摘要：現(xiàn)在的柴油發(fā)動機大多使用了電控噴射系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的機械噴射系統(tǒng)相比，電控噴射系統(tǒng)可以有效地提高柴油機的動力性和經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)的工作原理
    電子控制系統(tǒng)是由信號傳感器、ECU、執(zhí)行器三大部分組成的。無論是哪種電子控制系統(tǒng)，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(zhí)行器為控制對象，保證各系統(tǒng)都能在最佳的狀態(tài)工作（如圖1）。

    采用轉(zhuǎn)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(shù)（A/D）轉(zhuǎn)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(fā)動機調(diào)控參數(shù)或狀態(tài)目標數(shù)據(jù)。柴油機ECU對電控系統(tǒng)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(shù)值或參數(shù)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(tǒng)保持原狀態(tài)，發(fā)動機繼續(xù)按先前狀態(tài)運行；反之，當實際參數(shù)偏離目標參數(shù)時，電子控制單元則會根據(jù)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(zhí)行器根據(jù)ECU指令控制噴油量（供油齒條位置或電磁閥關閉持續(xù)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(huán)閥、預熱塞等執(zhí)行機構(gòu)進行控制，使柴油機運行狀態(tài)達到最佳。

    2 柴油機電控系統(tǒng)的組成
    柴油機電控系統(tǒng)一般由電控單元（ECU）、傳感器和執(zhí)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(fā)動機在運行過程中的狀態(tài)參數(shù)，并將這些物理量轉(zhuǎn)換成電信號，然后將這些電信號輸送到ECU。ECU根據(jù)傳感器的信號進行不斷的運行，并控制執(zhí)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?？梢苑謩e將柴油機進氣（通過渦輪增壓器后）的溫度和壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號，這些信號經(jīng)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(zhuǎn)速脈沖齒輪通過傳感器時，傳感器內(nèi)線圈的磁場發(fā)生變化，從而產(chǎn)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(zhuǎn)速、角加速度的瞬態(tài)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(zhuǎn)動時，凸輪軸信號傳感器就會產(chǎn)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(zhuǎn)狀態(tài)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(huán)通道內(nèi)的合適位置?？刂葡到y(tǒng)將根據(jù)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(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動，可以將加速踏板的位置轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電信號?？刂葡到y(tǒng)通過對這種傳感器的采樣可以了解駕駛?cè)说牟倏匾鈭D，并結(jié)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(huán)閥位置傳感器。廢氣再循環(huán)（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(zhuǎn)換為電信號量。通過對這種傳感器采樣，控制系統(tǒng)可以獲取廢氣再循環(huán)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(tǒng)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(jù)ECU存儲的發(fā)動機控制程序向執(zhí)行器發(fā)出指令，實現(xiàn)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(tǒng)進行通信，如底盤傳感裝置系統(tǒng)、ABS/ASR系統(tǒng)、AC系統(tǒng)、SRS系統(tǒng)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(tǒng)出現(xiàn)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?cè)诉M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(fā)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(fā)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(xiàn)。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(tǒng)，它的所有工作當然是受軟件控制的。ECU軟件系統(tǒng)的主要功能有單片機芯片運行環(huán)境的配置、外部信號的輸入操作、內(nèi)部的邏輯運算和處理、對輸出信號和驅(qū)動的控制、對其他信號系統(tǒng)的通信等。
    （4） ECU的標定與調(diào)試。在ECU控制柴油機的工作過程中，有一些專用控制參數(shù)能夠決定控制效果。這些控制參數(shù)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(shù)在每一個特定的工況條件下最佳取值量的調(diào)試過程稱為標定。調(diào)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(zhí)行器
    執(zhí)行器是執(zhí)行電控單元（ECU）發(fā)送的指令，并按指令調(diào)節(jié)噴油量和噴油正時，從而調(diào)節(jié)柴油機的運行狀態(tài)。在直列泵系統(tǒng)中，有負責調(diào)節(jié)噴油泵齒桿位置的調(diào)速器執(zhí)行器和負責調(diào)節(jié)噴油時間的噴油提前執(zhí)行器。在分配泵系統(tǒng)、泵噴嘴、單體泵系統(tǒng)和高壓共軌系統(tǒng)中，還有電磁閥等執(zhí)行器。電控柴油機的執(zhí)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(tǒng)，最重要的執(zhí)行器就是電控高壓燃油設備。電控高壓燃油設備有多種，結(jié)構(gòu)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(huán)閥。廢氣再循環(huán)（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(huán)量。廢氣的再循環(huán)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(tǒng)中，常使用脈寬驅(qū)動（PWM）方式來控制EGR閥開度。
    （3）控制開關。根據(jù)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(shù)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(xiàn)為由控制器驅(qū)動一些繼電器來實現(xiàn)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(qū)動執(zhí)行設備。
    （4）可調(diào)噴嘴增壓器。可調(diào)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(huán)渦輪機或可變幾何參數(shù)渦輪機。該設備通過改變柴油機噴嘴環(huán)的角度調(diào)整渦輪機的工作性能，對于改善柴油機的低速轉(zhuǎn)矩有極好的作用。

    3 柴油機電控系統(tǒng)的控制功能
    電控柴油機可以有效地改變傳統(tǒng)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(fā)動機怠速進氣、燃油噴油、空調(diào)、渦輪增壓、EGR閥、故障診斷等進行控制。在高壓共軌系統(tǒng)中，利用壓力傳感器測量油軌內(nèi)的燃油壓力，從而調(diào)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(nóng)機使用與維修