康明斯发电机组的分级正时控制(STC阀)作用

康明斯发电机组步进喷油系统简称STC，即分步喷油正时控制系统。该系统利用液压原理，控制喷油柱塞下行的开始时间，实现提前和延期喷油，达到有效控制气缸压力，提高燃油的燃烧效率，从而获得更大的功率。 该系统与PT喷油器合为一体称为PT（D）-STC型喷油器（简称STC喷油器）。STC型PT喷油器与常规PT（D）型喷油器相比，增加了液压提前器、提前器锁紧螺母等零部件。由于STC装置的采用、使发动机实现了不同工况采用两种不同喷油正时方式－提前喷油正时和正常喷油正时；在不牺牲柴油发电机组寿命的前提较好解决低温排放问题。

柴油发电机在冷起动和低温运行时其状态会受到不利影响，如冬季起动困难，起动后有较浓排烟等。为克服以上不足，康明斯公司在PT燃油系统采用了分级正时控制装置(5TC)。

在冷起动和空载状态，进入气缸的空气温度低，仅有一部分燃油获得足够热量而燃烧，未燃烧的燃油和空气的混合物形成白烟，甚至在排气管出现液态燃油。同时喷油正时对气缸状态有较大影响。当喷油发生在压缩冲程的较早时段，燃油有较长的时间与空气充分混合，燃油微粒外层首先受热燃烧，使气缸压力和温度急速升高，给气缸一个较理想的压力和温度，使其余燃油微粒迅速、完全地燃烧，从而有利于冷起动和空载状态；但这样的喷油正时在中等负载以上状态运行时，由于气缸故有温度的升高、供油量的加大会使剧烈燃烧发生在压缩冲程上止点前的较早时刻，产生压缩背压过太，气缸工作粗暴，增加燃油消耗并缩短柴油发电机寿命。STC装置成功地实现了柴油发电机在冷起动和空载状态下以较早喷油正时(提前喷油正时)方式工作，在中等负载以上以较晚喷油正时(正常喷油正时)方式工作。

一、康明斯发电机组STC系统的作用：

1、定时提前。

①减少寒冷气候条件下的排气白烟(碳氢化合物)；

②改善寒冷气候条件下的急速运行特性；

③改善小负荷工况下的燃油经济性，避免排气冒黑烟；

④减少喷油器头部或喷油嘴喷头的积炭。 

2、定时滞后。

①提高柴油发电机的可靠性。

②减少氮氧化物的排放。

分级正时控制(STC)也曾被称为液压可变正时(HVT)，在柴油发电机起动或小负荷工况时，通过控制喷油器顶端STC挺杆腔的充油(润滑油)，使喷油定时提前并减少喷油时间及喷油量，而在中等或大负荷工况下，通过控制STC挺杆腔8的泄油，使喷油定时滞后并增加喷油时间及喷油量。

二、康明斯发电机组STC分级正时控制和PT泵燃油特性曲线：

1、柴油发电机怠速或低速运行时，燃油压力低于365kPa（未达到燃油压力开关的工作点），燃油压力开关闭合，STC润滑油控制电磁阀得电打开，柴油发电机润滑油在压力作用下，从润滑油滤清器接头流入机油控制电磁阀，少量润滑油从卸荷阀流回油箱。从润滑油控制电磁阀来的润滑油流入润滑油歧管，分成六路进入润滑油管接头，最后分别进入6个PT喷油器的STC挺杆腔。STC挺杆腔充满润滑油后，挺杆长度伸长，喷油定时提前。

2、当无负荷高速空运行时(曲线4-5段)，工作点在4点右侧附近，燃油压力低于365kpa，达不到燃油压力开关的工作点，此时挺杆腔仍然充油，降低喷油量。

3、当柴油发电机带负荷运行时(曲线2-4段)，燃油压力高于365kPa（达到燃油压力开关6的工作点)，燃油压力开关断开，STC机油控制电磁阀组断电，润滑油气管内的润滑油通过卸荷阀直接回到油底壳，挺杆腔泄油，挺杆长度缩短，喷油滞后。

三、康明斯发电机组STC的工作过程

STC系统喷油器采用顶端封堵结构，它有2个柱塞弹簧和一个上端封堵式液压挺柱。当PT燃油泵的泵油压力低于预设值时，如柴油发电机在起动和小负荷期间，系统的润滑油控制阀开启，允许柴油发电机润滑油通过油道进入STC喷油器挺杆之中。当润滑油压力超过69kPa时，将使挺杆内的进油止回阀离开阀座，润滑油将进入挺杆的内、外活塞之间。随着喷油器凸轮转动，摇臂将推动挺杆的内活塞下移，使被封闭润滑油的压力升高，并推动移推杆外活塞向下移动。挺杆下移将推动喷油柱塞下移，所以，只要挺杆内充满润滑油，喷油器柱塞将会提前下移，从而使喷油定时提前。在喷油定时提前期间，挺杆内的润滑油就被进油止回阀和感应止回阀封闭。

喷油循环结束时，喷油器的作用力使挺杆内的润滑油压力增大，将喷油器柱塞稳定地压在喷油器喷头之上，使封闭润滑油的压力升高到7585～10343kPa，挺柱内的感应单向球阀离开阀座，润滑油通过喷油器接头上的油孔泄流，泄流润滑油经过气缸盖和气缸体中的泄流油道流回柴油发电机的油底壳中。同时，由于凸轮的继续举升，喷油器柱塞与喷油嘴头内锥面之间保持接触，从而保持喷油器柱塞的落座压力和喷油器柱塞行程量的一致性。

当柴油发电机的燃油压力超过预设值时，润滑油控制阀将关闭，阻止润滑油流入挺杆中、这种情况下，静止的润滑油将停留在润滑油供油管之中，对STC挺杆的工作不会产生影响、由于在挺杆的内、外活塞之间不存在被封闭的润滑油，则内活塞必须向下走完两活塞间的空隙与外活塞建立直接接触后，才能将运动传递到外活塞，从而推动喷油器柱塞下行进行燃油喷射，这和挺杆内、外活塞之间注满润滑油的状态存在一段走空行程的时间差，如果喷油器柱塞要下行到达同一位置，前者则需要更长时间，而后者只要内活塞一有向下运动就立即通过润滑油将运动传递给外活塞带动喷油器柱塞下行。显然，后者的喷油较早，即是“喷油正时提前”，而润滑油不流入挺杆中为正常喷油正时。