柴油机电控喷油系统概述

尽管目前已发展出许多功能各异的柴油机电控喷油系统，如针对直列泵的电子调速器，电控分配泵，电控单体泵等，但其基本组成大体上是相同的，如图1-8所示，它们均与被控对象（柴油机）构成一闭环反馈控制系统。一般可将柴油机电控喷油系统分为四个部分，即：被控对象（柴油机）、传感器、以单片机为核心的控制器和执行器，后三部分组成柴油机电控喷油系统。

传感器的主要功能是检测发动机的运行参数或状态，它将非电量的有关参数或状态转化成电信号，然后不失真地将有关信息提供给控制器。目前，在柴油机的信号检测中所用传感器的种类很多，按信号的种类大体上可分为：开关脉冲量和连续模拟量两种，具体应根据所需的监控参数及要求选用。

以单片机为核心的微控制器是柴油机电控喷油系统的大脑，柴油机动力装置能否可靠、经济地运行，在很大程度上取决于微控制器。它是一个典型的数字式控制器，由单片微型计算机、接口电路等硬件和软件组成，信息的采集、处理、传输和时间程序控制是该控制器的主要功能。目前，柴油机电控喷油系统中大都采用单片机，以减小体积、降低成本和提高可靠性。单片机的工作原理和内部结构与通用微型计算机基本相同，但由于它是特殊用途的专用机，对其功能和处理信息能力的要求均较低，因此其系统结构和设备可以大大简化。目前市售的各种单片机功能/价格比却相当高。控制器中的单片机由硬件和软件组成。主要硬件有：中央处理器（CPU），存贮器、输入/输出设备，定时器/计数器等。软件分为两种类型，即系统软件和应用软件。

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图1-8 柴油机电控喷油系统的基本组成

执行器是柴油机电控喷油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。执行器由驱动部分、执行电器和机械执行机构三部分组成。微控制器输出的控制决策信号一般很小，不能直接驱动执行电器，需要专门设计驱动电路。目前在柴油机电控喷油系统中的执行器中使用的执行电器分别有：动铁式力电动机，如比例电磁铁、高速开关电磁铁；动圈式力电动机，如直流直线电动机；此外还有压电陶瓷驱动器、直流伺服电动机、步进电动机和力矩电动机等。另外，还采用了电液机构。机械执行机构的形式则依据其控制对象和在发动机上的布置而定。执行器是柴油机电控喷油系统的最后一个环节，也是控制系统对被控对象实施调控的唯一手段，它又直接与发动机有关部件连接。因此，在设计时要充分考虑到其强度、刚度、抗振动能力、抗干扰能力、调节精度和调节稳定性等一系列问题。执行器设计是整个柴油机电控系统设计的一个重点和难点。

柴油机电控喷油系统工作流程大体如下，传感器检测到的各种信号先送入模/数（A/D）转换器（如果输入信号是模拟量），然后通过微控制器的接口输入。在微控制器的存贮器中，存有所需的发动机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。当由传感器检测到发动机的某一实际参数进入微机控制器后，先与存贮器中的相应参数和最优运行结果比较，如果两者相同，则整个柴油机电子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，微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，然后根据处理的结果，调节相应的执行器执行相关的动作。