柴油發動機電控技術發展及展望

何時清

摘要：隨著技術的不斷進步，柴油發動機的電控技術手段不斷精確，柴油機原先的震動以及噪音等等缺陷被減小，相反的其經濟性能以及出色的動機表現使得其得到了廣泛的應用。文章主要對柴油發動機的電控系統以及新技術的應用進行了介紹。

關鍵詞：柴油發動機；電控技術；汽車排量

中圖分類號：TK421 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0074-03

柴油發動機因為其自身性能缺陷，例如工作狀態下的振動以及噪聲比較大，排放污染情況較為嚴重等原因，在轎車行業的應用比較少。隨著人們對環境污染的重視，以及對汽車排放量的控制越來越嚴格，柴油發動機行業的壓力與日俱增，因此對于以前的技術的改進是迫在眉睫的。柴油發動機電控技術就是在此背景下應運而生的。柴油發動機電控技術發展至今已經有五、六十年的歷史了，國外的許多發達國家對于新產品的開發都非常積極，電控技術得到了快速的發展。

隨著技術的不斷進步，柴油發動機的電控技術手段不斷精確，柴油機原先的震動以及噪音等等缺陷被減小，相反的其經濟性能以及出色的動機表現使得其得到了廣泛的應用。柴油機具有較大的扭矩，較低的油耗排放量以及耐用性好使得其幫助汽車行業解決了許多棘手問題。轎車的柴油化已經是汽車發展的一個很重要的方向了，尤其是在一些重型的汽車設備中，對于柴油發動機的應用更是廣泛。

1 柴油機電控系統組成以及特點

柴油發動機電控技術的特點主要有兩個：一是執行器較為復雜，二是噴射系統的多樣化。

柴油發動機的電控系統的基本組成與其他發動機的電控系統基本是一致的，主要包括：傳感器，發動機管理系統以及執行元件這三個部分構成。在傳感器部分比較常見的有：燃油溫度傳感器、反饋信號傳感器、加速踏板位置傳感器、其他傳感器和信號開關等等。

2 現代發動機電控系統采用的新技術

2.1 電控系統的柴油電噴技術為時間控制

在柴油發動機時間控制的電噴系統中，為了使高壓燃油能夠實現數字調節功能，不再使用傳統的機械噴閥，而是使用高速電磁閥而代之。對于高壓燃油環節的數字調節的實現，使得柴油霧化非常的細，從而使得柴油的燃燒十分完全，而且速度非常快，但是并沒有使得燃燒溫度有明顯提高。不僅使得柴油發動機的壓力得以提高，又使得污染的排放量大大減少了。

2.2 共軌式電噴系統

共軌式電噴系統也屬于柴油發動機的高壓噴射系統的一種。這種過程中的壓力的產生與噴油的過程是完全分開的，其壓力可高達220MPa。該系統使用壓力時間計量原理，這就是的發動機轉數的變化對于壓力影響幾乎可以忽略不計，并且使用壓力時間計量原理使得柴油發動機的顆粒排放量大大減小。電控共軌噴射又稱壓力時間噴射，主要包括：中壓共軌和高壓共軌兩個類別。發動機管理系統能夠確定發動機每次噴油的開始以及關閉時間，其產生的電脈沖根據一定順序使得噴油器電磁閥被觸發，并且電控共軌噴射對于噴油的速率的控制由于使用多次噴射的方式顯得十分靈活。

1.高壓泵；2.濾清器；3.油泵；4.郵箱；5.壓力傳感器；6.油軌；7.壓力調節器；8.噴油器；9.發動機管理系統；10.傳感器

圖1 電控共軌式噴射系統

發動機管理系統對于噴油器的噴油量的控制，主要是取決于電磁閥開啟時間的長短以及公共供油管的壓力大小。該技術改變了傳統的柱塞泵脈動供油的原理。如圖1所示。

在圖1中，共軌直接或間接形成的恒定的高壓燃油分別送到各個噴油器，各個噴油器上的高速電磁開關閥的啟閉能夠對噴油器噴射的油量進行定時定量的控制。

2.3 泵- 噴油器系統

此系統就是將電磁閥和油泵、噴油器連為一體，稱為電控單體式噴油器。它的安裝位置為柴油機氣缸蓋燃燒室的上方，噴油過程由電磁閥進行控制，其驅動方式是通過搖臂由柴油機凸輪軸驅動。

