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不同類型的發(fā)電機噴射系統(tǒng)的控制功能布置不完全一樣 控制裝置主要構成與工作原理 電控柴油噴射系統(tǒng)中的控制裝置由電控單元、各種傳感器、執(zhí)行器以及連接它們的控制電路所組成。不同類型的電控柴油發(fā)電機噴射系統(tǒng)的控制功能、控制方式和控制電路的布置不完全一樣,但基本原理相似。 傳感器 ①溫度傳感器為掌握柴油機的熱狀態(tài),計算進氣量及進行排氣凈化處理,需要有能夠連續(xù)、地測量冷卻水溫度、進氣溫度與排氣溫度的傳感器。溫度傳感器種類很多,如熱敏電阻式、半導體二極管式、熱電偶式等。目前,柴油機常用熱敏電阻傳感器作為溫度傳感器,其利用對溫度敏感的電阻,阻值隨溫度變化的原理而工作。熱敏電阻溫度傳感器的測量電路比較簡單,只要把傳感器與一個精密電阻串聯(lián)連接到一個穩(wěn)定的電源上,就可利用串聯(lián)電阻上的分壓值反映溫度的變化。 ②節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門軸上,與節(jié)氣門聯(lián)動。其功用是將節(jié)氣門的位置或開度轉換成電信號傳輸給電控單元(ECU),作為電控單元判定柴油機運行工況的依據(jù)。 節(jié)氣門位置傳感器有開關型和線性輸出型兩種。開關型節(jié)氣門位置傳感器的內部有兩個觸點,分別為怠速觸點和全負荷觸點。與節(jié)氣門同軸的接觸凸輪控制兩個觸點的閉合或斷開。當柴油機在怠速時,節(jié)氣門接近關閉,怠速觸點閉合,這時電控單元將指令電磁噴油器增加噴油量以加濃混合氣。全負荷時,節(jié)氣門全開,使全負荷觸點閉合,這時電控單元將輸出脈沖寬度長的電脈沖,以實現(xiàn)全負荷加濃。線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器是一個線性電位計,由節(jié)氣門軸帶動電位計的滑動觸點。當節(jié)氣門的開度不同時,電位計輸出的電壓也不同,從而將節(jié)氣門由全閉到全開的各種開度轉換為大小不等的電壓信號傳輸給電控單元,使其地判定柴油機的運行工況。 ③曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器通常安裝在分電器內,用來檢測柴油機轉速、曲軸轉角以及作為控制點火和噴射信號源的 缸和各缸壓縮行程上止點信號。按照信號產(chǎn)生原理有光電式曲軸位置傳感器、傳感器。 ④氧傳感器氧傳感器安裝在排氣管內。因排氣中氧的濃度可以反映混合氣空燃比的情況,所以在電控燃油噴射系統(tǒng)中可用于空燃比校正的反饋信號。目前,常用二氧化鈦(Ti02)和二氧化鋯(Zr02)兩種材料。 二氧化鋯氧傳感器的基本元件是專用陶瓷體,即二氧化鋯固體電解質管,亦稱鋯管:管固定在帶有安裝螺紋的固定套內,鋯管內表面與大氣相通,外表面與排氣相通,其內外表面都覆蓋著一層多孔性的薄膜作為電極。氧傳感器安裝在排氣管上,為了防止排氣管內廢氣中的雜質腐蝕鉑膜,在鋯管外表的鉑膜上覆蓋一層多孔的陶瓷層,并加有帶槽口的防護套管。在其接線端有一個金屬護套上開有一孔,使鋯管內表面與大氣相通。當鋯管接觸氧氣時,氧氣透過多孔鉑膜電極,吸附于二氧化鋯,并經(jīng)電子交換成為負離子。由于鋯管內表面通大氣,外表面通排氣,其內、外表面的氧分子分壓不同,則負離子濃度也不同,從而形成負離子由高濃度側向低濃度側的擴散。當擴散處于平衡狀態(tài)時,兩電極間便形成電動勢,所以二氧化鋯傳感器的本質是化學電池,亦稱氧濃差電池。其輸出特性是,在過量空氣系數(shù)。 ⑤爆振傳感器爆振傳感器用于檢測柴油機有無爆振發(fā)生,它是柴油機集中控制系統(tǒng)中的重要部件。爆振檢測可以有三種途徑:一是檢測汽缸壓力;二是檢測柴油機振動;三是檢測燃燒噪聲。目前較為常用的為振動檢測。例如,磁滯伸縮式爆振傳感器主要用于振動檢測,它是一種電感式傳感器。當傳感器的固有振蕩頻率與柴油機爆振時的振動頻率相同時,傳感器輸出 信號。
