摘 要：本文主要讲解了柴油机电子控制技术的出现与发展、柴油机电子控制系统的主要特点及存在的问题及其发展趋势，为同行学习本内容提供参考。

关键词：柴油发动机；电控系统

柴油机电子控制技术有了较快的发展，许多功能各异的柴油电子控制装置和系统相继开发研制和生产投放市场。20世纪90年代中期以来，电控共轨系统已经达到实用化程度。共轨系统中，在130～160MPa的高压下可使燃油很好地雾化，通过多段喷射可以细致地控制燃烧，对降低燃油消耗、降低噪声、降低振动及排放等方面都起到了巨大的作用。柴油机电子控制技术的发展和应用，使柴油机技术水平进入一个新的历史阶段。

1 柴油机电子控制技术出现的必然趋势

在刚刚过去的20世纪中，一方面科学技术的各种突飞猛进，另一方面人类的生存与发展也遇到了前所未有的挑战。人类文明已陷入了非常尴尬的境地： 人类在创造一个丰富的物质世界的同时，也付出了牺牲整个生存空间的沉重代价。我国是一个人口众多、资源相对不足的国家，走一条具有中国特色的可持续发展道路，不仅是对联合国等世界组织的承诺，而且也符合中国的国情。可持续发展问题已不仅是各国政府的行为，它还是每个地区、每个行业、每个企业、每个社会团体，甚至是每一个人的事情。

面对日益严重的能源危机和环境污染，国际内燃机界不停地寻找实现汽车工业可持续发展的途径。在不断的技术发展中，人民对柴油机、车用柴油机有了更新、更深入的认识。

柴油机电子控制技术的出现与发展是一个必然趋势，究其原因，主要有以下两个方面：

原因之一是由于石油能源危机及严重的环境污染，对柴油机这一主要移动式动力装置的燃油经济性和排放指标，提出了几乎是十分苛刻的要求所到制的。原因之二是单片微型计算机的出现，大大地促进了柴油机控制系统的更新换代，使柴油机电子控制技术的出现有发展成为必然趋势。

2 柴油机微机电子控制系统

尽管目前已发展出许多功能各异的柴油机电子控制系统，如喷油系统控制、调速控制、进/排气控制及废气涡轮增压器喷嘴环截面控制系统等。其基本组成大体上是相同的，它们均与被控对象（柴油机与动力装置）构成一个闭环反馈控制系统。一般可将电控柴油机分为四个部分，即被控对象、传感器、以单片机为核心的控制器及执行器。后三部分组成柴油机电子控制系统。

传感器的主要功能是检测发动机的运行参数或状态。

以单片机为核心的控制器是柴油机电子控制系统的大脑。

执行器是柴油机电子控制系统实现对柴油机进行调控的最终手段，它按照控制器的“意图”动作。

柴油机电控系统工作流程大体如下：传感器检测到的各信号先送入模/数（A/D）转换器（如果输入信号是模拟量），然后通过控制器的接口输入。在控制器的存储器中，存有所需的发动机的调控参数或状态的目标数据。这些目标数据是柴油机的各种不同参数和最优运行结果的综合，一般是通过统计或实测而得到的。当由传感器检测到的发动机的某一实际参数进入单片机控制器后，先与存储器中的相应参数和最优运行结果比较。如果两者相同，则整个感柴油机电制控制系统保持原状态，发动机继续按先前状态运行。反之，当实际参数偏离目标参数时，单片机控制器则会根据该偏离值的大小和极性（正或负），按一定的控制策略进行有关信息的处理。

