柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展

鄒建鋒

摘 要：柴油機(jī)是一種用途廣泛的機(jī)械設(shè)備，其經(jīng)常在負(fù)荷變化的狀況下工作。在傳統(tǒng)的柴油機(jī)運(yùn)行當(dāng)中，當(dāng)柴油機(jī)內(nèi)部的符合突然變化，會導(dǎo)致柴油機(jī)油量調(diào)節(jié)部分反應(yīng)不及時，導(dǎo)致溫度上升，轉(zhuǎn)速加快，進(jìn)而導(dǎo)致柴油機(jī)的噴油量加大，這樣的結(jié)果導(dǎo)致柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步上升，容易出現(xiàn)一些危險事故。隨著時代的發(fā)展，通過電子控制系統(tǒng)對柴油機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制變得十分重要。因此，本文就柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；電子；控制系統(tǒng)

前言

隨著時代的發(fā)展，機(jī)械系統(tǒng)的進(jìn)步也越來越大，柴油機(jī)作為一種重要的機(jī)械部件，發(fā)揮著越來越重要的作用。但是，不可否認(rèn)的是，傳統(tǒng)的柴油機(jī)存在著一定的缺陷，尤其是當(dāng)柴油機(jī)的負(fù)荷出現(xiàn)突然變化時，可能會導(dǎo)致柴油機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)持續(xù)上升，進(jìn)而導(dǎo)致柴油機(jī)出現(xiàn)故障。因此，伴隨著電子科技的發(fā)展，研究人員將電子控制系統(tǒng)植入柴油機(jī)當(dāng)中對柴油機(jī)進(jìn)行有效的控制，本文也對柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)相應(yīng)的部分進(jìn)行分析。

1 柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展與硬件電路組成

1.1 電子調(diào)速器的意義與發(fā)展

柴油機(jī)的出現(xiàn)是人類生產(chǎn)力發(fā)展的一大標(biāo)志，在柴油機(jī)的帶動下，人們極大的提升了自身的生產(chǎn)力。但是，柴油機(jī)的運(yùn)行需要以柴油為燃料，作為不可再生能源，柴油的使用導(dǎo)致資源儲存量的持續(xù)下降，并隨著資源的開采，周邊環(huán)境所受到的影響也越來越大。柴油機(jī)自身在運(yùn)行的過程當(dāng)中也會進(jìn)行污染物的排放，這對周邊環(huán)境的影響尤為嚴(yán)重，如果不加以控制，必然會對環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。而通過電子調(diào)速器的使用，能夠在柴油機(jī)的運(yùn)行過程當(dāng)中對柴油機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行有效的控制，極大的降低了污染物的排放量。并且，通過電子控制系統(tǒng)的參與，柴油機(jī)運(yùn)行所消耗的柴油量也得到了極大的減少，使得柴油機(jī)自身能夠達(dá)到最佳的噴油特性。而這種動態(tài)的平衡需要電子調(diào)控系統(tǒng)的參與才能實現(xiàn)。并且隨著時代的發(fā)展，電子控制系統(tǒng)越來越成為柴油機(jī)當(dāng)中不可缺少的部分。

1.2 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計與計算

在系統(tǒng)控制電路的設(shè)計與計算當(dāng)中，涉及到PD控制器電路原理與計算，電路電源的設(shè)計，轉(zhuǎn)速傳感器的原理與電路以及直流電機(jī)的驅(qū)動設(shè)計。在PD控制器電路原理與計算當(dāng)中，利用Multisim軟件進(jìn)行相關(guān)計算設(shè)計，這一軟件的操作簡單，并且通過直觀的分析幫助使用者進(jìn)行相關(guān)的計算。在電路電源的設(shè)計當(dāng)中，通過不同直流電源的供電進(jìn)行線路的設(shè)計分析。在轉(zhuǎn)速傳感器的原理與電路當(dāng)中，通過電磁傳感器的使用幫助進(jìn)行精密度更高的測量。這種電磁式的傳感器具備諸多的優(yōu)點，在進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)速傳感器的使用時，需要主要到其自身的基本特性。例如它的輸出波形，測速范圍，相應(yīng)的工作環(huán)境以及感應(yīng)距離等等。最好采用體積小，壽命長，不需要電源的電磁傳感器進(jìn)行相關(guān)的操作。在直流電機(jī)的驅(qū)動設(shè)計，需要遵循PWM基本原理，對其中的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而使得其輸出電壓與頻率發(fā)生改變。三角波形發(fā)生器也是需要注意的一方面，對其的要求是頻率要穩(wěn)定，線性度較好。

