陳紅梅 何俊美

摘要：隨著電子工業(yè)的發(fā)展，柴油機電控技術(shù)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)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(tǒng)地闡述了柴油機電控技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀，并對柴油機電控技術(shù)未來努力和發(fā)展方向進行了展望和分析。

關(guān)鍵詞：柴油機;電控技術(shù);應(yīng)用發(fā)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(jié)能、功率范圍廣等優(yōu)點在動力設(shè)備中占有非常重要的地位，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍用和民用等領(lǐng)域。但隨著全球性能源短缺和環(huán)境污染日益嚴峻等問題的困擾，傳統(tǒng)式柴油機設(shè)備已不能滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活的需要，人們對柴油機的節(jié)能、減排、經(jīng)濟、高效等方面的性能提出了更高的要求，柴油機的發(fā)展將面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。在解決環(huán)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(shù)廣受關(guān)注、迅猛發(fā)展并積極推廣應(yīng)用。柴油機電控技術(shù)作為柴油機的核心技術(shù)，是解決能源、環(huán)境、動力等當前急需解決問題的重要手段，是突破現(xiàn)有技術(shù)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(shù)較為先進，但與發(fā)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(jīng)驗，做好數(shù)據(jù)的積累工作，優(yōu)化原有的設(shè)計理念和設(shè)計方法，以此來不斷縮小與發(fā)達國家之間的差距。因此，開展柴油機電控技術(shù)的分析探討、發(fā)展研究和應(yīng)用推廣勢在必行。

2? 柴油機電控技術(shù)的發(fā)展歷程

從20世紀70年代起，隨著微處理技術(shù)的發(fā)展，柴油機電控技術(shù)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(xiàn)代柴油機電控系統(tǒng)的控制項目不斷增多、控制任務(wù)從簡單到復(fù)雜，即從僅具備循環(huán)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(fā)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(shù)發(fā)展得越來越完善，控制技術(shù)也更先進，安全性和效率也更高。其發(fā)展歷程主要經(jīng)歷了位置控制式燃油噴射系統(tǒng)、時間控制式燃油噴射系統(tǒng)和電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)三個階段。

2.1 位置控制式? 位置控制系統(tǒng)依然保留了傳統(tǒng)的噴油泵-高壓油管-噴油嘴系統(tǒng)，還保留了原噴油泵中的油量控制的機械傳動機構(gòu)，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(huán)噴油量和噴油正時等方面實現(xiàn)由原機械控制機構(gòu)到電控元件的轉(zhuǎn)換，改進更新機構(gòu)功能，使用直線比例式或旋轉(zhuǎn)式電磁執(zhí)行機構(gòu)控制油量調(diào)節(jié)齒桿和提前器運動裝置位移，實現(xiàn)循環(huán)噴油量和噴油正時的控制，使控制精度和響應(yīng)速度大幅提高。

該類型電控柴油噴射系統(tǒng)與機械控制柴油噴射系統(tǒng)相比，無需改動機構(gòu)，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有柴油機進行升級換代。但缺點是：響應(yīng)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(guī)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(tǒng)較位置控制式燃油噴射系統(tǒng)有了一定的改進，但仍保留了位置控制式燃油噴射系統(tǒng)的脈沖高壓供油原理。其特點是：新型高速強力電磁閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油量調(diào)節(jié)齒條或油量調(diào)節(jié)滑套等，直接對高壓燃油進行數(shù)字式的高頻調(diào)節(jié)，并通過電磁閥來實現(xiàn)對循環(huán)供油量和供油正時的控制。這種控制系統(tǒng)相比純機械式或第一代系統(tǒng)雖有許多優(yōu)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(tǒng)，摒棄了原控制式燃油噴射系統(tǒng)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(tǒng)的噴油過程。該系統(tǒng)是當今燃油系統(tǒng)中控制精度最高的一種燃油控制系統(tǒng)，它的問世使柴油機的電控燃油噴射技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段。

3? 柴油機電控技術(shù)的應(yīng)用

柴油機電控系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出多樣化特征，它不僅有效減輕了柴油機動力設(shè)備對我們生存環(huán)境的污染，也提高了石化能源的利用效率和人們生產(chǎn)生活的經(jīng)濟效率，更進一步提高了設(shè)備的可靠性和安全性。柴油機電控技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，成功解決了交通運輸行業(yè)和機械施工領(lǐng)域的節(jié)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(yīng)用范圍越來越廣，需求數(shù)量節(jié)節(jié)攀升。近年來，隨著人工智能、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的迅速發(fā)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(fā)展的要求，使得電控柴油機持續(xù)保持良好的發(fā)展。

