柴油電控噴射系統分析

侯孝華

摘 要 柴油機電控燃油噴射系統一般都是由傳感器、電控單元（ECU）和執行器等3部分組成。各種傳感器為ECU提供發動機的工況和使用條件的信息，使ECU作出判斷和計算，向執行器噴油器、噴油泵（柴）發出指令電信號，調節供油量和供油定時（柴油機），以達到調節發動機運行狀態的目的。柴油發電機組屬于集機械，電子為一體的技術密集型產品，其能有效提升柴油發電機運行的可靠性，因而在各重要部門為保障供電發揮了關鍵性作用。基于上述背景，文章對柴油電控噴射系統及其基本構件、優點及工作原理等展開了詳細分析。

關鍵詞 柴油電控噴射系統；ECM控制；傳感器

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

1 概述

柴油電控噴射系統是環境保護及性能提高必然發展得結果。因為柴油機的使用范圍越來越廣泛，數量也越來越多，對環境的影響越來越大。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已無法實現，此時便迫切需要運用電控燃油噴射。目前，各主要制造商生產的柴油機，雖然其電控柴油機構造有所差別，但原理基本相同。通過理解一種電控發動機的基本構造及原理，就可以將這些技術很快地轉化到其他柴油發動機上。電控柴油機或汽油機等各種燃料的發動機，實質上就是將計算機優秀的控制能力運用于發動機的運行控制。電控柴油機主要是燃油噴射系統依據各傳感器信號，通過專業計算機控制柴油機運行，文章將就該系統展開簡要介紹。

2 電控柴油機供給系統結構及原理

1）電控燃油系統。ECM由存儲器，微處理器（系統大腦）和按照要求控制執行器，執行器按照計算機輸出信號驅動電路執行控制任務。執行器的形式有：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）系統和電控分配泵（EDP）系統等。ECM接收并處理來自各傳感器及開關的數據和信息，將各傳感器返回的電壓與ECM程序數據庫中所存儲的各開關及傳感器的特定數據進行比較?分析?并做出判斷，發出控制信號，控制信號經驅動電路控制噴油等動作。大多數傳感器都設計為從（ECM）接收5.0 V直流輸入信號，傳感器在根據工作情況，向（ECM）反饋0.5-5.0 V的信號，然后，ECM根據存儲器中預制的校正表，確定和計算產生一個脈寬調制（PWM）電信號以控制各噴油器向燃燒室噴油的時間，系統可以控制噴油的開始，持續和結束，保證發動機在任何負載和轉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動或安裝在汽缸體內的凸輪軸驅動。凸輪軸的機械作用能使燃油產生193MPA的壓力噴油壓力。

2）發電機傳感器。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動機的傳感器來監測發動機的工況，在有些發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，節約開發資源，方便機組用戶保養及使用。為了感測發動機的工況并對發動機進行保護，各種電控發動機通常都采用了下列傳感器，如定時基準傳感器（TRS）、同步基準傳感器（RSR）等。電控柴油機等各式各樣的發動機需有各式各樣的傳感器來感知發動機的工作狀態。這一點是完全相同的。而且傳感器為通用件，以后有可能成為標準件。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、發出行動信號，由作戰人員執行任務（執行器，也可認為是噴油器）。

3 發電機控制和保護系統

1）ECM的基本工作原理。ECM是電控系統的大腦，它連續不斷的從發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將電壓信號發送到與其處于通一殼體中的一系列驅動電路中。

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

3）ECM的安全警告。通常機組發動機都有由ECM控制的維護監測（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的時間，就會發出報警信號，對操作員或維修技師進行提醒。維修電控發動機時，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產生損害。②防電壓沖擊。在發動機運轉過程中或點火開關接通（ON）時，切不可拆開或連接任何電線或連接器。發動機運轉過程中，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，在發動機運轉過程中一定不要接觸噴油器的接線端子。③對貼有靜電敏感標識的電子元件進行操作時，要遵照下列操作指導進行，以降低人體和電子元件產生靜電的可能性。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發動機，但在運轉發動機之前必須給渦輪增壓器上防護裝置。

4 結束語

文章基于計算機角度，對電控技術及柴油機系統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、構造及維修應注意的地方做了相應的總結，希望能為實踐工作帶去一些幫助。不過，因本人對相關掌握還不是非常透徹，有關柴油電控噴射系統的理論研究，仍需待后續的進一步考究。

參考文獻

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