柴油機(jī)電控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展探討

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)技術(shù)水平也有了較大程度的提升，但與國(guó)際水平相比還存在一定差距，如柴油機(jī)的電控技術(shù)就還有很大進(jìn)步空間。面對(duì)這樣龐大的市場(chǎng)需求，眾多有遠(yuǎn)見(jiàn)的商家都把目光聚焦于柴油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本文就主要對(duì)電控柴油機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展前景展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī) ;電控技術(shù) ;發(fā)展方向

1 柴油機(jī)電控技術(shù)的研發(fā)歷程及研究現(xiàn)狀

1.1 柴油機(jī)電控技術(shù)的研發(fā)歷程

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，各種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)為了適應(yīng)現(xiàn)代的科技需求不斷進(jìn)行更新?lián)Q代，創(chuàng)新性發(fā)展越來(lái)越多，在技術(shù)的更新加持下發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗越來(lái)越低，效率越來(lái)越高?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展了近百年，電控技術(shù)在柴油機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)一步降低了對(duì)燃油的消耗，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。尾氣排放應(yīng)達(dá)到相關(guān)排放的標(biāo)準(zhǔn)，尾氣中的各項(xiàng)污染氣體應(yīng)慎重對(duì)待。由于柴油機(jī)和汽油機(jī)的尾氣構(gòu)成有所不同，具體體現(xiàn)在柴油機(jī)所排放的尾氣中存在大量顆粒物，因此對(duì)于柴油機(jī)排放的尾氣應(yīng)該更加重視，他守著，以減輕柴油機(jī)尾氣對(duì)空氣的污染。所以現(xiàn)階段對(duì)于柴油機(jī)電控技術(shù)的研究要點(diǎn)不僅在于提高柴油機(jī)的工作效率，減少對(duì)燃油的消耗，減少噪音等常規(guī)方面，更在于怎樣能夠減少柴油機(jī)所排放尾氣中的顆粒物，降低對(duì)空氣的污染。

1.2 柴油機(jī)電控技術(shù)的研究現(xiàn)狀

柴油機(jī)電控系統(tǒng)的整個(gè)發(fā)展歷程要追溯到1980年，40年間電控系統(tǒng)的能力發(fā)生了翻天覆地的變化：從控制項(xiàng)目的個(gè)數(shù)角度來(lái)看，最初電控系統(tǒng)只能控制幾個(gè)項(xiàng)目，改造后能夠控制幾十上百個(gè)項(xiàng)目;從控制任務(wù)的難度來(lái)看，最初電控系統(tǒng)任務(wù)難度系數(shù)很低，后來(lái)要求控制更難更復(fù)雜的任務(wù);從控制任務(wù)的內(nèi)容來(lái)看，最初執(zhí)行的都是電控系統(tǒng)最基本的控制任務(wù)，如循環(huán)供油、實(shí)時(shí)控制油量等，現(xiàn)在不僅要求能夠?qū)崟r(shí)控制，更要求對(duì)執(zhí)行供油任務(wù)時(shí)的各種參數(shù)，如供油速率等有直接精準(zhǔn)的控制;從控制任務(wù)的范圍來(lái)看，最初的控制任務(wù)僅是燃油噴射控制，改革后需要更加全面的控制，包括壓強(qiáng)高低的控制、氣體進(jìn)出的控制、柴油機(jī)與其他機(jī)器協(xié)同控制等，但總體來(lái)說(shuō)柴油機(jī)電控技術(shù)的控制重點(diǎn)仍然在于燃油的噴射控制。

27年前德國(guó)有兩家公司共同研發(fā)了一種新的電控技術(shù)，將共軌電控技術(shù)應(yīng)用到控制柴油機(jī)的燃油噴射控制任務(wù)中。這一技術(shù)引起了美國(guó)、日本、德國(guó)三家大公司的注意，在對(duì)這項(xiàng)技術(shù)充分的研究和了解過(guò)后，這三家公司將這種控制技術(shù)進(jìn)行了有針對(duì)的改良，并應(yīng)用到了實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。相對(duì)于這些發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的燃油機(jī)電控技術(shù)水平相對(duì)落后，研究方向仍然聚焦于燃油機(jī)電控技術(shù)噴射系統(tǒng)。我國(guó)的一些理工高校和相關(guān)技術(shù)人員對(duì)柴油機(jī)電控技術(shù)的研究更關(guān)注在更加細(xì)節(jié)的控制，如燃油噴射位置、噴射時(shí)間等，這對(duì)我國(guó)柴油機(jī)電控技術(shù)以及柴油機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。

