侯孝華

摘 要 柴油機(jī)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(dòng)機(jī)的工況和使用條件的信息，使ECU作出判斷和計(jì)算，向執(zhí)行器噴油器、噴油泵（柴）發(fā)出指令電信號(hào)，調(diào)節(jié)供油量和供油定時(shí)（柴油機(jī)），以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的目的。柴油發(fā)電機(jī)組屬于集機(jī)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(jī)運(yùn)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。基于上述背景，文章對(duì)柴油電控噴射系統(tǒng)及其基本構(gòu)件、優(yōu)點(diǎn)及工作原理等展開了詳細(xì)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(hào)：TK42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）10-0076-01

1 概述

柴油電控噴射系統(tǒng)是環(huán)境保護(hù)及性能提高必然發(fā)展得結(jié)果。因?yàn)椴裼蜋C(jī)的使用范圍越來越廣泛，數(shù)量也越來越多，對(duì)環(huán)境的影響越來越大。為更好地利用燃料的熱能，進(jìn)一步降低油耗，控制排放?噪聲等污染，單純依靠機(jī)械控制的燃油噴射系統(tǒng)已無法實(shí)現(xiàn)，此時(shí)便迫切需要運(yùn)用電控燃油噴射。目前，各主要制造商生產(chǎn)的柴油機(jī)，雖然其電控柴油機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)上。電控柴油機(jī)或汽油機(jī)等各種燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)質(zhì)上就是將計(jì)算機(jī)優(yōu)秀的控制能力運(yùn)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制。電控柴油機(jī)主要是燃油噴射系統(tǒng)依據(jù)各傳感器信號(hào)，通過專業(yè)計(jì)算機(jī)控制柴油機(jī)運(yùn)行，文章將就該系統(tǒng)展開簡(jiǎn)要介紹。

2 電控柴油機(jī)供給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

1）電控燃油系統(tǒng)。ECM由存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(kù)中所存儲(chǔ)的各開關(guān)及傳感器的特定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較?分析?并做出判斷，發(fā)出控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制噴油等動(dòng)作。大多數(shù)傳感器都設(shè)計(jì)為從（ECM）接收5.0 V直流輸入信號(hào)，傳感器在根據(jù)工作情況，向（ECM）反饋0.5-5.0 V的信號(hào)，然后，ECM根據(jù)存儲(chǔ)器中預(yù)制的校正表，確定和計(jì)算產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)制（PWM）電信號(hào)以控制各噴油器向燃燒室噴油的時(shí)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(dòng)機(jī)在任何負(fù)載和轉(zhuǎn)速下的性能達(dá)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(dòng)或安裝在汽缸體內(nèi)的凸輪軸驅(qū)動(dòng)。凸輪軸的機(jī)械作用能使燃油產(chǎn)生193MPA的壓力噴油壓力。

2）發(fā)電機(jī)傳感器。各電控大功率柴油機(jī)的制造商大多采用原理相似甚至是完全相同的發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器來監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，在有些發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)組用戶保養(yǎng)及使用。為了感測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，各種電控發(fā)動(dòng)機(jī)通常都采用了下列傳感器，如定時(shí)基準(zhǔn)傳感器（TRS）、同步基準(zhǔn)傳感器（RSR）等。電控柴油機(jī)等各式各樣的發(fā)動(dòng)機(jī)需有各式各樣的傳感器來感知發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。這一點(diǎn)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(gè)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(jì)算機(jī)）報(bào)告情況由指揮員分析各種情況，對(duì)比、比較、做出判斷、發(fā)出行動(dòng)信號(hào)，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(jī)控制和保護(hù)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(dòng)機(jī)的各個(gè)傳感器接受電壓信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，決定向EUI輸出脈寬調(diào)壓信號(hào)的寬度，噴油器電磁鐵的激勵(lì)時(shí)間越長(zhǎng)，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(hào)發(fā)送到與其處于通一殼體中的一系列驅(qū)動(dòng)電路中。

2）ECM的控制功能。發(fā)電機(jī)組中柴油機(jī)電控單元ECM接收各傳感器的電壓信號(hào)，并根據(jù)負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速向單體式噴油器發(fā)送指令脈沖。滿負(fù)載時(shí)，按照發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)在各種負(fù)荷下根據(jù)存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，利用各個(gè)傳感器向ECM提供的輸入信號(hào)，可以按附件性能和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求將怠速設(shè)定在期望轉(zhuǎn)速，所以，動(dòng)力輸出（PTO）功能就易于控制。利用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度傳感器產(chǎn)生的電壓信號(hào)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性能比非電控發(fā)動(dòng)機(jī)改善15%。如果ECM程序規(guī)定可以進(jìn)行怠速停機(jī)控制，電子控制系統(tǒng)就能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3～100 min后使其自動(dòng)停機(jī)，停機(jī)計(jì)時(shí)器從發(fā)動(dòng)機(jī)開始怠速運(yùn)轉(zhuǎn)且彈簧駐車制動(dòng)器起作用時(shí)開始計(jì)時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和加速性。

3）ECM的安全警告。通常機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)都有由ECM控制的維護(hù)監(jiān)測(cè)（MM）或報(bào)警功能，例如：到了該進(jìn)行一項(xiàng)或多項(xiàng)柴油機(jī)維護(hù)作業(yè)的時(shí)間，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)操作員或維修技師進(jìn)行提醒。維修電控發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，必須要遵守下列安全警告：①焊接時(shí)將蓄電池電源與ECM的插接線速拆開，以防在焊接過程中對(duì)ECM產(chǎn)生損害。②防電壓沖擊。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中或點(diǎn)火開關(guān)接通（ON）時(shí)，切不可拆開或連接任何電線或連接器。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電控單體式噴油器從ECM接收的PWM信號(hào)的電壓范圍可能高達(dá)90 V和105 V，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一定不要接觸噴油器的接線端子。③對(duì)貼有靜電敏感標(biāo)識(shí)的電子元件進(jìn)行操作時(shí)，要遵照下列操作指導(dǎo)進(jìn)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(jī)上可靠接地等。④渦輪增壓氣的保護(hù)：有時(shí)需要在未連接渦輪增軋器進(jìn)氣端輸氣管的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，但在運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)之前必須給渦輪增壓器上防護(hù)裝置。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章基于計(jì)算機(jī)角度，對(duì)電控技術(shù)及柴油機(jī)系統(tǒng)做了簡(jiǎn)要分析與論述，其中用到了很多電子機(jī)械方面的基本知識(shí)，對(duì)柴油機(jī)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(shí)踐工作帶去一些幫助。不過，因本人對(duì)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(jìn)一步考究。

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