柴油電控噴射系統(tǒng)分析

侯孝華

摘 要 柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)一般都是由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行器等3部分組成。各種傳感器為ECU提供發(fā)動機的工況和使用條件的信息，使ECU作出判斷和計算，向執(zhí)行器噴油器、噴油泵（柴）發(fā)出指令電信號，調(diào)節(jié)供油量和供油定時（柴油機），以達到調(diào)節(jié)發(fā)動機運行狀態(tài)的目的。柴油發(fā)電機組屬于集機械，電子為一體的技術(shù)密集型產(chǎn)品，其能有效提升柴油發(fā)電機運行的可靠性，因而在各重要部門為保障供電發(fā)揮了關(guān)鍵性作用?；谏鲜霰尘埃恼聦Σ裼碗娍貒娚湎到y(tǒng)及其基本構(gòu)件、優(yōu)點及工作原理等展開了詳細分析。

關(guān)鍵詞 柴油電控噴射系統(tǒng)；ECM控制；傳感器

中圖分類號：TK42 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0076-01

1 概述

柴油電控噴射系統(tǒng)是環(huán)境保護及性能提高必然發(fā)展得結(jié)果。因為柴油機的使用范圍越來越廣泛，數(shù)量也越來越多，對環(huán)境的影響越來越大。為更好地利用燃料的熱能，進一步降低油耗，控制排放?噪聲等污染，單純依靠機械控制的燃油噴射系統(tǒng)已無法實現(xiàn)，此時便迫切需要運用電控燃油噴射。目前，各主要制造商生產(chǎn)的柴油機，雖然其電控柴油機構(gòu)造有所差別，但原理基本相同。通過理解一種電控發(fā)動機的基本構(gòu)造及原理，就可以將這些技術(shù)很快地轉(zhuǎn)化到其他柴油發(fā)動機上。電控柴油機或汽油機等各種燃料的發(fā)動機，實質(zhì)上就是將計算機優(yōu)秀的控制能力運用于發(fā)動機的運行控制。電控柴油機主要是燃油噴射系統(tǒng)依據(jù)各傳感器信號，通過專業(yè)計算機控制柴油機運行，文章將就該系統(tǒng)展開簡要介紹。

2 電控柴油機供給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

1）電控燃油系統(tǒng)。ECM由存儲器，微處理器（系統(tǒng)大腦）和按照要求控制執(zhí)行器，執(zhí)行器按照計算機輸出信號驅(qū)動電路執(zhí)行控制任務(wù)。執(zhí)行器的形式有：電控單體式噴油器（EUI）?電控單體式噴油泵（EUP）?液壓驅(qū)動電控單體式噴油器（HEUI），Bosch的電控噴油泵—高壓油管—噴油嘴（EDIPLN）系統(tǒng)和電控分配泵（EDP）系統(tǒng)等。ECM接收并處理來自各傳感器及開關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，將各傳感器返回的電壓與ECM程序數(shù)據(jù)庫中所存儲的各開關(guān)及傳感器的特定數(shù)據(jù)進行比較?分析?并做出判斷，發(fā)出控制信號，控制信號經(jīng)驅(qū)動電路控制噴油等動作。大多數(shù)傳感器都設(shè)計為從（ECM）接收5.0 V直流輸入信號，傳感器在根據(jù)工作情況，向（ECM）反饋0.5-5.0 V的信號，然后，ECM根據(jù)存儲器中預(yù)制的校正表，確定和計算產(chǎn)生一個脈寬調(diào)制（PWM）電信號以控制各噴油器向燃燒室噴油的時間，系統(tǒng)可以控制噴油的開始，持續(xù)和結(jié)束，保證發(fā)動機在任何負載和轉(zhuǎn)速下的性能達到最佳。燃油由噴油器（EUI）噴入汽缸，噴油都是由安裝在汽缸蓋上的凸輪軸驅(qū)動或安裝在汽缸體內(nèi)的凸輪軸驅(qū)動。凸輪軸的機械作用能使燃油產(chǎn)生193MPA的壓力噴油壓力。