2 柴油機(jī)電控技術(shù)研究方向展望

2.1 柴油機(jī)電控單元標(biāo)定技術(shù)的研究

1）柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)中的標(biāo)定系統(tǒng)的研究。發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的標(biāo)定系統(tǒng)在電控過(guò)程中主要起到改變相應(yīng)參數(shù)的作用。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)主要是根據(jù)機(jī)器內(nèi)部所設(shè)置的參數(shù)運(yùn)行，而電控單元中標(biāo)定系統(tǒng)的存在能夠改變其中預(yù)先設(shè)好的參數(shù)。在保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的情況下，改變了控制的參數(shù)，就能夠改變發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境，并且能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，了解發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，控制發(fā)電機(jī)在最適合的參數(shù)下進(jìn)行工作，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的使用。未來(lái)標(biāo)定技術(shù)的研究方向有三個(gè)：第一個(gè)是研究電控單元本身，優(yōu)化電控單元;第二個(gè)是改善電控系統(tǒng)的硬件條件，設(shè)計(jì)更加完善的工作系統(tǒng);第三個(gè)是完善電控單元與標(biāo)定系統(tǒng)之間的協(xié)同工作，設(shè)計(jì)更優(yōu)的通信類(lèi)型。

2）對(duì)柴油機(jī)優(yōu)化控制的研究。發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化控制應(yīng)從兩個(gè)角度入手：一個(gè)角度是對(duì)所涉及的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，另一角度是對(duì)MAP所生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。現(xiàn)階段，想要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化存在著很多種選擇。當(dāng)前國(guó)外比較流行和常用的電控系統(tǒng)優(yōu)化控制的方法是自動(dòng)優(yōu)化標(biāo)定方法，選擇這種優(yōu)化方法是出于兩方面的考慮，即標(biāo)定周期和標(biāo)定費(fèi)用。采用這種標(biāo)定方法所需時(shí)間短，價(jià)格更低廉，不影響任務(wù)的完成情況，完成優(yōu)化目標(biāo)的同時(shí)取得更好的標(biāo)定成果。另外使用瞬態(tài)優(yōu)化標(biāo)定方法是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，也是當(dāng)前優(yōu)化控制一個(gè)十分有前景的發(fā)展方向，獲得了相關(guān)領(lǐng)域的一致好評(píng)。本文的研究重點(diǎn)在于如何讓發(fā)動(dòng)機(jī)在完成基本工作的前提下，既能保證工作效率又不會(huì)對(duì)環(huán)境污染產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響，同時(shí)對(duì)柴油機(jī)的功能做進(jìn)一步的升級(jí)，進(jìn)一步提高工作效率，降低工作產(chǎn)生的噪聲污染和空氣污染。

2.2 柴油機(jī)電控單元的升級(jí)及控制策略分析

1）對(duì)于柴油機(jī)的噴油量的控制，包括正常工作時(shí)的噴油量控制、起步到正常速率前的噴油量控制、超速率工作時(shí)的噴油量控制、低于正常工作時(shí)的噴油量控制等各個(gè)時(shí)段的噴油量控制。

2）對(duì)于噴油進(jìn)行時(shí)各參數(shù)的控制，包括正常工作階段、非常溫工作階段等各個(gè)方面的噴油進(jìn)行時(shí)的控制。

3）對(duì)于柴油機(jī)噴油壓強(qiáng)大小控制進(jìn)行優(yōu)化，壓強(qiáng)控制更加精準(zhǔn)。

2.3 柴油機(jī)排放要求及檢測(cè)技術(shù)分析

1）有關(guān)排放要求方面，首先要熟悉比較權(quán)威的機(jī)構(gòu)所提供的有關(guān)排放要求的文件，對(duì)比現(xiàn)階段排放狀況，選擇合適的排放方案，在此基礎(chǔ)上根據(jù)排放要求，進(jìn)一步對(duì)排放進(jìn)行控制，分析技術(shù)的可行性。