读数字信号的处理主要有两种方法：第一种是根据预定控制规律的控制算法对输入信号进行直接运算和处理，然后输出控制信号，这是较为简单的控制；第二种是对输入的数字信号进行特征抽取，即对输入信号的处理并不是为了得到直接控制决策的作用，而是从大量的输入信号中抽取那些有用的信息，然后根据所抽取的特征值来决定控制决策信号。这些信号只能以数码形式出现，它既可以表示数值的大小或极性，控制器以代表约定的确定信息。当执行器所需的是连续时间函数信号（模拟量）时，控制器的输出信号还必须通过数/模转换器（D/A），然后再输给执行器的驱动部分。这样，执行器就按特定的规律调节发动机的有关机构，使发动机的相应参数或状态向目标值逼近。逼近程度如何又可由传感器来检测，并将检测结果再次送给单片机控制器。如果循环，就形成了一个闭环反馈控制系统，使发动机按最优状态运行。上述过程是柴油单片机控制应用中较为普遍的一种控制过程，它类似于最优控制。

3 柴油机电子控制系统的主要特点

柴油机电子控制的一个突出的特点是借助单片机的功能，可以实现更为复杂的控制规律，而这在以前则是不可能的。在采用单片机电子控制系统之后，柴油机的面貌大为改观，且随着单片机电子控制系统的逐步发展和不断成熟，人们对柴油机所提出的种种苛刻要求逐步得以满足。下面介绍单片机控制系统的特点：

1.改善柴油机的经济性和排放。

2.提高发动机的工作可靠性。

3.响应快、控制精度高。

响应要快是对一个控制系统的基本要求。控制系统从接受到一个信息开始，到处理完毕并输出控制信号所需的时间一般为毫秒级。这个时间要远远小于发动机或其他机械控制机构的响应的时间。因此，一旦发动机机器系统的运行参数或状态稍微偏离目标值，微机控制系统就能立即进行跟踪并予以实时调节和控制。正是由于响应快这一特点，使得单片机控制系统能实现机械制系统所不能实现的一系列的功能。

控制系统的控制精度越高，被控对象的性能指标就越容易接近最优值。单片机控制的高控制精度主要体现在四个方面：

1.输入信号的高保真；

2.单片机控制器内部的数据处理或传输；

3.高分辨率的输出信号；

4.控制策略灵活。

4 柴油机电子控制系统存在的问题及其发展趋势

由于柴油机单片机电子控制系统具有许多独特的优点，因而能迅速跻身于柴油机控制领域，并逐步取代传统的机械式控制系统和模拟电路控制系统。但是也应看到，柴油机电子控制系统并不是万能的，也表示十全十美的。

首先，说它不是万能的，是因为它参与柴油机的控制的主要作用，是使被控对象柴油机能在接近于其最优运行状态下工作，而该最优运行状态则完全取决于发动机本身，与控制系统的存在与否无关。换言之，发动机是否具有内在的高性能，取决于发动机的设计者，而高性能则在很大程度上依赖于单片机电子控制系统。

其次，柴油机微单片机电子控制系统也存在一些固有缺陷，可靠性问题首当其冲。在实际应用中，柴油机电子控制系统遇到了一些机械式控制系统从来没有遇到的问题，既电磁干扰问题。抑制干扰是单片机控制系统必须解决的重要问题，若不采取有效的抗干扰措施，控制系统是无法工作的。

柴油机电子控制系统是一门多学科的综合性技术，对于各分学科来讲，一般并没有不可逾越的重大技术障碍，同时单片机电子控制系统的应用也并不需要专门的技术和技能，只要掌握一般技巧便可使用，加之这种系统的性/价比较高，经济效益较为明显，因此，随着时间推移，预计柴油机电子控制系统不久就会占领大部分柴油机市场。另一方面，柴油机电子控制系统的控制水平也会逐步发展和提高，控制过程将会越来越复杂，相应地其所带来的经济效益也会越来越高，用户也将越来越乐意采用这种系统。在工业技术发达的国家，柴油机电子控制系统已从研制阶段转向批量生产阶段，许多产品已系列化并投放市场，取得了明显的经济效益。相信不要多久，柴油机电控应用的鼎盛时期就会到来。

参考文献

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