吕殿祥、梁联照、蒙振波、岑镇祥、冯烈英
广东德力柴油机有限公司 广东 佛山 528306
摘要：手摇免电瓶电控国三机研发既减少燃油消耗和污染物排放，又填补了市场空白，符合国家节能减排的宏观政策导向，又是企业自身持续创新发展的战略规划，促进行业产品升级转型，满足市场发展的需求。
关键词：免电瓶；电控国三机；发电机；稳压模块；
1、开发背景：
单缸柴油机则广泛应用于农用的小型动力机械，适用于手扶、四轮拖拉机、固定动力等，在性能、价格上极具优势，占有了较大的市场份额，而且可靠性好、保养维修方便，所以深受农民喜爱。当电启动式电控喷射型单缸柴油机用于配套水田作业时，发电机与启动马达由于布局问题，经常接触到泥水，从而容易损坏，导致柴油机的使用可靠性下降。而目前，能适用于水田作业的电控喷射单缸柴油机产品仍处于空白。因此，本项目研发既减少燃油消耗和污染物排放，又填补了市场空白，符合国家节能减排的宏观政策导向，又是企业自身持续创新发展的战略规划，促进行业产品升级转型，满足市场发展的需求。
本创新的目的在于提供一种手摇起动电控喷射型立式单缸柴油机。通过结合传统手摇起动单缸柴油机和现有电启动式电控喷射型立式单缸柴油机的技术，创新出一种采用外置发电机，发电机的交流电经稳压整流调节器转换成稳定的脉动的直流电，再经过电解电容使脉动的直流电压变成相对比较稳定的直流电压，当人力手摇起动的转速高于90r/min时，相应的发电机转速高于360r/min，此时低压电路输出的直流电压就达到了ECU系统的最低工作电压，从而促使ECU系统上电控制电控电控喷油泵喷油工作，最终使柴油机顺利着车并稳定运行。从而进一步提高了电控喷射单缸柴油机产品的可靠性与适用性，克服现有技术所存在的不足。
2、技术原理
手摇起动电控喷射型立式单缸柴油机，包括电源设备、运动系统，电源设备包括外置发电机，外置发电机为外置转子式永磁交流电机，通过凸轮轴带动，发电机转轴上设置传动齿轮。电源设备还包括电解电容C，电解电容C连接在低压电源输出电路上，外置发电机通过整流稳压调节器和电解电容C连接低压电源输出电路向ECU系统供电。运动系统包括曲轴，曲轴上设置曲轴齿轮，其特征还包括起动系统，起动系统包括凸轮轴、人力起动摇把。其原理是人力起动摇把通过连接销活套在凸轮轴上，凸轮轴上设置凸轮轴正时齿轮，传动齿轮、曲轴齿轮分别与凸轮轴正时齿轮啮合，从而使外置发电机转动发电，发出的电共给ECU使用，使发动机启动着火。
总体结构示意图如下：
图1
外置发电机的安装结构示意图：
图2
向齿轮啮合关系示意图：
图3
3、发明创新的有益效果：
与电启动式电控喷射型立式单缸柴油机相比，提高了产品的可靠性与适用性，满足市场发展的需求；与传统机械式柴油机相比，降低了有害气体排放与燃油消耗率，从而达到高效、清洁、经济、节能。
通过结合传统手摇起动单缸柴油机和现有电启动式电控喷射型立式单缸柴油机的技术，创新出一种采用外置发电机，发电机的交流电经稳压整流调节器转换成稳定的脉动的直流电，再经过电解电容使脉动的直流电压变成相对比较稳定的直流电压，当人力手摇起动的转速高于90r/min时，相应的发电机转速高于360r/min，此时低压电路输出的直流电压就达到了ECU系统的最低工作电压，从而促使ECU系统上电工作，最终使柴油机顺利着车并稳定运行。本发明克服现有技术所存在的不足，进一步提高了电控喷射单缸柴油机产品的可靠性与适用性。同时，节省了电控喷射柴油机必须配置的12V电瓶，使整车成本降低、增加空间、减轻重量。
4、结构原理
外置发电机安装在齿轮室上，电容C连接在低压电源输出电路上，外置发电机通过整流稳压调节器连接低压电源输出电路向ECU系统供电，ECU系统与开关、电控喷油泵、CAN通讯、油门、转速传感器连接。
曲轴20上设有飞轮，并与活塞连杆机构、一体式输油泵的转子轴连接。凸轮轴、发电机转轴、曲轴上分别设有凸轮轴正时齿轮、传动齿轮、曲轴齿轮，传动齿轮、曲轴齿轮分别与凸轮轴正时齿轮啮合，凸轮轴正时齿轮与传动齿轮的齿数比为4:1，凸轮轴正时齿轮与曲轴齿轮的齿数比是4:1。传动轴齿轮与曲轴齿轮的齿数相同，运行转速也相同。
打开开关，使外置发电机与电控系统通路，将操纵手柄打至“起动”档，通过自动减压装置减少起动时的压缩阻力，人力起动摇把通过连接销活套在凸轮轴上，当摇动人力起动摇把，凸轮轴转动同时带动曲轴、传动轴转动。曲轴转动带动转子轴、飞轮转动，亦使活塞连杆机构进行活塞往复运动，转子轴转动带动一体式输油泵的机油泵内转子、燃油泵内转子转动，输油泵、燃油泵运作，从而使得机油输出润滑零部件、燃油经柴油滤清器过滤后输送至电控喷油泵。与此同时，凸轮轴带动外置发电机产生交流电压，经整流稳压调节器转换为脉动的直流电压，再经电解电容C变成相对比较稳定的直流电压，当人力手摇起动的转速高于90r/min时，相应的发电机转速高于360r/min，此时低压电路输出的直流电压就达到了ECU系统的最低工作电压，从而促使ECU系统上电工作。ECU系统经曲轴转速传感器采集转速信号并计算油量，发出指令控制电控喷油泵的电磁阀开启进行喷油工作。燃油喷出后经高压油管、喷油器进入燃烧腔，活塞连杆机构压缩燃油和空气，从而使得燃油燃烧，柴油机着车，同时操纵手柄经自动减压装置回至“运转”档。柴油机着车瞬间在惯性力作用下，人力起动摇把自动脱离开凸轮轴。然后可拉大油门，ECU系统采集信号后控制增加电磁阀的开启时间，使得喷油量增加，柴油机转速提升。
电气原理示意图：
图4
5、创新特点
与传统机械式柴油机相比，使用燃油电控喷射系统后，取缔了原来机械的调速方式，使得整机稳定性更好，速度波动约±3r/min；与同缸径传统机械式柴油机相比，电控喷射立式单缸柴油机性能指标均有提升。
与电启动式电控喷射型立式单缸柴油机相比，采用电解电容C稳定直流电压后，节省了一般电控喷射柴油机配置的12V电瓶，使整车成本大大降低、空间增加、重量减轻；
结束语：
手摇免电瓶国三柴油机的研发和创新，开创了历史的先河，是电控国三柴油机的一个里程碑，同时解决了电控国三机难下田的问题，满足了耕田机市场的需要，填补了市场的空白。手摇免电瓶国三机的研发和创新符合国家节能减排的宏观政策导向，又是企业自身持续创新发展的战略规划，促进了行业产品升级转型，为电控国三机进一步的发展作出重大的贡献
参考文献：
[1]殷晨光.?潍柴国三WP10.336N型电控柴油机不能起动的检修[J].?汽车维修,?2018,?000(005):36-37.