2）發(fā)電機傳感器。各電控大功率柴油機的制造商大多采用原理相似甚至是完全相同的發(fā)動機的傳感器來監(jiān)測發(fā)動機的工況，在有些發(fā)動機上傳感器上的安裝位置也很相似。這樣做主要是為了增加通用性，節(jié)約開發(fā)資源，方便機組用戶保養(yǎng)及使用。為了感測發(fā)動機的工況并對發(fā)動機進行保護，各種電控發(fā)動機通常都采用了下列傳感器，如定時基準(zhǔn)傳感器（TRS）、同步基準(zhǔn)傳感器（RSR）等。電控柴油機等各式各樣的發(fā)動機需有各式各樣的傳感器來感知發(fā)動機的工作狀態(tài)。這一點是完全相同的。而且傳感器為通用件，以后有可能成為標(biāo)準(zhǔn)件。這就如同幾個偵察員（傳感器）再不同方位或不同方式偵察敵情，向指揮員（計算機）報告情況由指揮員分析各種情況，對比、比較、做出判斷、發(fā)出行動信號，由作戰(zhàn)人員執(zhí)行任務(wù)（執(zhí)行器，也可認(rèn)為是噴油器）。

3 發(fā)電機控制和保護系統(tǒng)

1）ECM的基本工作原理。ECM是電控系統(tǒng)的大腦，它連續(xù)不斷的從發(fā)動機的各個傳感器接受電壓信號，并對這些信號進行處理，決定向EUI輸出脈寬調(diào)壓信號的寬度，噴油器電磁鐵的激勵時間越長，噴油噴入燃燒室的燃油量就越多。由于電控單體式噴油器需要的工作電流很大，ECM將電壓信號發(fā)送到與其處于通一殼體中的一系列驅(qū)動電路中。

2）ECM的控制功能。發(fā)電機組中柴油機電控單元ECM接收各傳感器的電壓信號，并根據(jù)負載和發(fā)動機轉(zhuǎn)速向單體式噴油器發(fā)送指令脈沖。滿負載時，按照發(fā)動機轉(zhuǎn)速預(yù)先確定的噴油脈沖寬度（噴油器柱塞有效行程）來確定，調(diào)速器可以使發(fā)動機在各種負荷下根據(jù)存儲在校準(zhǔn)EEPROM中的信息將轉(zhuǎn)速精確地保持在設(shè)定值，調(diào)速器根據(jù)這些信息可以校準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可以實現(xiàn)閉環(huán)控制，利用各個傳感器向ECM提供的輸入信號，可以按附件性能和燃油經(jīng)濟性的要求將怠速設(shè)定在期望轉(zhuǎn)速，所以，動力輸出（PTO）功能就易于控制。利用發(fā)動機機油溫度傳感器產(chǎn)生的電壓信號可以使發(fā)動機的冷起動性能比非電控發(fā)動機改善15%。如果ECM程序規(guī)定可以進行怠速停機控制，電子控制系統(tǒng)就能夠在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)3～100 min后使其自動停機，停機計時器從發(fā)動機開始怠速運轉(zhuǎn)且彈簧駐車制動器起作用時開始計時。發(fā)動機渦輪增壓器的排氣壓力設(shè)定為接近2.03*10 Pa，再配合以發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，使電子控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度更快，從而改善了發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩特性和加速性。

3）ECM的安全警告。通常機組發(fā)動機都有由ECM控制的維護監(jiān)測（MM）或報警功能，例如：到了該進行一項或多項柴油機維護作業(yè)的時間，就會發(fā)出報警信號，對操作員或維修技師進行提醒。維修電控發(fā)動機時，必須要遵守下列安全警告：①焊接時將蓄電池電源與ECM的插接線速拆開，以防在焊接過程中對ECM產(chǎn)生損害。②防電壓沖擊。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中或點火開關(guān)接通（ON）時，切不可拆開或連接任何電線或連接器。發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，電控單體式噴油器從ECM接收的PWM信號的電壓范圍可能高達90 V和105 V，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中一定不要接觸噴油器的接線端子。③對貼有靜電敏感標(biāo)識的電子元件進行操作時，要遵照下列操作指導(dǎo)進行，以降低人體和電子元件產(chǎn)生靜電的可能性。具體包括：安裝電子元件之前不要打開包裝；避免接觸電子元件的端腳；拆去元件包裝之前，一定要使包裝在發(fā)電機上可靠接地等。④渦輪增壓氣的保護：有時需要在未連接渦輪增軋器進氣端輸氣管的情況下運轉(zhuǎn)發(fā)動機，但在運轉(zhuǎn)發(fā)動機之前必須給渦輪增壓器上防護裝置。

4 結(jié)束語

文章基于計算機角度，對電控技術(shù)及柴油機系統(tǒng)做了簡要分析與論述，其中用到了很多電子機械方面的基本知識，對柴油機的工作原理、構(gòu)造及維修應(yīng)注意的地方做了相應(yīng)的總結(jié)，希望能為實踐工作帶去一些幫助。不過，因本人對相關(guān)掌握還不是非常透徹，有關(guān)柴油電控噴射系統(tǒng)的理論研究，仍需待后續(xù)的進一步考究。

參考文獻

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