2）有關(guān)顆粒物的排放方面，由于油質(zhì)和技術(shù)的不同，柴油機(jī)排放的尾氣中含有比汽油機(jī)更多的顆粒物，對(duì)顆粒物排放的控制也需在熟悉相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。

3）有關(guān)柴油機(jī)的廢氣排放再循環(huán)方面，應(yīng)對(duì)廢氣再循環(huán)技術(shù)加以運(yùn)用以進(jìn)一步優(yōu)化柴油機(jī)。

3.柴油機(jī)電控技術(shù)的研發(fā)前景

隨著人們生活水平的提高，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量逐年攀升，城市的空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，影響了人們的生活質(zhì)量。近年來(lái)環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)引起了國(guó)家和相關(guān)部門(mén)的重視，不管是從宏觀戰(zhàn)略布局方面，還是細(xì)化到排放法規(guī)層面，對(duì)于汽車(chē)尾氣等廢氣排放的標(biāo)準(zhǔn)都更為嚴(yán)格。但電控柴油噴射系統(tǒng)多種多樣，各種系統(tǒng)都不盡完美，因此一方面要開(kāi)發(fā)電控共軌系統(tǒng)，另一方面要綜合考慮我國(guó)國(guó)家現(xiàn)狀和法律環(huán)境，有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的電控柴油機(jī)產(chǎn)品。盡管第二代電控噴油系統(tǒng)要比第一代電控噴油系統(tǒng)在各個(gè)方面都有很大的提升，系統(tǒng)也更為穩(wěn)定，控制更為全面，但我國(guó)存在一個(gè)卡脖子的技術(shù)問(wèn)題，在制造高速高壓電磁閥上有很大困難。雖然有國(guó)外已經(jīng)解決制造難度大的說(shuō)法，但是我國(guó)的汽車(chē)制造水平和電控技術(shù)都難以與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，想要解決這個(gè)困難需要多付出數(shù)倍努力，在技術(shù)沒(méi)有達(dá)到條件時(shí)，不能夠不切實(shí)際的使用第二代控制系統(tǒng)，應(yīng)該在我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，逐步優(yōu)化系統(tǒng)功能。 柴油機(jī)電噴射系統(tǒng)的優(yōu)化控制是一個(gè)龐雜的系統(tǒng)工作?，F(xiàn)階段對(duì)柴油機(jī)燃油噴射裝置的優(yōu)化，在不久的將來(lái)，一定會(huì)實(shí)現(xiàn)大幅度的控制優(yōu)化。具體表現(xiàn)為：噴射壓強(qiáng)越來(lái)越大、壓強(qiáng)調(diào)整越來(lái)越靈活、噴油的時(shí)間和數(shù)量可以靈活控制、能夠選擇最合適的噴油速率等。另外，燃油噴射將呈現(xiàn)一個(gè)可柔性控制的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)這一控制的系統(tǒng)被稱(chēng)為全電子控制燃油噴射系統(tǒng)。

結(jié)論

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展，而發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展離不開(kāi)電控技術(shù)的進(jìn)步?，F(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)于柴油機(jī)電控技術(shù)的研究還比較片面，與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家水平相比還有很大的發(fā)展?jié)摿?。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)上對(duì)于柴油機(jī)電控技術(shù)提高的需求，廠商和投資人將目光轉(zhuǎn)向到這一塊尚未發(fā)展完全的領(lǐng)域，對(duì)于柴油機(jī)技術(shù)的升級(jí)研發(fā)必然會(huì)成為相關(guān)領(lǐng)域一段時(shí)間內(nèi)的研究重點(diǎn)和重要的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊杰民，鄭霞君.現(xiàn)代汽車(chē)柴油機(jī)電控系統(tǒng)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：

陳黎祥 （1990-01）男，漢，籍貫：江蘇省常州市，職務(wù)職稱(chēng)：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械設(shè)計(jì)。