柴油发动机电控

柴油发动机电控21世纪是绿色柴油机的时代，传统的燃油系统已经不能适应柴油机技术发展的需要，机械技术与电子技术的结合使得汽车技术发生了一系列深刻的变化。

柴油机电控系统，是必然之选。

到目前为止，世界上许多发达国家已经研究并生产了很多功能各异的柴油机电控系统。

柴油机电子控制的内容已由当初的燃油喷射系统单一控制，逐步发展到了各个系统控制，如可变气门驱动系统、可变进气涡轮控制系统以及废气再循环等。

21世纪柴油机电子控制系统将进入发展的鼎盛时期。

目前我国生产的宝来、奥迪轿车以及长城哈弗、华泰圣达菲等一些SUV都已采用了柴油机电控技术，其中很多技术处于世界先进水平，如高压共轨喷射技术、泵喷嘴技术等。

本篇突出了柴油机电控部分的构原理和目前先进的柴油机电控技术。

电控柴油共轨系统的主要特点1 改善柴油机的经济性由于柴油机具有优异的节油特性，行驶成本远远低于汽油轿车。

在原油价格不断上涨的情况下，它的经济性无论是对社会还是个人，都显示出巨大的价值。

2 提高控制精度控制系统的控制精度越高，被控对象的功能指标就越容易接近最优值。

计算机控制的精度主要体现在三个方面：输入信号的高保真、信号均以数字形式传输，只要计算机的位数够高，就能保证足够的精度、高分辨率的输出信号。

3 控制策略灵活对于不同的柴油机，其控制策略往往不同，当需要改进或与其他机型匹配时，传统的办法是改变机械控制系统，周期长成本高。

计算机控制系统需要改变的仅仅是EPROM中的软件程序。

有些情况下，甚至不需要变更便能用于不同的柴油机。

4 电子控制整个系统有传感器、电控单元和执行器三大部分组成。

最明显的特点是柴油电控喷射系统的多样化，具有高压、高频、脉动等特点喷射压力高达60-150MPa，甚至200MPa。

柴油机电控喷油系统的组成柴油机电控系统由传感器、执行器和电控单元组成。

传感器检测出发动机或喷油泵的运行状态，ECU根据个传感器信息，控制发动机的最佳喷油量、最佳喷油时间，执行器根据计算机的指令，准确的控制喷油量和喷油时间。

电控燃油共轨系统的组成电控高压共轨燃油系统可分成两大部分：电控系统和燃油供给系统。

1 电控系统电控系统可分为三大部分：传感器、执行器和ECU。

ECU是电控燃油共轨的核心部分。

根据各个传感器的信息，发动机电控单元计算出最佳喷油时间和最佳和最合适的喷油量，并计算出什么时刻、多长时间的范围内向喷油器发出开启电磁阀或关闭电磁阀的指令，从而精确控制发动机的工作过程。

燃料供给系统燃料供给系统的组成部分如图2-1所示。

燃油供给系的主要构成是供油泵、共轨和喷油器。

燃油供给系的基本工作原理是：供油泵将燃油加压成高压，供入共轨内。

共轨实际是一种燃油分配管。

储存在共轨内的燃油在适当的时刻通过喷油器喷入发动机气缸内。

喷油器喷油器主要由控制柱塞、喷油嘴针阀和电磁阀等组成。

燃油从高压接头经进油通道送往喷油嘴，经进油节流孔送人控制室。

控制室通过由电磁阀打开的回油节流孔与回油孔连接。

回油节流孔在关闭时，作用在控制活塞上的液压力大于作用在喷油嘴针阀承压面上的力，因此喷油嘴针阀被压在座面上，燃油没有进入燃烧室。

电磁阀动作时，打开回油节流孔，控制室内的压力下降，当作用在控制活塞上的液压力低于作用在针阀承压面上的作用力时，针阀立即开启，开始喷油。

由于电磁阀不能直接产生迅速关闭针阀的所需的力，因此，经过一个液压力放大系统实现针阀的这种间接控制。

柴油机电控燃油喷射系统的类型1. 位置控制式系统保留传统喷射系统的基本结构，只是将原有的机械控制机构用电控元件取代，在原机械控制循环喷油量和喷油定时的基础上，改进更新机构功能，使用直线比例式和旋转式电磁执行机构控制油量调节齿杆（或拉杆）位移和提前器运动装置的位移，实现循环喷油量和喷油定时的控制，使控制精度和响应速度较机械式控制方式得以提高。

系统技术特征与系统特点: （1）数字控制器通过执行机构的连续式位置伺服控制,对喷射过程实现间接调节,故相对其它电控燃油喷射系统,执行响应较慢、控制频率较低和控制精度不太稳定。

（2）不能改变传统喷射系统固有的喷射特性,电控可变预行程直列泵虽能对喷油速率起到一定的调节作用,但却使直列泵机构复杂性加大。

（3）柴油机的结构几乎无须改动即可改造成位置控制式喷射系统,故生产继承性好,便于对现有机器进行升级改造。

（4）由于燃油泵输送和计量机构基本不变，喷油系统参数受柴油机转速影响大，很难实现喷油规律控制，凸轮机构、柱塞套的应力和变形限制了喷油压力的进一步提高。

2. 时间控制式系统时间控制系统有许多比纯机械式或第一代系统优越的地方，但其燃油喷射压力仍然与发动机转速关，喷射后残余压力不恒定。

另外电磁阀的响应直接影响喷射特性，特别是在转速较高或瞬态转速变化很大的情况下尤为严重，而且电磁阀必须承受高压，因此对电磁阀提出了很高的要求。

其工作原理是利用高速强力溢流电磁阀来直接控制喷油起始点和喷油量，一般情况下，电磁阀关闭喷油即开始，电磁阀打开喷油即结束，因此喷油始点取决于该电磁阀的关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的时间；同时通过变更电磁阀升程或改变电磁阀控制的油压来实现喷油率或喷油压力的控制；再加每缸一阀（直列泵）、响应快等优点，以成为当前柴油机电控系统的主要开发目标。