2.4 其他

除了上面我們介紹的技術應用比較廣泛，還包括渦輪增壓中冷技術以及廢氣再循環技術等等，我們就不再一一進行介紹了。

3 現代柴油機電控技術的優點

3.1 自動調節性能

在實際的柴油電動機運轉中其工作狀況并不是一成不變的，由于油耗、排量等等要求的限制，自動控制技術的應用使得柴油機的調節系統能夠實現多功能的自動調節。從而使得柴油發動機的優勢得以發揮。

3.2 使得柴油機的空間利用更加完美

對于柴油機在現代的應用而言，較大的噴油泵的扭矩使得柴油機的空間大小并不理想。自動控制技術的使用使得柴油機的空間大小更加緊湊。

3.3 可維修性得到了提高

自動控制系統的使用，使得相關部件的尺寸有所減小，使得各個安裝部位的空間之間的約束性減小，連接更加容易，并且為零部件的維修帶來了便利。

3.4 故障診斷、聯絡等功能的擴展

自動控制系統的使用使得柴油機與微型計算機的連接更加的方便，使得對柴油機的故障診斷功能以及性能檢測更加容易實現，并且順帶解決了柴油機運行及檢測數據的存儲與傳遞等問題，使得對于這些數據的管理和使用更加的科學。

3.5 使柴油機的動力輸出和負荷的匹配更精確

工程機械制造技術發展十分迅速，電噴柴油機使得自行式工程機械的作業效能得到了提高。

3.6 經濟性以及環保性

電控技術在柴油發動機中的應用使得柴油發動機的經濟性得到了提高并且使得其污染物的排放大大減少。柴油發動機電控系統對于噴油提前角的精確控制能夠適用于各種工況，并且其能始終保持在最佳值。

4 柴油機電控技術的發展趨勢

由于現代工業對于柴油機的經濟性能、環保性能、動力性能等等的要求越來越嚴苛，所以要求柴油機要不斷對燃油使用的經濟性、動力性以及污染物的排放進行控制。這樣才能使得柴油機在各個工況茍能處于最佳的工作狀態，提高其壽命。隨著技術的不斷進步與發展，其發展趨勢主要有：endprint

4.1 高的燃油噴射壓力

為了符合相關排放法規的要求，噴射壓力從10MPa提高到了200MPa。壓力的提高可是明顯改善燃油的質量，使得著火延遲期大大縮短，并且使得燃燒過程更加的迅速以及徹底。這就使得廢氣排放量得到了降低。

4.2 獨立的燃油噴射控制

以往的柴油機的供油系統中，柴油機的轉速變化產生的負荷對于柴油機的的噴射壓力會有一定程度上的影響。這就使得在低轉速、部分負荷條件下燃油經濟性較低以及污染顆粒的排放量增大，要想使得噴射壓力合適從而保證噴射持續期、著火延遲期更加合理，就要求轉速和負荷對供油系統的噴射壓力控制的影響可以忽略不計，這樣一來，不僅可以延長發動機的壽命，還可以使得發動機的經濟性最優。

柴油的噴射時間對于柴油機活塞上止點前噴入汽缸的油量的影響是直接的，同時也對汽缸的峰值爆發壓力和最高溫度的影響也非常大。燃油的使用經濟性與汽缸壓力和溫度是成正比的，同時NOX也會相應的增加。總結以上的論點就是，若噴射正時不受轉速和負荷的影響，那么燃油消耗率和排放就會達到最合理的平衡。

4.3 可變的預噴射控制能力

不管是為了減少顆粒的排放、降低噪音、還是為了提高柴油機的可變的預噴射控制能力，都要以不增加NOX的排放為前提，而實現對柴油機冷啟動性能的優化以及降低冷態工況下白煙的排放量等等工作。但是要注意預噴射、主噴射以及預噴射量之間的時間間隔當工況不同時往往是不同的。所以對于改善柴油機的性能來說，具有可變的預噴射控制能力是一個非常好的途徑。

4.4 最小油量與快速斷油控制

在柴油機的供油系統中，柴油機怠速所需要的小油量控制能力與高噴射壓力的能力之間存在一定的矛盾，兩者不管哪一者的能力加強都會削弱另一方的能力。由于在工程機械中的柴油機的工況很復雜，怠速工況經常出現，所以電噴柴油機更容易實現最小油量控制。

