柴油機電控技術的發展與應用研究

陳紅梅 何俊美

摘要：隨著電子工業的發展，柴油機電控技術得到了快速的發展和應用，大大促進了柴油機性能的提高。本文在具體的研究過程中從多方面入手，系統地闡述了柴油機電控技術的產生背景、發展歷程及應用現狀，并對柴油機電控技術未來努力和發展方向進行了展望和分析。

關鍵詞：柴油機;電控技術;應用發展;策略研究

中圖分類號：U464.172? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0211-02

1? 研究背景

柴油機自問世以來，就以其高效、節能、功率范圍廣等優點在動力設備中占有非常重要的地位，已廣泛應用于工業、農業、軍用和民用等領域。但隨著全球性能源短缺和環境污染日益嚴峻等問題的困擾，傳統式柴油機設備已不能滿足人們日常生產和生活的需要，人們對柴油機的節能、減排、經濟、高效等方面的性能提出了更高的要求，柴油機的發展將面臨前所未有的機遇和挑戰。在解決環境污染問題和能源短缺的世界難題背景下，柴油機電控技術廣受關注、迅猛發展并積極推廣應用。柴油機電控技術作為柴油機的核心技術，是解決能源、環境、動力等當前急需解決問題的重要手段，是突破現有技術的有效方法，是衡量柴油機先進性的重要標志。目前我國柴油機電控技術較為先進，但與發達國家相比仍然有一些差距，這就需要我國不斷吸收國外的先進經驗，做好數據的積累工作，優化原有的設計理念和設計方法，以此來不斷縮小與發達國家之間的差距。因此，開展柴油機電控技術的分析探討、發展研究和應用推廣勢在必行。

2? 柴油機電控技術的發展歷程

從20世紀70年代起，隨著微處理技術的發展，柴油機電控技術的研究也開始起步。自20世紀80年代開始推向市場后，以電控單元為核心的現代柴油機電控系統的控制項目不斷增多、控制任務從簡單到復雜，即從僅具備循環供（噴）油量控制、供（噴）油正時控制等基本控制擴展到供（噴）油速率控制、噴油壓力控制、怠速控制、進氣控制、增壓控制、排放控制、起動控制、故障自診斷、失效保險、發動機與變速器的綜合控制等全方位的控制。目前，柴油機電控技術發展得越來越完善，控制技術也更先進，安全性和效率也更高。其發展歷程主要經歷了位置控制式燃油噴射系統、時間控制式燃油噴射系統和電控高壓共軌燃油噴射系統三個階段。

2.1 位置控制式? 位置控制系統依然保留了傳統的噴油泵-高壓油管-噴油嘴系統，還保留了原噴油泵中的油量控制的機械傳動機構，不同的是在電控柴油機中對齒條或滑套的運動位置以及循環噴油量和噴油正時等方面實現由原機械控制機構到電控元件的轉換，改進更新機構功能，使用直線比例式或旋轉式電磁執行機構控制油量調節齒桿和提前器運動裝置位移，實現循環噴油量和噴油正時的控制，使控制精度和響應速度大幅提高。

該類型電控柴油噴射系統與機械控制柴油噴射系統相比，無需改動機構，生產繼承性好，便于對現有柴油機進行升級換代。但缺點是：響應慢、控制頻率低、控制自由度小、控制精度不夠高、噴油壓力和噴油規律均不能獨立控制。

2.2 時間控制式? 時間控制式燃油噴射系統較位置控制式燃油噴射系統有了一定的改進，但仍保留了位置控制式燃油噴射系統的脈沖高壓供油原理。其特點是：新型高速強力電磁閥代替傳統的油量調節齒條或油量調節滑套等，直接對高壓燃油進行數字式的高頻調節，并通過電磁閥來實現對循環供油量和供油正時的控制。這種控制系統相比純機械式或第一代系統雖有許多優越的地方，比如控制精度得到了很大的提高，但供油壓力還是無法獨立控制。

2.3 電控高壓共軌式? 電控共軌燃油噴射系統，摒棄了原控制式燃油噴射系統的脈沖高壓供油原理，采用“時間-壓力控制”式燃油計量原理，借助于油箱、油泵、油軌、噴油器等電子元件，通過共軌蓄壓，利用高速電磁閥控制整個燃油噴射系統的噴油過程。該系統是當今燃油系統中控制精度最高的一種燃油控制系統，它的問世使柴油機的電控燃油噴射技術進入了一個新的發展階段。

3? 柴油機電控技術的應用

柴油機電控系統的發展呈現出多樣化特征，它不僅有效減輕了柴油機動力設備對我們生存環境的污染，也提高了石化能源的利用效率和人們生產生活的經濟效率，更進一步提高了設備的可靠性和安全性。柴油機電控技術的不斷發展和完善，成功解決了交通運輸行業和機械施工領域的節能、減排、降耗問題和降成本增收益等重點突出問題。因此電控柴油機的應用范圍越來越廣，需求數量節節攀升。近年來，隨著人工智能、信息技術、計算機技術、傳感器技術等現代技術的迅速發展，使電控柴油機所需的配套電子元件的可靠性、成本和尺寸等各方面都能很好的滿足電控柴油機發展的要求，使得電控柴油機持續保持良好的發展。

