摘要：現在的柴油發動機大多使用了電控噴射系統，與傳統的機械噴射系統相比，電控噴射系統可以有效地提高柴油機的動力性和經濟性，同時大幅度降低尾氣的污染。主要論述了柴油機電控系統的工作原理及其組成，為廣大機手更好地了解電控柴油機提供幫助。

    1 柴油機電控系統的工作原理
    電子控制系統是由信號傳感器、ECU、執行器三大部分組成的。無論是哪種電子控制系統，其控制基本原理都是相同的，即以ECU為控制核心，以各傳感器為控制基礎，以執行器為控制對象，保證各系統都能在最佳的狀態工作（如圖1）。

    采用轉速、加速踏板位置、噴油時刻、進氣溫度、進氣壓力、燃油溫度、冷卻液溫度等傳感器，將實時檢測到的各種信號先送入模／數（A/D）轉換器（如果輸入信號是模擬量），然后通過電子控制單元的接口輸入。
    傳感器在電子控制單元的儲存器中，存有所需的發動機調控參數或狀態目標數據。柴油機ECU對電控系統傳感器輸入的各種信息進行運算、處理、判斷，與已儲存的設定參數值或參數圖譜（MAP圖）進行比較，如果兩者相同，則整個柴油機電子控制系統保持原狀態，發動機繼續按先前狀態運行；反之，當實際參數偏離目標參數時，電子控制單元則會根據該偏離值的大小和極性（正和負），按一定的控制策略進行有關信息的處理。
    執行器根據ECU指令控制噴油量（供油齒條位置或電磁閥關閉持續時間）和噴油正時（正時控制閥開閉或電磁閥關閉始點），同時對廢氣再循環閥、預熱塞等執行機構進行控制，使柴油機運行狀態達到最佳。

    2 柴油機電控系統的組成
    柴油機電控系統一般由電控單元（ECU）、傳感器和執行器三大部分組成，如圖2所示。

    2.1傳感器
    傳感器的作用是不斷采集柴油發動機在運行過程中的狀態參數，并將這些物理量轉換成電信號，然后將這些電信號輸送到ECU。ECU根據傳感器的信號進行不斷的運行，并控制執行器工作。在電控柴油機中一般有下列傳感器。
    （1）進氣溫度和壓力傳感器。可以分別將柴油機進氣（通過渦輪增壓器后）的溫度和壓力轉換成電壓信號，這些信號經ECU處理后可以用于計算柴油機的進氣量。
    （2）曲軸信號傳感器。曲軸信號傳感器安裝在靠近曲軸正時齒輪或飛輪的位置，當曲軸上安裝的柴油機轉速脈沖齒輪通過傳感器時，傳感器內線圈的磁場發生變化，從而產生交流電壓。柴油機ECU將交流電壓作為檢測信號檢測出來，通過對電壓信號的處理，可以得到柴油機轉速、角加速度的瞬態值和平均值。
    （3）凸輪軸信號傳感器。凸輪軸信號傳感器安裝在凸輪軸旁邊。當凸輪軸轉動時，凸輪軸信號傳感器就會產生與凸輪齒廓對應的電脈沖信號。凸輪軸信號主要用于對柴油機的運轉狀態做相角初定位。
    （4）冷卻液溫度傳感器。常用的冷卻液溫度傳感器是用熱敏電阻制成的，通過銅材料外殼的保護，直接安裝在柴油機的冷卻液循環通道內的合適位置。控制系統將根據不同的冷卻液溫度實施相應的控制策略。
    （5）加速踏板位置傳感器。在電控柴油機中，“油門”的功能由一個加速踏板位置傳感器取代。其外觀仍像傳統的加速踏板，但它與供油量的控制沒有任何機械的連接關系。在它的轉軸位置安裝著一個由精密導電塑料作為接觸材料制成的電位器（也有汽車廠家采用霍爾元件），與加速踏板一起轉動，可以將加速踏板的位置轉角轉換成電信號。控制系統通過對這種傳感器的采樣可以了解駕駛人的操控意圖，并結合其他控制要素進行綜合處理，最終控制供油量和供油時機。
    （6）廢氣再循環閥位置傳感器。廢氣再循環（EGR）閥門工作時連動著一個位置傳感器，該傳感器一般是由精密導電塑料制成的電位器，它將閥門的位移量轉換為電信號量。通過對這種傳感器采樣，控制系統可以獲取廢氣再循環閥的當前開度，通過與開度期望值的比較，可以決定此刻應對該閥門的控制動作。