4.5 高的柴油機燃油經濟性

能源問題日益嚴重，所以柴油機的燃油消耗率是比較吸引人們的注意的，所以我們對于不斷提高柴油機的燃油使用經濟性而不斷努力。

5 結語

對于柴油發動機的電控噴射系統的革命大大拓展了柴油發動機的應用范圍，電控高壓共軌、渦輪增壓中冷等一系列燃油噴射技術的應用，使得原先柴油電動機的噪音等等問題得到了解決，并且使得其舒適性等優勢凸顯，再加之柴油電動機的固有優勢，使得其在發動機領域的地位日益重要。在國際上，各大汽車廠商對于柴油機配置的轎車產品的開發研制工作進行的非常順利，但是國內的狀態就沒有那么好了，只有少數車型進行了發動機的柴油化，但是這是一種必然趨勢。

隨著國際上，尤其是歐洲發達國家對于排放控制標準的制定的日益嚴格，無論是汽油機還是柴油機都要對自身的技術進行不斷的改進，讓我們一起期待柴油機電子控制會有更大的發展吧。

參考文獻

[1] 嚴安輝，韋忠霞.車柴油發動機電控系統原理與檢

修[M].國防工業出版社，2007，（6）.

[2] 邊金英，等.柴油發動機電控燃油噴射系統對排放

的影響[J].農機化研究，2006，（7）.

[3] 汪世倫，等.迅速發展的柴油發動機電噴技術

[J].機電產品開發與創新，2005.endprint

4.1 高的燃油噴射壓力

為了符合相關排放法規的要求，噴射壓力從10MPa提高到了200MPa。壓力的提高可是明顯改善燃油的質量，使得著火延遲期大大縮短，并且使得燃燒過程更加的迅速以及徹底。這就使得廢氣排放量得到了降低。

4.2 獨立的燃油噴射控制

以往的柴油機的供油系統中，柴油機的轉速變化產生的負荷對于柴油機的的噴射壓力會有一定程度上的影響。這就使得在低轉速、部分負荷條件下燃油經濟性較低以及污染顆粒的排放量增大，要想使得噴射壓力合適從而保證噴射持續期、著火延遲期更加合理，就要求轉速和負荷對供油系統的噴射壓力控制的影響可以忽略不計，這樣一來，不僅可以延長發動機的壽命，還可以使得發動機的經濟性最優。

柴油的噴射時間對于柴油機活塞上止點前噴入汽缸的油量的影響是直接的，同時也對汽缸的峰值爆發壓力和最高溫度的影響也非常大。燃油的使用經濟性與汽缸壓力和溫度是成正比的，同時NOX也會相應的增加。總結以上的論點就是，若噴射正時不受轉速和負荷的影響，那么燃油消耗率和排放就會達到最合理的平衡。

4.3 可變的預噴射控制能力

不管是為了減少顆粒的排放、降低噪音、還是為了提高柴油機的可變的預噴射控制能力，都要以不增加NOX的排放為前提，而實現對柴油機冷啟動性能的優化以及降低冷態工況下白煙的排放量等等工作。但是要注意預噴射、主噴射以及預噴射量之間的時間間隔當工況不同時往往是不同的。所以對于改善柴油機的性能來說，具有可變的預噴射控制能力是一個非常好的途徑。

4.4 最小油量與快速斷油控制

在柴油機的供油系統中，柴油機怠速所需要的小油量控制能力與高噴射壓力的能力之間存在一定的矛盾，兩者不管哪一者的能力加強都會削弱另一方的能力。由于在工程機械中的柴油機的工況很復雜，怠速工況經常出現，所以電噴柴油機更容易實現最小油量控制。

4.5 高的柴油機燃油經濟性

能源問題日益嚴重，所以柴油機的燃油消耗率是比較吸引人們的注意的，所以我們對于不斷提高柴油機的燃油使用經濟性而不斷努力。

5 結語

對于柴油發動機的電控噴射系統的革命大大拓展了柴油發動機的應用范圍，電控高壓共軌、渦輪增壓中冷等一系列燃油噴射技術的應用，使得原先柴油電動機的噪音等等問題得到了解決，并且使得其舒適性等優勢凸顯，再加之柴油電動機的固有優勢，使得其在發動機領域的地位日益重要。在國際上，各大汽車廠商對于柴油機配置的轎車產品的開發研制工作進行的非常順利，但是國內的狀態就沒有那么好了，只有少數車型進行了發動機的柴油化，但是這是一種必然趨勢。

隨著國際上，尤其是歐洲發達國家對于排放控制標準的制定的日益嚴格，無論是汽油機還是柴油機都要對自身的技術進行不斷的改進，讓我們一起期待柴油機電子控制會有更大的發展吧。

參考文獻

[1] 嚴安輝，韋忠霞.車柴油發動機電控系統原理與檢

修[M].國防工業出版社，2007，（6）.