3.1 電控柴油噴射技術? ①電控分配泵技術。電控分配泵技術從根本上來講是一種調整油量的技術，其能代替機械調速器來對油流量進行有效的控制。該項技術的特點是對傳統的系統進行了保留，只是在對齒條的位置進行了相應的調整。該項技術的發展時間較為悠久，在1990年的時候就已經出現，發展到現在已經經歷了4次產品的優化和變革。最新的產品能夠將高壓油泵技術和電控技術進行結合，新技術的使用能夠更好的滿足日益嚴苛的排放標準。目前最新的產品融入了過濾器系統，這就能夠更好的對污染物質進行凈化，但即使不安裝過濾器的系統所排放出的物質也能滿足國際的相關標準。②電控泵噴嘴技術。電控泵噴嘴技術是專門為概念設計的發動機而研發的，該項技術具有極為精密的噴射技術，系統中的噴油器被直接安裝在發動機缸頭的氣門之間，在運作的過程中主要通過發動機凸輪軸來進行驅動。電磁噴油器在運作的過程中，能夠在極短的時間內進行工作的切換，并且能夠對噴油器的特征進行矯正。目前泵噴嘴系統的嘴端壓力最大可以達到205MPa，不僅能夠有效降低燃燒的噪聲，同時還能大大減少噴油量，泵噴嘴系統的特征是所產生的噴油是一個三角形，這非常符合柴油機的整體運行要求。雖然電控泵噴嘴技術有許多應用優勢，但是其在應用的過程中會受到柴油機轉速的影響，如果轉速出現過高或過低的情況可能會對該項技術的應用產生一定影響。③電控單體泵技術。在對電控單體泵技術進行研究的過程中不難發現，其最基本的一些功能和泵噴嘴技術十分相似。該項技術不僅能夠對污染排放進行嚴格的控制，還具備極強的適應性。同時該系統還具備整車輔助控制功能，因此可以被很好的應用在汽車領域，其能對機車的匹配進行有效優化，進而真正實現對整車的網絡控制。④電控高壓共軌噴射技術。噴油壓力會在一定程度上受到柴油機轉速的影響，想要對這一問題進行解決，則可以充分利用蓄壓系統。共軌噴射技術（如圖1）其實是一項綜合性較強的技術，其中所包含的模塊眾多，較為主要的有壓力傳感器，高壓油泵以及控制裝置。該項技術是一個閉環系統，在具體的運行過程中能夠使得噴射壓力和噴射過程完全分開。高壓油泵會直接將燃油輸送到油管中并且對油管內的油壓進行十分精準的把控。這樣就能夠使得油管壓力的大小與發動機的轉速完全沒有關系，能夠有效避免柴油機供油壓力受到外界環境因素的影響。

3.2 電控排氣后處理技術? 柴油機的電控燃油噴射技術能夠對排放進行有效的控制，除此之外，柴油機還會單獨設置一些排氣處理技術，例如EGR技術，該項技術的原理簡單來說是對廢氣進行再循環利用，該系統在運行的過程中能夠將柴油機所產生的廢氣重新送回到氣缸中。當把氣體重新送回到氣缸中以后，廢氣會再次和新鮮的空氣進行混合，由于廢氣的加入會在一定程度上降低空氣中所含有的氧氣含量，這就使得柴油機的整體燃燒速度會減慢，在燃燒速度減慢的情況之下，就能有效減少氮氧化合物的形成，進而對污染排放氣體進行有效的控制。從當前的實際發展情況來看，大部分的燃油器一般都會設置三個不同的模塊，這三個模塊分別是氧化模塊、顆粒物處理模塊以及NOX的處理單元，三個模塊的具體順序會根據公司的實際發展情況來進行調換和安排。

3.3 柴油機電控管理技術? 柴油機的自動化技術主要由兩個部分共同組成，分別是電控管理技術和燃油噴射電子控制技術。電控管理技術的主要作用是對柴油機的內部運行情況進行監督和管理，通過一套自動化的監控能夠有效監測柴油機的實時運行情況，能夠對柴油機內部的各項功能以及參數進行精確的測控，這樣能夠始終保證柴油機處在最佳的運行狀態下。

4? 柴油機電控技術的發展策略

4.1 加大投入研究關鍵技術? 想要推動柴油機得到更好的發展，則必須要加大投入力度，對于一些關鍵的技術和部件進行技術攻破。我國在發展過程中一直擁有巨大的市場，國內的生產廠家需要正確看待國內市場，在發展過程中必須要擁有屬于自己的技術和產品。目前我國所應用的一些關鍵技術還會直接從國外進口，這對于我國的未來發展前景有著不利影響，因此需要對關鍵核心技術進行大力研究。對于一些我國現有技術水平無法攻克的關鍵技術，則需要積極進行技術引進，不斷吸收國外的優秀經驗和技術水平，通過這樣的方式來對我國現有的產品進行優化，這樣也能在一定程度上減少在技術方面的投入成本。

4.2 制定完善的科學研究管理體制? 在推動柴油機快速發展的過程中，必須要制定完善的研究管理體制，根據我國的實際發展情況制定相應的責任和激勵制度，充分調動科研人員的工作積極性，將具體的工作責任進行準確落實，這樣才能有效激發出科研人員的工作潛力，以此來不斷提高科研的質量和效率。

4.3 采用現代化的設計方法? 在新時代的背景下，產生了許多先進的技術手段，在推進柴油機得到快速發展的過程中，則需要將先進的設計手段應用在設計過程中。通過應用先進的技術手段不僅能夠提高設計效率，同時還能大大縮短設計周期。

5? 結語

綜上所述，柴油機的電控技術已進入相對成熟階段。是否采用最新成熟的電控技術，已成為衡量柴油機先進性的重要標志之一。但隨著柴油機的廣泛應用、人們對環境保護的深入以及計算機技術、網絡技術和信息技術的發展，將會出現更加完善的電子控制系統，實現柴油機的智能化是柴油機電控技術發展的必然趨勢。

參考文獻：

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