如前所述，时间控制式系统又有两种类型：（1）时间控制式柱塞脉动供油系统此类系统仍然保持传统的柱塞往复运动脉动供油方式，但柱塞只起加压、供油的作用，取消了齿杆、齿圈、柱塞斜槽乃至出油阀等调节油量的装置与结构，直接由电磁阀控制供油量与定时。

由于供油泵机构变化、泵体与柱塞副刚度加强，承压能力也相应提高。

目前市场上广泛使用的这一类系统有三种：电控泵喷油系统、电控单体泵系统和电控分配泵系统。

（2）时间控制式共轨喷油系统这种共轨式喷油泵系统不再应用传统柱塞脉动式供油原理，而是现将燃油或其他传递动力的工质，如机油，以高压（所需喷油区）或中压（10Mpa左右）状态储集在被称为共轨的容器中，然后利用电磁三通阀将共轨中的压力引到喷油器中实线喷射。

共轨中若为与喷油器相同的高压燃油，就直接进入剩油槽（针阀腔），推动针阀进行喷射。

这就是所谓的“高压共轨系统”。

如果共轨中是中压油，则在喷油器中还要通过增压活塞，将压力提高到喷油压力在进行喷射。

高压共轨喷油系统的主要组成部件有控制燃油量的高压泵、油轨、高压油管、喷油器、电控单元、各种传感器和电磁阀执行器。

高压供油泵将油箱中来的低压燃油泵入供轨腔中，而有高压油、油轨压力传感器和电控单元共同形成了一个油轨压力闭环控制回路，可以通过控制油泵控制阀调节油压到控油所需的高压。

燃油高压的产生是与喷油分开的，产生的喷油压力与发动机的转速、喷油量无关，喷油压力可以再一定范围内控制选择。

而且平均喷油压力可以得到提高，在喷油过程中最高压力可以达到160Mpa的高压。

共轨系统中的高压泵与喷油器之间的燃油容积起到一个蓄压器的功能。

在整个喷射过程中，油轨内的压力波动很小，几乎保持不变。

高压共轨式电控喷射系统的核心部件是喷油器。

共轨中的高压油一路通到喷油器的剰油槽中，另一路通向喷油器上的三通电磁阀。

当ECU命令此阀切断泄油通路时，高压油进油单向阀到达液压活塞上腔。

此时，整个活塞、顶杆、针阀组件按设计要求处于液压平横的状态；在针阀弹簧的压力下，针阀处于关闭状态。

一旦三通阀转换到切断高压油路而打开泄流通路时，液压活塞上腔迅即泄压，其中燃油经节流孔流向泄油路。

此时，针阀在盛油槽内高压油作用下克服弹簧预紧力而开启喷油。

泄油道上设置节流孔的目的是控制液压活塞上泄油的速率，以便获得较低的初始喷油率。

装用这种高压共轨式电控喷油系统，并不需要对柴油机的结构重大改变，在现有的柴油机上布置困难不大。

因此这种喷油系统被看作是取代传统喷油系统，最具有发展前途的一种电控高压喷油系统。

它2可以装用在没缸30Kw左右的轻型载重车的柴油车上，也装用于没缸50kW以上的重型载重车柴油机上。

它是21世纪新一代柴油机满足汽车排放、汽车燃料经济性等法规所必须应用的一种然来哦喷射系统。

电控柴油喷射系统的控制功能电子控制的喷油系统实现的功能很多，而且许多控制功能是机械式喷油系统无法实现的。

主要的控制功能有以下各项。

喷油量的控制在系统的控制功能中，最主要的是喷油量的控制，ECU根据各传感器的信息确定目标的油门拉杆位置。

这个目标值和装在调速器内的油门拉杆位置感应器的检测值在驱动电路中进行比较后，产生于两者差值城比列的驱动电流。

执行器贼根据ECU输出的驱动电流进行动作，是油门拉杆移动到目标位置。

喷油量的设定目标值按柴油机结构域运行条件，都已事先通过实验制成喷油量脉谱，存储在ECU中。

计算机根据加速踏板位置传感器和转速器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据水温传感器、进气温度传感器、进气压力传感器以及电动机的信号，对这个基本喷油量加以修正，再来与来自控制套筒位置的信号进行反馈修正，最后确定最佳喷油量。

因此汽车子啊低温启动、加速、高原行驶或涡轮增压运行灯工况下，都可以决定柴油机运转所需要的最佳喷油量。

来自ECU的控制信号，操作一个电磁阀来产生一个电磁力，移动分配式喷油泵的控制套筒来调节喷油量。

在喷油量控制中有的还采用PID比列微积分控制，其比列放大系数是非线性的，在输入信号幅值低时放大系数大，而幅值较高时，放大比列系数少，这样的一稳定各参数，获得良好的动态响应，在发动机整个转速范围内，都能精确控制喷油量。

喷油定时的控制怠速转速的控制启动喷油量的控制各缸喷油均匀性的控制过度性能与烟度控制喷油规律与喷油压力的控制废气再循环的控制扩展的功能与汽油机的电控系统形同，柴油机的电控系统还可以根据运行的需要扩展功能，列入增加自诊断、安全保护欲自适应控制等。

总之，电子技术和微机技术的迅速发展，为柴油机电控技术的应用提供了广阔的前景，和汽油机一样，车用柴油机的电控系统必将实现多功能、高可靠性、高精度、计算处理高速化和小型化的控制。