1.3 控制系統(tǒng)總電路分析

在直流電機(jī)的整體控制系統(tǒng)當(dāng)中，涉及到兩個部分。一部分是由電磁轉(zhuǎn)速傳感器所檢測出的速度信號，通過相應(yīng)的部件對其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將電磁信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，通過信號的比較進(jìn)行對整體電路進(jìn)行控制，實現(xiàn)電壓之間的轉(zhuǎn)化，最終達(dá)到相應(yīng)的對電機(jī)的控制目的。之所以柴油機(jī)容易出現(xiàn)故障，是因為柴油機(jī)在運(yùn)行的過程當(dāng)中可能會出現(xiàn)負(fù)荷突然變化的情況，這就使得柴油機(jī)轉(zhuǎn)速加快，噴油量上升，進(jìn)而促進(jìn)轉(zhuǎn)速的增加，使之超速。而通過這種信號控制系統(tǒng)，達(dá)到調(diào)大油量的目的，當(dāng)負(fù)荷變化時，減低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少油量的噴射，幫助維持柴油機(jī)的穩(wěn)定性。脈寬控制器也是其中很重要的一個部件，它能夠幫助將相關(guān)的信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號，進(jìn)而達(dá)到調(diào)控的目的。由于這個系統(tǒng)自身特性的影響，導(dǎo)致必須達(dá)到相應(yīng)的精度才可以，能夠?qū)π盘栠M(jìn)行及時的反饋與調(diào)節(jié)，這也是控制系統(tǒng)總電路的目的所在。

2 電子調(diào)速器實驗結(jié)果分析

2.1 虛擬儀器技術(shù)

隨著電子科技的發(fā)展，虛擬儀器的出現(xiàn)幫助柴油機(jī)解決的諸多的問題。通過計算機(jī)技術(shù)與軟件系統(tǒng)，同相關(guān)的硬件相結(jié)合，形成了一個類似于柴油機(jī)的運(yùn)行系統(tǒng)，可以說，虛擬技術(shù)的出現(xiàn)是傳統(tǒng)儀器的一個大變革。其中涉及到四個階段，首先是模擬表盤，通過表盤的顯示將相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息表示出來，從而達(dá)到對柴油機(jī)進(jìn)行調(diào)控的目的。在第二個階段當(dāng)中，主要涉及到分立的儀器，以電子晶體管為基礎(chǔ)的電路系統(tǒng)。最后發(fā)展到數(shù)字化儀器，通過數(shù)字集成電路將測試的結(jié)果表達(dá)出來，尤其是這種數(shù)字的表現(xiàn)形式簡單而明確，能夠在短時間內(nèi)快速的將檢測結(jié)果表示出來。第四階段是智能儀器階段，也是最新的發(fā)展階段，這一階段可以通過微型的儀器進(jìn)行信號的輸入與信息的輸出，通過內(nèi)部搭載的軟件進(jìn)行運(yùn)行。相比于之前幾個階段，這一階段具備幾個十分明顯的特點。首先便是精密度高，且操作難度大大降低，使用操作手段更為直觀。并且，它的運(yùn)用范圍較為廣泛。

2.2 瞬時轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)

瞬時轉(zhuǎn)速測試是柴油機(jī)測試當(dāng)中的一個重要部分。因為柴油機(jī)為排放較多的污染物，如果不進(jìn)行有效的控制，對周邊環(huán)境會造成難以逆轉(zhuǎn)的影響。而通過瞬時轉(zhuǎn)速的檢測進(jìn)行及時的調(diào)整，以達(dá)到減少污染物的排放，改善周邊環(huán)境的目的。所謂的瞬時速度就是對柴油機(jī)內(nèi)部的每個齒的平均速度進(jìn)行測定，這一過程常規(guī)的測試手段很難達(dá)到相應(yīng)的目的。隨著科技的發(fā)展，光電技術(shù)的采用以及磁電傳感器的使用能夠快速簡便的進(jìn)行測定。在瞬時轉(zhuǎn)速測定系統(tǒng)當(dāng)中，涉及到柴油機(jī)自身，磁電傳感器，數(shù)據(jù)采集部件，電子計算機(jī)等部分。它們之間相互協(xié)作，進(jìn)行信息的傳輸與調(diào)整，達(dá)到測試出瞬時轉(zhuǎn)速的目的。

2.3 柴油電子控制系統(tǒng)響應(yīng)實驗

在柴油電子控制系統(tǒng)響應(yīng)實驗當(dāng)中，將電子調(diào)速器安裝在真實的柴油機(jī)當(dāng)中能夠得到更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，也方便于對真實的柴油機(jī)進(jìn)行調(diào)整。但是，在某些條件不充足的情況下，可能難以將電子調(diào)速器安裝在真實的柴油機(jī)當(dāng)中，這時就需要采用相似性原理，進(jìn)行模擬實驗臺的設(shè)計，在實驗臺上進(jìn)行模擬實驗，通過模擬實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果來反映出真實的柴油機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)果，這一方法對于柴油機(jī)電子調(diào)控系統(tǒng)的開發(fā)來說也是十分重要的，并且成本相比較于使用真實的柴油機(jī)來說更低。

結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，柴油機(jī)也在不斷的進(jìn)步。因此，本文對柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行分析，首先分析了柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展與硬件電路組成，包括電子調(diào)速器的意義與發(fā)展，系統(tǒng)控制電路的設(shè)計與計算以及控制系統(tǒng)總電路分析，隨后對電子調(diào)速器實驗的結(jié)果進(jìn)行分析，涉及到虛擬儀器技術(shù)，瞬時轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)以及柴油電子控制系統(tǒng)響應(yīng)實驗，從而促進(jìn)我國柴油機(jī)事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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