3.1 電控柴油噴射技術(shù)? ①電控分配泵技術(shù)。電控分配泵技術(shù)從根本上來講是一種調(diào)整油量的技術(shù)，其能代替機械調(diào)速器來對油流量進行有效的控制。該項技術(shù)的特點是對傳統(tǒng)的系統(tǒng)進行了保留，只是在對齒條的位置進行了相應(yīng)的調(diào)整。該項技術(shù)的發(fā)展時間較為悠久，在1990年的時候就已經(jīng)出現(xiàn)，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了4次產(chǎn)品的優(yōu)化和變革。最新的產(chǎn)品能夠?qū)⒏邏河捅眉夹g(shù)和電控技術(shù)進行結(jié)合，新技術(shù)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(chǎn)品融入了過濾器系統(tǒng)，這就能夠更好的對污染物質(zhì)進行凈化，但即使不安裝過濾器的系統(tǒng)所排放出的物質(zhì)也能滿足國際的相關(guān)標準。②電控泵噴嘴技術(shù)。電控泵噴嘴技術(shù)是專門為概念設(shè)計的發(fā)動機而研發(fā)的，該項技術(shù)具有極為精密的噴射技術(shù)，系統(tǒng)中的噴油器被直接安裝在發(fā)動機缸頭的氣門之間，在運作的過程中主要通過發(fā)動機凸輪軸來進行驅(qū)動。電磁噴油器在運作的過程中，能夠在極短的時間內(nèi)進行工作的切換，并且能夠?qū)娪推鞯奶卣鬟M行矯正。目前泵噴嘴系統(tǒng)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(tǒng)的特征是所產(chǎn)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(shù)有許多應(yīng)用優(yōu)勢，但是其在應(yīng)用的過程中會受到柴油機轉(zhuǎn)速的影響，如果轉(zhuǎn)速出現(xiàn)過高或過低的情況可能會對該項技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生一定影響。③電控單體泵技術(shù)。在對電控單體泵技術(shù)進行研究的過程中不難發(fā)現(xiàn)，其最基本的一些功能和泵噴嘴技術(shù)十分相似。該項技術(shù)不僅能夠?qū)ξ廴九欧胚M行嚴格的控制，還具備極強的適應(yīng)性。同時該系統(tǒng)還具備整車輔助控制功能，因此可以被很好的應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，其能對機車的匹配進行有效優(yōu)化，進而真正實現(xiàn)對整車的網(wǎng)絡(luò)控制。④電控高壓共軌噴射技術(shù)。噴油壓力會在一定程度上受到柴油機轉(zhuǎn)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(tǒng)。共軌噴射技術(shù)（如圖1）其實是一項綜合性較強的技術(shù)，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(shù)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，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(nèi)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(fā)動機的轉(zhuǎn)速完全沒有關(guān)系，能夠有效避免柴油機供油壓力受到外界環(huán)境因素的影響。

3.2 電控排氣后處理技術(shù)? 柴油機的電控燃油噴射技術(shù)能夠?qū)ε欧胚M行有效的控制，除此之外，柴油機還會單獨設(shè)置一些排氣處理技術(shù)，例如EGR技術(shù)，該項技術(shù)的原理簡單來說是對廢氣進行再循環(huán)利用，該系統(tǒng)在運行的過程中能夠?qū)⒉裼蜋C所產(chǎn)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(fā)展情況來看，大部分的燃油器一般都會設(shè)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(jù)公司的實際發(fā)展情況來進行調(diào)換和安排。

3.3 柴油機電控管理技術(shù)? 柴油機的自動化技術(shù)主要由兩個部分共同組成，分別是電控管理技術(shù)和燃油噴射電子控制技術(shù)。電控管理技術(shù)的主要作用是對柴油機的內(nèi)部運行情況進行監(jiān)督和管理，通過一套自動化的監(jiān)控能夠有效監(jiān)測柴油機的實時運行情況，能夠?qū)Σ裼蜋C內(nèi)部的各項功能以及參數(shù)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(tài)下。

4? 柴油機電控技術(shù)的發(fā)展策略

4.1 加大投入研究關(guān)鍵技術(shù)? 想要推動柴油機得到更好的發(fā)展，則必須要加大投入力度，對于一些關(guān)鍵的技術(shù)和部件進行技術(shù)攻破。我國在發(fā)展過程中一直擁有巨大的市場，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家需要正確看待國內(nèi)市場，在發(fā)展過程中必須要擁有屬于自己的技術(shù)和產(chǎn)品。目前我國所應(yīng)用的一些關(guān)鍵技術(shù)還會直接從國外進口，這對于我國的未來發(fā)展前景有著不利影響，因此需要對關(guān)鍵核心技術(shù)進行大力研究。對于一些我國現(xiàn)有技術(shù)水平無法攻克的關(guān)鍵技術(shù)，則需要積極進行技術(shù)引進，不斷吸收國外的優(yōu)秀經(jīng)驗和技術(shù)水平，通過這樣的方式來對我國現(xiàn)有的產(chǎn)品進行優(yōu)化，這樣也能在一定程度上減少在技術(shù)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(fā)展的過程中，必須要制定完善的研究管理體制，根據(jù)我國的實際發(fā)展情況制定相應(yīng)的責任和激勵制度，充分調(diào)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(fā)出科研人員的工作潛力，以此來不斷提高科研的質(zhì)量和效率。

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

5? 結(jié)語

綜上所述，柴油機的電控技術(shù)已進入相對成熟階段。是否采用最新成熟的電控技術(shù)，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(yīng)用、人們對環(huán)境保護的深入以及計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，將會出現(xiàn)更加完善的電子控制系統(tǒng)，實現(xiàn)柴油機的智能化是柴油機電控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]劉勇.國內(nèi)外柴油機電控噴油技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J].南方農(nóng)機，2020，51（20）：191-192.

[2]彭陳.船舶智能柴油機電控技術(shù)分析與優(yōu)化[J].廣州航海學院學報，2020，28（02）：28-30.

[3]陳斌.電控技術(shù)在船舶柴油機上的應(yīng)用和發(fā)展[J].科技風，2020（06）：44.