柴油发动机电控技术发展及展望

摘要：随着技术的不断进步，柴油发动机的电控技术手段不断精确，柴油机原先的震动以及噪音等等缺陷被减小，相反的其经济性能以及出色的动机表现使得其得到了广泛的应用。文章主要对柴油发动机的电控系统以及新技术的应用进行了介绍。

关键词：柴油发动机；电控技术；汽车排量

中图分类号：TK421 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0074-03

柴油发动机因为其自身性能缺陷，例如工作状态下的振动以及噪声比较大，排放污染情况较为严重等原因，在轿车行业的应用比较少。随着人们对环境污染的重视，以及对汽车排放量的控制越来越严格，柴油发动机行业的压力与日俱增，因此对于以前的技术的改进是迫在眉睫的。柴油发动机电控技术就是在此背景下应运而生的。柴油发动机电控技术发展至今已经有五、六十年的历史了，国外的许多发达国家对于新产品的开发都非常积极，电控技术得到了快速的发展。

随着技术的不断进步，柴油发动机的电控技术手段不断精确，柴油机原先的震动以及噪音等等缺陷被减小，相反的其经济性能以及出色的动机表现使得其得到了广泛的应用。柴油机具有较大的扭矩，较低的油耗排放量以及耐用性好使得其帮助汽车行业解决了许多棘手问题。轿车的柴油化已经是汽车发展的一个很重要的方向了，尤其是在一些重型的汽车设备中，对于柴油发动机的应用更是广泛。

1 柴油机电控系统组成以及特点

柴油发动机电控技术的特点主要有两个：一是执行器较为复杂，二是喷射系统的多样化。

柴油发动机的电控系统的基本组成与其他发动机的电控系统基本是一致的，主要包括：传感器，发动机管理系统以及执行元件这三个部分构成。在传感器部分比较常见的有：燃油温度传感器、反馈信号传感器、加速踏板位置传感器、其他传感器和信号开关等等。

2 现代发动机电控系统采用的新技术

2.1 电控系统的柴油电喷技术为时间控制

在柴油发动机时间控制的电喷系统中，为了使高压燃油能够实现数字调节功能，不再使用传统的机械喷阀，而是使用高速电磁阀而代之。对于高压燃油环节的数字调节的实现，使得柴油雾化非常的细，从而使得柴油的燃烧十分完全，而且速度非常快，但是并没有使得燃烧温度有明显提高。不仅使得柴油发动机的压力得以提高，又使得污染的排放量大大减少了。

2.2 共轨式电喷系统

共轨式电喷系统也属于柴油发动机的高压喷射系统的一种。这种过程中的压力的产生与喷油的过程是完全分开的，其压力可高达220MPa。该系统使用压力时间计量原理，这就是的发动机转数的变化对于压力影响几乎可以忽略不计，并且使用压力时间计量原理使得柴油发动机的颗粒排放量大大减小。电控共轨喷射又称压力时间喷射，主要包括：中压共轨和高压共轨两个类别。发动机管理系统能够确定发动机每次喷油的开始以及关闭时间，其产生的电脉冲根据一定顺序使得喷油器电磁阀被触发，并且电控共轨喷射对于喷油的速率的控制由于使用多次喷射的方式显得十分灵活。

1.高压泵；2.滤清器；3.油泵；4.邮箱；5.压力传感器；6.油轨；7.压力调节器；8.喷油器；9.发动机管理系统；10.传感器

图1 电控共轨式喷射系统

发动机管理系统对于喷油器的喷油量的控制，主要是取决于电磁阀开启时间的长短以及公共供油管的压力大小。该技术改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理。如图1所示。

在图1中，共轨直接或间接形成的恒定的高压燃油分别送到各个喷油器，各个喷油器上的高速电磁开关阀的启闭能够对喷油器喷射的油量进行定时定量的控制。

2.3 泵- 喷油器系统

此系统就是将电磁阀和油泵、喷油器连为一体，称为电控单体式喷油器。它的安装位置为柴油机气缸盖燃烧室的上方，喷油过程由电磁阀进行控制，其驱动方式是通过摇臂由柴油机凸轮轴驱动。

2.4 其他

除了上面我们介绍的技术应用比较广泛，还包括涡轮增压中冷技术以及废气再循环技术等等，我们就不再一一进行介绍了。

3 现代柴油机电控技术的优点

3.1 自动调节性能

在实际的柴油电动机运转中其工作状况并不是一成不变的，由于油耗、排量等等要求的限制，自动控制技术的应用使得柴油机的调节系统能够实现多功能的自动调节。从而使得柴油发动机的优势得以发挥。

