸噴油定時無法自由調節，影響整體性能；

（4）機械式燃油噴射系統無法實現快速預噴射和多次噴射，對有害氣體排放的控制仍然有限；

（5）機械式燃油噴射系統對各缸之間的差異無法動態修正，造成柴油機整體性能無法提升。

第二種的電子燃油噴射系統，由于系統引進自國外，其技術不轉讓，電控控制技術、電噴控制器、電控泵及驅動等核心技術為國外公司所壟斷，國內只進行簡單的調校。因此，電子燃油噴射系統主要存在以下缺陷：

（1）目前，國內內燃機車普遍使用的12缸、16缸柴油機，其電子燃油噴射系統均引進自國外，外方對電子燃油噴射系統的技術轉讓嚴格禁止，只能進行簡單調校，性能的發揮受到嚴重的限制；

（2）國外引進的電子燃油電噴系統普遍采用凸軸位置傳感器加曲軸位置傳感器方式，柴油機必須安裝凸軸齒輪盤和曲軸齒輪盤，當有一個傳感器出現故障時系統無法正常運行；

（3）國外電噴系統價格昂貴，使得機車制造成本、維護和更換成本居高不下，限制了內燃機車的使用推廣。