柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)介現(xiàn)狀和前景

吳小盼

（安徽江淮納威司達柴油發(fā)動機有限公司，安徽合肥 230601）

柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)介現(xiàn)狀和前景

吳小盼

（安徽江淮納威司達柴油發(fā)動機有限公司，安徽合肥 230601）

隨著技術(shù)的不斷進步，柴油發(fā)動機的電控技術(shù)手段不斷精確，柴油汽車如果要達到歐三甚至更為嚴格的排放標準就須采用電控噴油系統(tǒng)。柴油機原先的震動以及噪音等等缺陷就應該要被減小，另外，其經(jīng)濟性能以及出色的動機表現(xiàn)使得其得到了廣泛的應用。本文闡述了現(xiàn)代柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)的組成、功能以及三代電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展歷程。同時分析了柴油機電子控制燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

柴油機電控技術(shù) 發(fā)展 優(yōu)勢

由于傳統(tǒng)柴油機的發(fā)動機噪音高、震動大以及排放污染嚴重，所以柴油發(fā)動機電控技術(shù)的發(fā)展和運用是必然的。柴油機電控技術(shù)的應用不僅減小了柴油機的震動和噪音，而且也滿足了人們對舒適度的要求，同時，柴油機的高壽命、低油耗、低排放等特點，使得柴油機電控技術(shù)的進一步完善成為解決汽車及工程機械能源問題最有效的方法。因此，在當代可以隨處可見柴油機的使用，足以見得，柴油機電控技術(shù)的應用和發(fā)展已經(jīng)成為了社會進步的一個尤為重要的標志。

1 柴油機電控系統(tǒng)組成與特點

1.1 柴油機電控系統(tǒng)組成

柴油機電控系統(tǒng)是由信號輸入設(shè)置、電子控制單元（ECU）以及執(zhí)行器三部分組成的。其中，信號輸入設(shè)置又包括加速踏板位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、泵角傳感器、著火正時傳感器、冷卻液溫度傳感器和動力轉(zhuǎn)向油壓開關(guān)等諸多傳感器和開關(guān)，而信號輸入設(shè)置的主要作用則是對柴油機、車輛運行情況等信息進行實時的檢測，并將檢測到的信號準確的傳送到電子控制單元（ECU）；而電子控制單元（ECU）是一個綜合性的控制裝置，具有轉(zhuǎn)換信號、計算信息、存儲信息、分析處理信息、輸出執(zhí)行命令和自我修復等功能；對于由執(zhí)行電器和機械執(zhí)行機構(gòu)兩部分構(gòu)成的柴油機電控系統(tǒng)的執(zhí)行器來說，其作用就是要根據(jù)控制器送來的執(zhí)行指令驅(qū)動柴油機相應的部分，從而調(diào)節(jié)柴油機的運行狀態(tài)。

1.2 柴油機電控系統(tǒng)的特點

柴油機電控系統(tǒng)可以實現(xiàn)多功能的自動調(diào)節(jié)，從而使柴油機的動力性、燃料使用經(jīng)濟性、可靠性等得到充分的體現(xiàn)；而且，由于自動控制技術(shù)的采用，不僅可以提高柴油機的緊湊性，同時也能夠使部件之間的安裝連接更加簡便，提高了維修性，擴展了故障診斷、聯(lián)絡(luò)等功能，也使柴油機的動力輸出和負荷得到更準確的匹配；柴油機控制自由度和精度也較高，此外增設(shè)的自診斷系統(tǒng)和故障應急機能會在很大程度上提高機器的維修性和安全性，而增設(shè)得數(shù)據(jù)通訊技能可以提高總體系統(tǒng)的功能，通過只改變ECU的程序，容易開發(fā)出多種控制功能。

2 傳統(tǒng)柴油電動控制系統(tǒng)發(fā)展歷程

總的來說，傳統(tǒng)柴油機電動系統(tǒng)的發(fā)展大概經(jīng)歷了三個階段，在傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，最先發(fā)展起來的是位置控制系統(tǒng)，它成為了第一代電控噴射系統(tǒng)并于1987年投入市場，此時所使用的噴氣壓力為70Mpa；而第二代控制系統(tǒng)是基于電磁閥的時間控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)120Mpa左右的高壓噴射化；第三代電控系統(tǒng)是高壓共軌系統(tǒng)，其噴射壓力提高到140Mpa，而且這個系統(tǒng)是通過控制噴射率，實現(xiàn)先導噴射的目的，因此高壓共軌系統(tǒng)必將成為柴油機燃油系統(tǒng)的主力軍。

3 現(xiàn)代柴油機電控制主要控制

3.1 調(diào)速系統(tǒng)

現(xiàn)在我國柴油機的調(diào)速系統(tǒng)主要就是在原有柴油機的基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)做微小的改動，并且安裝一種控制噴油的裝置，從而實現(xiàn)電子調(diào)速，而幾乎所有的柴油機都要使用調(diào)速裝置，來控制柴油機的轉(zhuǎn)速，因為如果柴油機的轉(zhuǎn)速過大，不僅會損失很多的柴油，同時可能也會出現(xiàn)預料不到的危險，傷及人體的生命安全。事實上，對調(diào)速系統(tǒng)的有效控制，就是要保證發(fā)動機的轉(zhuǎn)速要處于安全范圍內(nèi)，既可以滿足人們對柴油機的需要，而且也會讓人們更加放心的使用柴油機，即使有些人會錯誤的使用柴油機，并使其轉(zhuǎn)速過大，但是如果保證其最大轉(zhuǎn)速都在安全范圍內(nèi)，就不會發(fā)生危險，這也是對人身安全的一種保障。

