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論柴油機(jī)電控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景
（作者未知） 2009/5/30
摘 要 本文在闡述柴油機(jī)電控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了目前柴油機(jī)燃油電控技術(shù)的現(xiàn)狀，論述了柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)的先進(jìn)性和科學(xué)性，并指出我國今后在發(fā)展柴油機(jī)電控技術(shù)過程中的努力方向。
關(guān)鍵詞 柴油機(jī) 電控技術(shù) 燃油噴射系統(tǒng)
自1897年第一臺(tái)柴油機(jī)問世以來，在百余年的發(fā)展過程中，柴油機(jī)技術(shù)歷經(jīng)了三個(gè)重要的發(fā)展階段。第一階段是二十世紀(jì)二十年代末用機(jī)械式噴油系統(tǒng)取代了原來的蓄壓式供油系統(tǒng)；第二階段是在二十世紀(jì)五十年代廣泛采用增壓技術(shù)，使功率提高30%~100%甚至更多；在高原缺氧地區(qū)也能大大提高動(dòng)力性和加速性等性能指標(biāo)，而且在改進(jìn)了中間冷卻技術(shù)后，對(duì)赤道附近的熱帶地區(qū)也將更加適應(yīng)。但是，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是無止境的，到了二十世紀(jì)的八十年代，柴油機(jī)發(fā)展到第三階段，即微機(jī)電子控制技術(shù)蓬勃興起，而且已成為柴油機(jī)電控技術(shù)發(fā)展的重要方向。在第三個(gè)階段發(fā)展過程中，柴油機(jī)還遠(yuǎn)不如汽油機(jī)的電控技術(shù)那樣普及；但其發(fā)展趨勢(shì)也已被許多人所認(rèn)識(shí)。
一、柴油機(jī)電控技術(shù)的產(chǎn)生
眾所周知，柴油機(jī)的特點(diǎn)是：功率高、扭矩大；在工作中，能挑重?fù)?dān)，吃苦耐勞，這是汽油機(jī)無法相比的。但是，柴油機(jī)對(duì)霧化質(zhì)量有著特殊的要求，它是利用高壓噴油實(shí)現(xiàn)燃燒充分，使排放煙度符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
在柴油機(jī)上，燃油噴射系統(tǒng)是保障高壓噴油的核心部件，傳統(tǒng)的機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)存在著嚴(yán)重的缺陷和不足。作為噴射系統(tǒng)心臟的柱塞式噴油泵在工作中采用柱塞脈動(dòng)式供油方式，導(dǎo)致進(jìn)一步提高柴油噴射壓力受到限制；同時(shí)噴油泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在機(jī)械式調(diào)速器和供油提前裝置的自動(dòng)調(diào)節(jié)過程中，不可避免的出現(xiàn)磨損和慣性沖擊等；使油量調(diào)節(jié)受到影響，提前供油受到限制，造成動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降，排放煙度、噪聲和耐久性受到影響。
在微電子技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)及其它相關(guān)技術(shù)共同發(fā)展的過程中，帶動(dòng)了柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的變革；從機(jī)械供油裝置的改進(jìn)逐步發(fā)展到電控燃油噴射系統(tǒng)，繼而發(fā)展到柴油機(jī)電子控制技術(shù)①�？v觀目前柴油機(jī)電子控制技術(shù)，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：即電控燃油噴射系統(tǒng)、數(shù)控電子調(diào)速器和電控變截面渦輪增壓器。雖然種類繁多，但其組成均由四部分組成：即被控對(duì)象柴油機(jī)有關(guān)零部件，各種傳感器，電控單元（ECU，即Electronic Control Unit）和執(zhí)行器，它們共同構(gòu)成了閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)②。在柴油機(jī)工作中的反饋控制，即是電子控制技術(shù)的具體體現(xiàn)，其核心是電控燃油噴射系統(tǒng)，如圖一所示。
圖一 柴油機(jī)電子控制示意圖
Figure 1 schematic of diesel electronic control
二、柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)技術(shù)分析
柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)優(yōu)于機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)的性能，在其結(jié)構(gòu)型式、工作原理和控制方式上，基本上可劃分為三種產(chǎn)品。
第一種機(jī)械式改進(jìn)型電控燃油系統(tǒng)。主要應(yīng)用于二十世紀(jì)七十年代，其特點(diǎn)是不改變?cè)瓉淼臋C(jī)械式供油裝置和噴射系統(tǒng)（即泵主體與原來一般噴油泵相同，或繼續(xù)使用原泵體）；只是在供油和供油量調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)中，以電控單元（ECU）為核心的位置伺服控制系統(tǒng)取代原來的柱塞泵或分配泵中機(jī)械式離心調(diào)速器和提前供油兩項(xiàng)裝置的功能，實(shí)現(xiàn)了供油量和噴油定時(shí)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。因而，該種燃油系統(tǒng)也被稱為位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng)。
第二種為開發(fā)型電控燃油系統(tǒng)。雖然在供油方式上仍維持著傳統(tǒng)的脈動(dòng)式柱塞泵油，但是其供油調(diào)節(jié)，則由電控單元（ECU）控制的強(qiáng)力快速響應(yīng)電磁閥開閉時(shí)刻所決定。因而大大簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了噴射壓力和燃油量以及定時(shí)供油的調(diào)節(jié)精度，使柴油機(jī)獲得較好的性能。該種電控燃油噴射系統(tǒng)又可分為電控噴油泵—噴嘴系統(tǒng)和泵－管－嘴－閥系統(tǒng)等類型。在工作中，比純機(jī)械式和機(jī)械式改進(jìn)型電控燃油系統(tǒng)具有許多優(yōu)越性；但仍然存在著許多不足；如噴油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，噴射的殘余壓力不穩(wěn)定，影響后續(xù)噴油；特別是電磁閥的響應(yīng)快慢直接影響到噴油特性，在轉(zhuǎn)速較高或者瞬時(shí)轉(zhuǎn)速變化很大的情況下，其影響尤為嚴(yán)重。因此，對(duì)電磁閥的要求特別嚴(yán)格，諸如：在溢流通道的開閉面積，內(nèi)部高壓的保持，快速響應(yīng)，電壓波動(dòng)時(shí)修正等方面。目前雖然已采用小電磁閥配合液壓自動(dòng)閥兩級(jí)機(jī)構(gòu)共同作用，仍未能滿足使用要求，在電磁閥的改進(jìn)方面有待于繼續(xù)研究。
第三種為科學(xué)型電控燃油系統(tǒng)，主要有電控液壓泵－噴嘴系統(tǒng)和高壓共軌式電控噴射系統(tǒng)。兩種類型其主要特點(diǎn)是基本脫開了傳統(tǒng)的機(jī)械式供油原理，采用了壓力時(shí)間式燃油計(jì)量原理；因而也可稱之為壓力控制式電控噴射系統(tǒng)。由于在其工作過程中，燃油泵并不直接產(chǎn)生高壓，而是向公共油道供油，以維持所需要的共軌壓力；再通過連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力，利用增壓活塞使之達(dá)到噴射高壓而定時(shí)定量噴（未完，下一頁）
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