3.2 使得柴油机的空间利用更加完美

对于柴油机在现代的应用而言，较大的喷油泵的扭矩使得柴油机的空间大小并不理想。自动控制技术的使用使得柴油机的空间大小更加紧凑。

3.3 可维修性得到了提高

自动控制系统的使用，使得相关部件的尺寸有所减小，使得各个安装部位的空间之间的约束性减小，连接更加容易，并且为零部件的维修带来了便利。

3.4 故障诊断、联络等功能的扩展

自动控制系统的使用使得柴油机与微型计算机的连接更加的方便，使得对柴油机的故障诊断功能以及性能检测更加容易实现，并且顺带解决了柴油机运行及检测数据的存储与传递等问题，使得对于这些数据的管理和使用更加的科学。

3.5 使柴油机的动力输出和负荷的匹配更精确

工程机械制造技术发展十分迅速，电喷柴油机使得自行式工程机械的作业效能得到了提高。

3.6 经济性以及环保性

电控技术在柴油发动机中的应用使得柴油发动机的经济性得到了提高并且使得其污染物的排放大大减少。柴油发动机电控系统对于喷油提前角的精确控制能够适用于各种工况，并且其能始终保持在最佳值。

4 柴油机电控技术的发展趋势

由于现代工业对于柴油机的经济性能、环保性能、动力性能等等的要求越来越严苛，所以要求柴油机要不断对燃油使用的经济性、动力性以及污染物的排放进行控制。这样才能使得柴油机在各个工况苟能处于最佳的工作状态，提高其寿命。随着技术的不断进步与发展，其发展趋势主要有：

4.1 高的燃油喷射压力

为了符合相关排放法规的要求，喷射压力从10MPa提高到了200MPa。压力的提高可是明显改善燃油的质量，使得着火延迟期大大缩短，并且使得燃烧过程更加的迅速以及彻底。这就使得废气排放量得到了降低。

4.2 独立的燃油喷射控制

以往的柴油机的供油系统中，柴油机的转速变化产生的负荷对于柴油机的的喷射压力会有一定程度上的影响。这就使得在低转速、部分负荷条件下燃油经济性较低以及污染颗粒的排放量增大，要想使得喷射压力合适从而保证喷射持续期、着火延迟期更加合理，就要求转速和负荷对供油系统的喷射压力控制的影响可以忽略不计，这样一来，不仅可以延长发动机的寿命，还可以使得发动机的经济性最优。

柴油的喷射时间对于柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量的影响是直接的，同时也对汽缸的峰值爆发压力和最高温度的影响也非常大。燃油的使用经济性与汽缸压力和温度是成正比的，同时NOX也会相应的增加。总结以上的论点就是，若喷射正时不受转速和负荷的影响，那么燃油消耗率和排放就会达到最合理的平衡。

4.3 可变的预喷射控制能力

不管是为了减少颗粒的排放、降低噪音、还是为了提高柴油机的可变的预喷射控制能力，都要以不增加NOX的排放为前提，而实现对柴油机冷启动性能的优化以及降低冷态工况下白烟的排放量等等工作。但是要注意预喷射、主喷射以及预喷射量之间的时间间隔当工况不同时往往是不同的。所以对于改善柴油机的性能来说，具有可变的预喷射控制能力是一个非常好的途径。

4.4 最小油量与快速断油控制

在柴油机的供油系统中，柴油机怠速所需要的小油量控制能力与高喷射压力的能力之间存在一定的矛盾，两者不管哪一者的能力加强都会削弱另一方的能力。由于在工程机械中的柴油机的工况很复杂，怠速工况经常出现，所以电喷柴油机更容易实现最小油量控制。

4.5 高的柴油机燃油经济性

能源问题日益严重，所以柴油机的燃油消耗率是比较吸引人们的注意的，所以我们对于不断提高柴油机的燃油使用经济性而不断努力。

5 结语

对于柴油发动机的电控喷射系统的革命大大拓展了柴油发动机的应用范围，电控高压共轨、涡轮增压中冷等一系列燃油喷射技术的应用，使得原先柴油电动机的噪音等等问题得到了解决，并且使得其舒适性等优势凸显，再加之柴油电动机的固有优势，使得其在发动机领域的地位日益重要。在国际上，各大汽车厂商对于柴油机配置的轿车产品的开发研制工作进行的非常顺利，但是国内的状态就没有那么好了，只有少数车型进行了发动机的柴油化，但是这是一种必然趋势。

随着国际上，尤其是欧洲发达国家对于排放控制标准的制定的日益严格，无论是汽油机还是柴油机都要对自身的技术进行不断的改进，让我们一起期待柴油机电子控制会有更大的发展吧。

参考文献

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