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一起回望柴油發(fā)電機組的發(fā)展史 現(xiàn)代柴油機是在德國機械工程師狄塞爾發(fā)明的柴油機的基礎上發(fā)展起來的,1892年,德國機械工程師狄塞爾取得了柴油發(fā)電機壓縮點火的 。他的做法是以提高發(fā)動機的壓縮比來提高熱效率,利用壓縮氣體的高溫來點燃進入汽缸的燃料,這樣做的好處是不但省去了點火裝置和汽化器,而且可以使用比柴油價格更低的柴油做燃料。 狄塞爾經(jīng)過了5年的實驗,在1897年制成了 臺具有實用價值的壓縮點火柴油發(fā)電機,即壓燃式柴油機。與以前的柴油發(fā)電機相比,它延長了汽缸內氣體的壓縮過程,大大提高了壓縮終了時氣體的壓力和溫度,實現(xiàn)了不用點火系統(tǒng)而使柴油自動點火燃燒的功能。狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動機能將35%的燃料潛能轉變成動力而當時有效的柴油發(fā)動機也只能將28%的燃料潛能轉變成動力,這是柴油發(fā)電機技術第二次革命性的突破。但是,當時狄塞爾發(fā)明的柴油發(fā)動機存在著很多的缺點,比如重量重、噪聲大、冒黑煙,排出的大量廢氣會對環(huán)境影響很大,而且噴油泵還不完善,從而嚴重限制和影響了柴油機的衄??梢哉f,狄塞爾先生生前只看到發(fā)動機的成功的開端,卻沒有看到柴油機技術的飛躍發(fā)展,沒有看到柴油機的廣泛應用。 據(jù)資料記載,柴油機技術在1914年以前發(fā)展比緩慢,在 次世界期間,由于戰(zhàn)爭的需要柴油發(fā)動機開始大量生產(chǎn),用于軍事目的。柴油發(fā)動機柴油發(fā)電的發(fā)展史真正得到廣泛應用是在1950年左右。早期的柴油機都是四沖程的,1899年德國工程師雨果.古爾德納制造出了二沖程柴油發(fā)動機,他把當時采用相同缸徑的四沖程柴油機的功率提高了60%~80%。二沖程柴油機的結構簡單,造價低廉,但其燃油和潤滑油的消耗量較高、冷卻比較困難、耐用性較差,而且很難制造出功率較大的發(fā)動機,所以至今實際使用的功率比較大的柴油機都是四沖程的。 世界上 臺發(fā)電機是1831年由英國的物理學家邁克爾·法拉第發(fā)明的。當時法拉第在試驗中發(fā)現(xiàn),當磁鐵在線圈中移動時,線圈會產(chǎn)生電流,即今天我們大家所熟知的電磁感應現(xiàn)象。法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象之后不久,便利用電磁感應原理發(fā)明了世界上 臺發(fā)電機,即法拉第圓盤發(fā)電機。這臺發(fā)電機的構造與現(xiàn)代的發(fā)電機不同,在磁場中轉動的不是線圈,而是一個用紫銅做的圓盤。圓心處固定一個搖柄,圓盤的邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼,用導線把電刷與電流表連接起來;紫銅圓盤放置在馬蹄形磁鐵的磁場中。當法拉第轉動搖柄使紫銅圓盤旋轉起來的時候,電流表的指針偏向一邊,這說明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。這就是法拉第試制出的世界上 臺發(fā)電機。當年法拉第曾在英國皇家學會上表演他的發(fā)電機。當時,有一位貴夫人問法拉第:“這玩藝兒有什么用呢?”法拉第非常有禮貌地回答道:“夫人,新生的嬰兒又有什么用處呢?”這一絕妙的回答受到大家的交口稱贊。 當拉第發(fā)明的圓盤發(fā)電機雖然非常簡單,它產(chǎn)生的電流甚至不能讓一只小燈泡發(fā)光,但是,這是世界上 臺發(fā)電機,是它首先向人類揭開了機械能轉化為電能的序幕。后來,人們在此基礎上將馬蹄形 磁鐵改為能產(chǎn)生強大磁場的電磁鐵,用多股導線繞制的線框代替紫銅圓盤,對電刷也進行了改進,終于制成了功率的可供實用的發(fā)電機。目前,即使功率為IGW、10GW的特大型發(fā)電機,也是根據(jù)法拉第圓盤發(fā)電機的基本原理一電磁感應原理制成的。 1866年,德國的電工學家、實業(yè)家恩斯脫.韋爾納·馮·西門子在法拉第圓盤發(fā)電機的基礎上研制出自激勵式發(fā)電機,1870年,比利時的Z·T·克拉姆又研制出了自激勵式直流發(fā)電機。在經(jīng)過不斷改進之后,電機技術已經(jīng)走向成熟,1877年真正實用的發(fā)電機開始進入商業(yè)化生產(chǎn)階段。 100多年過去了,正是這簡陋、不成熟、像初生嬰兒一樣的圓盤發(fā)電機人類帶入了電氣時代,為人類利用電能做出了重大貢獻。 21世紀是科學技術飛躍發(fā)展的時代,特別是電腦技術等高科技成果在柴發(fā)電機組上的應用,使柴油發(fā)電機組有了更廣闊的發(fā)展前景。以柴油機為動力用的柴油發(fā)電機組己經(jīng)是通信等企業(yè)必不可少的重要設備。
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