    2.2電控單元（ECU）
    柴油機電控系統的電子控制器一般稱為電控單元（ECU），也稱為柴油機控制模塊。它的作用是接收各種傳感器和開關信號，進行運算、分析、比較、判斷，根據ECU存儲的發動機控制程序向執行器發出指令，實現噴油量和噴油正時的控制。電控單元通過CAN總線還可以和其他控制系統進行通信，如底盤傳感裝置系統、ABS/ASR系統、AC系統、SRS系統的ECU等進行信息交流，以便對全車進行綜合控制。
    ECU還具有故障診斷功能，當控制系統出現故障時，它會進行識別，當確認為故障時，以故障碼的形式進行存儲，并使指示燈點亮，提醒駕駛人進行檢修。
    （1） ECU的控制功能。在電控柴油機中，ECU是“大腦”。電控柴油機的所有機械部件只是使柴油機具備了能夠發揮出效能的可能性，而只有在ECU的控制下，才能部分或全部發揮出其效能。
    （2） ECU的硬件。從外觀上看，ECU就是一個鋁外殼的扁平盒子，里邊裝有一塊集成電路板。集成電路板上有個多路的連接器，所有對外電路的連接都通過連接器實現。集成電路板上一般是采用貼片制造工藝安裝的電路元件，其中最重要的元件是一片單片機芯片或稱微控制器。另外，還有一些其他的元件完成一些輔助的輸入輸出功能。

（3） ECU的軟件。ECU既然是微型計算機系統，它的所有工作當然是受軟件控制的。ECU軟件系統的主要功能有單片機芯片運行環境的配置、外部信號的輸入操作、內部的邏輯運算和處理、對輸出信號和驅動的控制、對其他信號系統的通信等。
    （4） ECU的標定與調試。在ECU控制柴油機的工作過程中，有一些專用控制參數能夠決定控制效果。這些控制參數的不同取值會不同程度、不同范圍地影響最終控制效果。其中最重要的是每次噴射的供油量和供油相位。確定這些控制參數在每一個特定的工況條件下最佳取值量的調試過程稱為標定。調試與標定過程需要利用另一臺計算機，通過與ECU的通信，在ECU實時控制柴油機工作的過程中對每個工況進行標定。
    2.3執行器
    執行器是執行電控單元（ECU）發送的指令，并按指令調節噴油量和噴油正時，從而調節柴油機的運行狀態。在直列泵系統中，有負責調節噴油泵齒桿位置的調速器執行器和負責調節噴油時間的噴油提前執行器。在分配泵系統、泵噴嘴、單體泵系統和高壓共軌系統中，還有電磁閥等執行器。電控柴油機的執行器主要有下列幾種。
    （1）電控高壓燃油設備。對于柴油機電控系統，最重要的執行器就是電控高壓燃油設備。電控高壓燃油設備有多種，結構原理雖有不同，但基本上都是依靠供油控制電脈沖的前沿來控制供油開始時刻，依靠供油控制電脈沖的寬度來控制每次噴射的供油量。
    （2）廢氣再循環閥。廢氣再循環（EGR）閥是一種由比例電磁鐵或真空腔控制的氣閥，閥的開度決定了廢氣的再循環量。廢氣的再循環量會對柴油機排放物中的NOx含量有顯著影響。在柴油機電控系統中，常使用脈寬驅動（PWM）方式來控制EGR閥開度。
    （3）控制開關。根據柴油機的工作狀況，柴油機需要隨時對一些輔助的、附屬的電器做出各種控制動作，針對這一類的控制動作有各種不同的控制邏輯。例如，當柴油機冷卻液溫度達到某一較高值時，需要及時開啟冷卻風扇進行散熱。如果車輛運行速度較高而使冷卻液溫度低于某一數值時，需要及時關閉冷卻風扇。對于需要較大工作電流的設備，常表現為由控制器驅動一些繼電器來實現開關。而對于工作電流不是很大的設備，則可直接用控制設備的輸出來驅動執行設備。
    （4）可調噴嘴增壓器。可調噴嘴增壓器（VNT或VGT）是一種較新的柴油機增壓設備部件，即可變噴嘴環渦輪機或可變幾何參數渦輪機。該設備通過改變柴油機噴嘴環的角度調整渦輪機的工作性能，對于改善柴油機的低速轉矩有極好的作用。

    3 柴油機電控系統的控制功能
    電控柴油機可以有效地改變傳統柴油機尾氣排放污染嚴重等問題，其控制功能主要是對柴油機噴油量和噴油時間進行有效控制，使混合氣燃燒充分。電控柴油機還對發動機怠速進氣、燃油噴油、空調、渦輪增壓、EGR閥、故障診斷等進行控制。在高壓共軌系統中，利用壓力傳感器測量油軌內的燃油壓力，從而調整油泵的供油量。通過噴油器電磁閥開啟時間的長短，即可控制噴油時間。

來源：農機使用與維修