3.2 燃油噴射系統(tǒng)

電控噴油器以及各類傳感器等共同構(gòu)成了柴油機的燃油噴射系統(tǒng)。有效的控制燃油噴射系統(tǒng)就是要在各種情況下，實現(xiàn)對循環(huán)供油量和供油正時的精確控制，確保各缸循環(huán)供油量的均勻性；同時，實現(xiàn)對噴油速率和噴油規(guī)律的準確控制，就會獲得燃燒過程中理想的放熱量；此外，對噴油壓力進行有效控制，將會獲得足夠高的燃油流出初速度，最終使燃油粒度細化，提高霧化質(zhì)量，加快燃燒的速度。

3.3 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)

目前廢棄再循環(huán)系統(tǒng)是降低NOx排放的簡單有效的措施之一。廢棄再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)是將柴油機排出廢氣的小部分送回氣缸，而具有惰性的再循環(huán)廢氣會延緩燃燒的過程，最后使廢氣中的氮氧化物量減少，提高廢氣再循環(huán)率，廢氣排放中的污染物輸出量將會相對減少。EGR系統(tǒng)的任務(wù)就是使廢氣的再循環(huán)足夠的充分，進而使整個的燃燒過程燃燒的更加完全，保證排放物中的污染成分含量最低，現(xiàn)在運用最多的是低壓廢棄再循環(huán)系統(tǒng)，它的優(yōu)點在于可以有效降低氮氧化物量、廢氣循環(huán)工作范圍較大，而且與柴油機結(jié)合能有效地發(fā)揮其作用。

3.4 冷卻系統(tǒng)

現(xiàn)在的車輛更傾向于使用設(shè)計緊湊、熱流密度大的發(fā)動機，而既要滿足輸出功率的不斷提高，又要具有良好的經(jīng)濟性，這是目前幾乎所有的發(fā)動機都面臨的問題。另外，日益嚴格的排放標準也對冷卻系統(tǒng)提出了新的要求，冷卻系統(tǒng)工作性能的好壞，在很大程度上會對動力系統(tǒng)的整體性能產(chǎn)生影響。而開發(fā)一種高效可靠的冷卻系統(tǒng)，無疑已成為發(fā)動機進一步提高功率、改善經(jīng)濟性所必須解決的關(guān)鍵。因此，采用最前沿的冷卻系統(tǒng)設(shè)計理念，運用柴油機現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)提出一些設(shè)計想法，對柴油機冷卻系統(tǒng)進一步的探索具有十分重要的現(xiàn)實價值。

4 未來發(fā)展

4.1 高的燃油噴射壓力

為了明顯的改善柴油和空氣的混合質(zhì)量和達到法規(guī)的要求，柴油機的噴射壓力可以從100Mpa提高到200Mpa，因為較高的噴射壓力可以縮短著火延遲期，從而使燃燒更迅速、更徹底，有效的控制燃燒溫度，降低廢氣的排放。

4.2 獨立的燃油噴射控制

高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)與傳統(tǒng)的噴油技術(shù)相比，其獨立的燃油噴射控制直接影響到氣缸內(nèi)的油量，從而進一步降低了燃油消耗，增強了動力性能，達到了更加嚴格的排放法規(guī)標準，因此已然成為新一代的柴油機噴射技術(shù)的先導。

4.3 可變操控能力

柴油機的可變操控能力就是要在發(fā)生危險前或者發(fā)生危險時，對機體已設(shè)置參數(shù)的改變，即是一種安全措施。柴油機電控技術(shù)的這種可變操控能力，主要體現(xiàn)在其可變的預噴射控制能力上，因為對預噴射能力的控制不僅可以起到降低顆粒的排放、又不增加有害氣體的排放和減少噪音的作用，同時還可以優(yōu)化柴油機的許多特殊的性能，但是由于在某些情況下，人們對柴油機的工作要求是變化的，所以，柴油機的這種可變的預噴射控制能力對其性能和排放都是非常有幫助的，使得柴油機的電動機能夠正常的運轉(zhuǎn)并在一定的安全范圍內(nèi)滿足人們的標準，同時也在最大限度上，發(fā)揮了柴油機電控技術(shù)的功能和作用。

5 結(jié)語

柴油機電控技術(shù)方便、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展趨勢是順應時代潮流之必然。從傳統(tǒng)的柴油機系統(tǒng)逐漸發(fā)展到當代的電控技術(shù)，柴油機無論是在結(jié)構(gòu)上，還是在功能的改進方面都有顯著的改進，這種改進不僅使我們的生活尤為便利，同時也對環(huán)境的保護起到了非常重要的作用。然而，當代的柴油機電控系統(tǒng)仍存在某些不足，所以為了使這項技術(shù)更加好的融入到人類的生活中，我們更需為完善柴油機電控技術(shù)而努力。

［1］朱義倫，鄧康耀.發(fā)動機缸頭冷卻水流場試驗研究［J］.上海交通大學學報，2000（4）：463-465.

［2］王書義，王憲成，段初華.發(fā)動機冷卻水流動的試驗研究［J］.車用發(fā)動機，2011（3）：34-36.