[2] 邊金英，等.柴油發動機電控燃油噴射系統對排放

的影響[J].農機化研究，2006，（7）.

[3] 汪世倫，等.迅速發展的柴油發動機電噴技術

[J].機電產品開發與創新，2005.endprint

4.1 高的燃油噴射壓力

為了符合相關排放法規的要求，噴射壓力從10MPa提高到了200MPa。壓力的提高可是明顯改善燃油的質量，使得著火延遲期大大縮短，并且使得燃燒過程更加的迅速以及徹底。這就使得廢氣排放量得到了降低。

4.2 獨立的燃油噴射控制

以往的柴油機的供油系統中，柴油機的轉速變化產生的負荷對于柴油機的的噴射壓力會有一定程度上的影響。這就使得在低轉速、部分負荷條件下燃油經濟性較低以及污染顆粒的排放量增大，要想使得噴射壓力合適從而保證噴射持續期、著火延遲期更加合理，就要求轉速和負荷對供油系統的噴射壓力控制的影響可以忽略不計，這樣一來，不僅可以延長發動機的壽命，還可以使得發動機的經濟性最優。

柴油的噴射時間對于柴油機活塞上止點前噴入汽缸的油量的影響是直接的，同時也對汽缸的峰值爆發壓力和最高溫度的影響也非常大。燃油的使用經濟性與汽缸壓力和溫度是成正比的，同時NOX也會相應的增加。總結以上的論點就是，若噴射正時不受轉速和負荷的影響，那么燃油消耗率和排放就會達到最合理的平衡。

4.3 可變的預噴射控制能力

不管是為了減少顆粒的排放、降低噪音、還是為了提高柴油機的可變的預噴射控制能力，都要以不增加NOX的排放為前提，而實現對柴油機冷啟動性能的優化以及降低冷態工況下白煙的排放量等等工作。但是要注意預噴射、主噴射以及預噴射量之間的時間間隔當工況不同時往往是不同的。所以對于改善柴油機的性能來說，具有可變的預噴射控制能力是一個非常好的途徑。

4.4 最小油量與快速斷油控制

在柴油機的供油系統中，柴油機怠速所需要的小油量控制能力與高噴射壓力的能力之間存在一定的矛盾，兩者不管哪一者的能力加強都會削弱另一方的能力。由于在工程機械中的柴油機的工況很復雜，怠速工況經常出現，所以電噴柴油機更容易實現最小油量控制。

4.5 高的柴油機燃油經濟性

能源問題日益嚴重，所以柴油機的燃油消耗率是比較吸引人們的注意的，所以我們對于不斷提高柴油機的燃油使用經濟性而不斷努力。

5 結語

對于柴油發動機的電控噴射系統的革命大大拓展了柴油發動機的應用范圍，電控高壓共軌、渦輪增壓中冷等一系列燃油噴射技術的應用，使得原先柴油電動機的噪音等等問題得到了解決，并且使得其舒適性等優勢凸顯，再加之柴油電動機的固有優勢，使得其在發動機領域的地位日益重要。在國際上，各大汽車廠商對于柴油機配置的轎車產品的開發研制工作進行的非常順利，但是國內的狀態就沒有那么好了，只有少數車型進行了發動機的柴油化，但是這是一種必然趨勢。

隨著國際上，尤其是歐洲發達國家對于排放控制標準的制定的日益嚴格，無論是汽油機還是柴油機都要對自身的技術進行不斷的改進，讓我們一起期待柴油機電子控制會有更大的發展吧。

參考文獻

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[2] 邊金英，等.柴油發動機電控燃油噴射系統對排放

的影響[J].農機化研究，2006，（7）.

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[J].機電產品開發與創新，2005.endprint