柴油机电子控制系统的发展

邹建锋

摘 要：柴油机是一种用途广泛的机械设备，其经常在负荷变化的状况下工作。在传统的柴油机运行当中，当柴油机内部的符合突然变化，会导致柴油机油量调节部分反应不及时，导致温度上升，转速加快，进而导致柴油机的喷油量加大，这样的结果导致柴油机的转速进一步上升，容易出现一些危险事故。随着时代的发展，通过电子控制系统对柴油机的运行进行控制变得十分重要。因此，本文就柴油机电子控制系统的发展进行讨论。

关键词：柴油机；电子；控制系统

前言

随着时代的发展，机械系统的进步也越来越大，柴油机作为一种重要的机械部件，发挥着越来越重要的作用。但是，不可否认的是，传统的柴油机存在着一定的缺陷，尤其是当柴油机的负荷出现突然变化时，可能会导致柴油机转数持续上升，进而导致柴油机出现故障。因此，伴随着电子科技的发展，研究人员将电子控制系统植入柴油机当中对柴油机进行有效的控制，本文也对柴油机电子控制系统相应的部分进行分析。

1 柴油机电子控制系统的发展与硬件电路组成

1.1 电子调速器的意义与发展

柴油机的出现是人类生产力发展的一大标志，在柴油机的带动下，人们极大的提升了自身的生产力。但是，柴油机的运行需要以柴油为燃料，作为不可再生能源，柴油的使用导致资源储存量的持续下降，并随着资源的开采，周边环境所受到的影响也越来越大。柴油机自身在运行的过程当中也会进行污染物的排放，这对周边环境的影响尤为严重，如果不加以控制，必然会对环境造成不可逆转的影响。而通过电子调速器的使用，能够在柴油机的运行过程当中对柴油机的运行速度进行有效的控制，极大的降低了污染物的排放量。并且，通过电子控制系统的参与，柴油机运行所消耗的柴油量也得到了极大的减少，使得柴油机自身能够达到最佳的喷油特性。而这种动态的平衡需要电子调控系统的参与才能实现。并且随着時代的发展，电子控制系统越来越成为柴油机当中不可缺少的部分。

1.2 系统控制电路的设计与计算

在系统控制电路的设计与计算当中，涉及到PD控制器电路原理与计算，电路电源的设计，转速传感器的原理与电路以及直流电机的驱动设计。在PD控制器电路原理与计算当中，利用Multisim软件进行相关计算设计，这一软件的操作简单，并且通过直观的分析帮助使用者进行相关的计算。在电路电源的设计当中，通过不同直流电源的供电进行线路的设计分析。在转速传感器的原理与电路当中，通过电磁传感器的使用帮助进行精密度更高的测量。这种电磁式的传感器具备诸多的优点，在进行电磁转速传感器的使用时，需要主要到其自身的基本特性。例如它的输出波形，测速范围，相应的工作环境以及感应距离等等。最好采用体积小，寿命长，不需要电源的电磁传感器进行相关的操作。在直流电机的驱动设计，需要遵循PWM基本原理，对其中的脉冲宽度进行调整，进而使得其输出电压与频率发生改变。三角波形发生器也是需要注意的一方面，对其的要求是频率要稳定，线性度较好。

1.3 控制系统总电路分析

在直流电机的整体控制系统当中，涉及到两个部分。一部分是由电磁转速传感器所检测出的速度信号，通过相应的部件对其进行转化，将电磁信号转化为电压信号，通过信号的比较进行对整体电路进行控制，实现电压之间的转化，最终达到相应的对电机的控制目的。之所以柴油机容易出现故障，是因为柴油机在运行的过程当中可能会出现负荷突然变化的情况，这就使得柴油机转速加快，喷油量上升，进而促进转速的增加，使之超速。而通过这种信号控制系统，达到调大油量的目的，当负荷变化时，减低电机转速，减少油量的喷射，帮助维持柴油机的稳定性。脉宽控制器也是其中很重要的一个部件，它能够帮助将相关的信号转化为脉冲信号，进而达到调控的目的。由于这个系统自身特性的影响，导致必须达到相应的精度才可以，能够对信号进行及时的反馈与调节，这也是控制系统总电路的目的所在。

2 电子调速器实验结果分析

2.1 虚拟仪器技术

随着电子科技的发展，虚拟仪器的出现帮助柴油机解决的诸多的问题。通过计算机技术与软件系统，同相关的硬件相结合，形成了一个类似于柴油机的运行系统，可以说，虚拟技术的出现是传统仪器的一个大变革。其中涉及到四个阶段，首先是模拟表盘，通过表盘的显示将相关的运行数据信息表示出来，从而达到对柴油机进行调控的目的。在第二个阶段当中，主要涉及到分立的仪器，以电子晶体管为基础的电路系统。最后发展到数字化仪器，通过数字集成电路将测试的结果表达出来，尤其是这种数字的表现形式简单而明确，能够在短时间内快速的将检测结果表示出来。第四阶段是智能仪器阶段，也是最新的发展阶段，这一阶段可以通过微型的仪器进行信号的输入与信息的输出，通过内部搭载的软件进行运行。相比于之前几个阶段，这一阶段具备几个十分明显的特点。首先便是精密度高，且操作难度大大降低，使用操作手段更为直观。并且，它的运用范围较为广泛。

2.2 瞬时转速测试系统

瞬时转速测试是柴油机测试当中的一个重要部分。因为柴油机为排放较多的污染物，如果不进行有效的控制，对周边环境会造成难以逆转的影响。而通过瞬时转速的检测进行及时的调整，以达到减少污染物的排放，改善周边环境的目的。所谓的瞬时速度就是对柴油机内部的每个齿的平均速度进行测定，这一过程常规的测试手段很难达到相应的目的。随着科技的发展，光电技术的采用以及磁电传感器的使用能够快速简便的进行测定。在瞬时转速测定系统当中，涉及到柴油机自身，磁电传感器，数据采集部件，电子计算机等部分。它们之间相互协作，进行信息的传输与调整，达到测试出瞬时转速的目的。

2.3 柴油电子控制系统响应实验

在柴油电子控制系统响应实验当中，将电子调速器安装在真实的柴油机当中能够得到更为精准的数据，也方便于对真实的柴油机进行调整。但是，在某些条件不充足的情况下，可能难以将电子调速器安装在真实的柴油机当中，这时就需要采用相似性原理，进行模拟实验台的设计，在实验台上进行模拟实验，通过模拟实验的数据结果来反映出真实的柴油机数据结果，这一方法对于柴油机电子调控系统的开发来说也是十分重要的，并且成本相比较于使用真实的柴油机来说更低。

结束语

随着科学技术的不断发展，柴油机也在不断的进步。因此，本文对柴油机电子控制系统的发展进行分析，首先分析了柴油机电子控制系统的发展与硬件电路组成，包括电子调速器的意义与发展，系统控制电路的设计与计算以及控制系统总电路分析，随后对电子调速器实验的结果进行分析，涉及到虚拟仪器技术，瞬时转速测试系统以及柴油电子控制系统响应实验，从而促进我国柴油机事业的发展。

参考文献

[1]段军，孙宝元，曹恒.柴油机数字式电子调速器动态特性计算机辅助测试系统[J].内燃机车，1999.

[2]孙镇平.柴油机电子调速器实时模拟实验装置研究[J].哈尔滨工业大学，2000.6.endprint