柴油机电子控制系统的发展
摘要：柴油机是迄今为止热效率最高的热动力机械，柴油机的发展水平一直是车辆发展水平的重要标志，大力发展柴油机对于节约能源和解决温室效应的问题具有重要意义。由于世界石油危机和严重的环境污染，柴油机面临着日趋严格的排放法规和降低油耗等要求，采用电子控制技术是使柴油机同时满足各种要求的有效手段。柴油机的结构比较复杂，尤其是新兴的电子控制技术，对于广大汽车驾驶与维修人员来说有着十分重要的意义。本文介绍了柴油机电子控制系统中各种技术的控制原理、应用特点以及柴油机电子控制系统的发展趋势和未来的研究方向。
关键词：柴油机 电子控制 发展
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Abstract：Diesel engine is by far the highest thermal efficiency thermodynamic machinery, the development level of diesel engine has been the important symbol of the levels of vehicle development, vigorously develop diesel engine to save energy and solve the problem of the greenhouse effect is of great significance. Due to world oil crisis and serious environmental pollution, diesel engine is faced with increasingly stringent emission regulations and reduce fuel consumption and other requirements, using electronic control technology is to make the diesel engine at the same time meet the requirements of various effective means. The structure of the diesel engine is more complex, especially the emerging of electronic control technology, for the broad masses of vehicle driving and maintenance personnel has very important significance. Diesel engine electronic control system were introduced in this paper the control principle, the application characteristics of the various technologies and the development trend of diesel engine electronic control system and the future research direction.
Keywords: diesel engine; electronic control ;development
Development of diesel electronic control system
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目 录
1 绪论 ................................................................ 1
1.1引言 ........................................................... 1 1.2何谓柴油机电子控制系统 ......................................... 1 1.3柴油机电子控制系统的特点 ....................................... 2 1.4柴油机电子控制系统的发展历程 ................................... 2 2 柴油机电子控制技术介绍 .............................................. 5
2.1电控泵喷嘴技术 ................................................. 5
2.1.1商用车电控泵喷嘴 ......................................... 6 2.1.2轿车用电控泵喷嘴 ......................................... 6 2.2电控单体泵技术 ................................................. 6
2.2.1电控单体泵的优点 ......................................... 7 2.2.2电控单体泵的不足 ......................................... 7 2.3高压共轨技术 ................................................... 7
2.3.1高压共轨系统的优点 ....................................... 9
3 电控柴油机新技术应用 ............................................... 10
3.1柴油机电子控制新技术分析 ...................................... 10 3.2新型喷油系统的研发应用 ........................................ 10
3.2.1 电控单体泵和高压共轨喷油器组成的混合式喷油系统 ......... 11 3.2.2电控单体泵和高压共轨喷油器加共轨管组成的混合式喷油系统 .. 11
4 柴油机电子控制系统的发展趋势 ....................................... 12
4.1柴油机电子控制系统的发展趋势 .................................. 12 结论 ................................................................. 13 参考文献 ............................................................. 14 谢辞 ................................................................. 15
1 绪论
1.1引言
自1897年Rudolf Diesel发明的第一台柴油机至今，柴油机已经历了一个多世纪的发展。早期的控制系统是以机械为主，随后又开发了液压、气压的自动控制系统。
在机械控制系统中的调速器，通过飞锤支持力与弹簧恢复力的平衡过程，改变柱塞有效行程位置，或利用分配泵上的滑套位置，对燃油进行定量控制。机械式供油自动提前器利用与调速器相似的原理，改变凸轮轴的相对转角位置，对燃油进行定时控制。
传统的机、液、气控制系统的控制精度低、无法实现多参量的实时检测与控制，实难满足人们对柴油机性能不断提高的要求。到20世纪70年代，随着电子技术飞速发展、计算机技术的广泛应用，柴油机电子控制系统应运而生。 1.2何谓柴油机电子控制系统
柴油机电子控制系统是将电子技术引入机械控制中，主要是利用传感器检测机械运动，将检测的信息输入控制器（ECU)，经计算得到能够实现预期运动的控制信号，驱动执行器，实现对柴油机的优化控制。柴油机电子控制系统主要由传感器、控制器（ECU)和执行器三部分组成，如图1-1所示。
图1-1柴油机电子控制系统的组成
它的主要任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行
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工况的变化而进行实时控制。采用转速、加速踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却液温度等传感器，将实时检测的参数同时输入ECU，与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。 1.3柴油机电子控制系统的特点
（1）改善柴油机性能和排放，提高工作可靠性。 （2）响应快、控制精度高，控制策略灵活。
（3）柴油机电子控制系统具有高压、高频、脉动等特点，其喷射压力高达180Mpa，甚至250Mpa，为汽油喷射压力的几百倍，甚至上千倍。对高压燃油喷射系统实施喷油量的电子控制很困难，而且对喷射正时的精度要求很高，因此柴油机电子控制技术的关键和难点是电控执行器。
（4）柴油机在机械控制时代就已经有了直列泵、分配泵、泵喷嘴、单体泵等结构完全不同的系统，每个系统各有特点和适用范围，每个系统都有多种不同结构。形成了柴油机电子控制系统的多样化。 1.4柴油机电子控制系统的发展历程
柴油机电子控制系统的开发研究从20世纪70年代开始，至今已经历了三代。 第一代电子控制系统是位置控制式。它的特点是不仅保留了传统的喷油泵-高压油管-喷油嘴系统，而且还保留了喷油泵中齿条、齿圈、滑套、柱塞上控油螺旋槽等控制油量的传统机械，只是对齿条或滑套的运动位置，由原来的机械调速器控制改为电子控制，使控制精度和响应速度得以提高。其优点是柴油机的机构几乎无需改动，故生产继承性好，便于对现有机器进行升级改造。缺点是控制自由度小、精度差，喷油率和喷射压力难于控制，也不能改变传统喷油系统固有的喷射特性。
第二代电子控制系统是时间控制式。所谓时间控制，就是用高速电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射。一般情况下，电磁阀关闭，执行喷油；电磁阀打开，喷油结束。这种系统可以是保留原来的喷油泵-高压油管-喷油嘴系统，也可采用新型的产生高压的喷油系统。其优点是使传统的喷油泵结构得以简化，强度得以提高，设计自由度提高，高压喷油能力大大加强。可以实现喷油量控制又可实现喷油定时的控制。缺点是这种喷油系统喷油压力依旧利用脉动柱塞供油，因此其对转速依赖性
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