柴油機電子控制系統的發展

鄒建鋒

摘 要：柴油機是一種用途廣泛的機械設備，其經常在負荷變化的狀況下工作。在傳統的柴油機運行當中，當柴油機內部的符合突然變化，會導致柴油機油量調節部分反應不及時，導致溫度上升，轉速加快，進而導致柴油機的噴油量加大，這樣的結果導致柴油機的轉速進一步上升，容易出現一些危險事故。隨著時代的發展，通過電子控制系統對柴油機的運行進行控制變得十分重要。因此，本文就柴油機電子控制系統的發展進行討論。

關鍵詞：柴油機；電子；控制系統

前言

隨著時代的發展，機械系統的進步也越來越大，柴油機作為一種重要的機械部件，發揮著越來越重要的作用。但是，不可否認的是，傳統的柴油機存在著一定的缺陷，尤其是當柴油機的負荷出現突然變化時，可能會導致柴油機轉數持續上升，進而導致柴油機出現故障。因此，伴隨著電子科技的發展，研究人員將電子控制系統植入柴油機當中對柴油機進行有效的控制，本文也對柴油機電子控制系統相應的部分進行分析。

1 柴油機電子控制系統的發展與硬件電路組成

1.1 電子調速器的意義與發展

柴油機的出現是人類生產力發展的一大標志，在柴油機的帶動下，人們極大的提升了自身的生產力。但是，柴油機的運行需要以柴油為燃料，作為不可再生能源，柴油的使用導致資源儲存量的持續下降，并隨著資源的開采，周邊環境所受到的影響也越來越大。柴油機自身在運行的過程當中也會進行污染物的排放，這對周邊環境的影響尤為嚴重，如果不加以控制，必然會對環境造成不可逆轉的影響。而通過電子調速器的使用，能夠在柴油機的運行過程當中對柴油機的運行速度進行有效的控制，極大的降低了污染物的排放量。并且，通過電子控制系統的參與，柴油機運行所消耗的柴油量也得到了極大的減少，使得柴油機自身能夠達到最佳的噴油特性。而這種動態的平衡需要電子調控系統的參與才能實現。并且隨著時代的發展，電子控制系統越來越成為柴油機當中不可缺少的部分。

1.2 系統控制電路的設計與計算

在系統控制電路的設計與計算當中，涉及到PD控制器電路原理與計算，電路電源的設計，轉速傳感器的原理與電路以及直流電機的驅動設計。在PD控制器電路原理與計算當中，利用Multisim軟件進行相關計算設計，這一軟件的操作簡單，并且通過直觀的分析幫助使用者進行相關的計算。在電路電源的設計當中，通過不同直流電源的供電進行線路的設計分析。在轉速傳感器的原理與電路當中，通過電磁傳感器的使用幫助進行精密度更高的測量。這種電磁式的傳感器具備諸多的優點，在進行電磁轉速傳感器的使用時，需要主要到其自身的基本特性。例如它的輸出波形，測速范圍，相應的工作環境以及感應距離等等。最好采用體積小，壽命長，不需要電源的電磁傳感器進行相關的操作。在直流電機的驅動設計，需要遵循PWM基本原理，對其中的脈沖寬度進行調整，進而使得其輸出電壓與頻率發生改變。三角波形發生器也是需要注意的一方面，對其的要求是頻率要穩定，線性度較好。

1.3 控制系統總電路分析

在直流電機的整體控制系統當中，涉及到兩個部分。一部分是由電磁轉速傳感器所檢測出的速度信號，通過相應的部件對其進行轉化，將電磁信號轉化為電壓信號，通過信號的比較進行對整體電路進行控制，實現電壓之間的轉化，最終達到相應的對電機的控制目的。之所以柴油機容易出現故障，是因為柴油機在運行的過程當中可能會出現負荷突然變化的情況，這就使得柴油機轉速加快，噴油量上升，進而促進轉速的增加，使之超速。而通過這種信號控制系統，達到調大油量的目的，當負荷變化時，減低電機轉速，減少油量的噴射，幫助維持柴油機的穩定性。脈寬控制器也是其中很重要的一個部件，它能夠幫助將相關的信號轉化為脈沖信號，進而達到調控的目的。由于這個系統自身特性的影響，導致必須達到相應的精度才可以，能夠對信號進行及時的反饋與調節，這也是控制系統總電路的目的所在。

2 電子調速器實驗結果分析

2.1 虛擬儀器技術

隨著電子科技的發展，虛擬儀器的出現幫助柴油機解決的諸多的問題。通過計算機技術與軟件系統，同相關的硬件相結合，形成了一個類似于柴油機的運行系統，可以說，虛擬技術的出現是傳統儀器的一個大變革。其中涉及到四個階段，首先是模擬表盤，通過表盤的顯示將相關的運行數據信息表示出來，從而達到對柴油機進行調控的目的。在第二個階段當中，主要涉及到分立的儀器，以電子晶體管為基礎的電路系統。最后發展到數字化儀器，通過數字集成電路將測試的結果表達出來，尤其是這種數字的表現形式簡單而明確，能夠在短時間內快速的將檢測結果表示出來。第四階段是智能儀器階段，也是最新的發展階段，這一階段可以通過微型的儀器進行信號的輸入與信息的輸出，通過內部搭載的軟件進行運行。相比于之前幾個階段，這一階段具備幾個十分明顯的特點。首先便是精密度高，且操作難度大大降低，使用操作手段更為直觀。并且，它的運用范圍較為廣泛。

2.2 瞬時轉速測試系統

瞬時轉速測試是柴油機測試當中的一個重要部分。因為柴油機為排放較多的污染物，如果不進行有效的控制，對周邊環境會造成難以逆轉的影響。而通過瞬時轉速的檢測進行及時的調整，以達到減少污染物的排放，改善周邊環境的目的。所謂的瞬時速度就是對柴油機內部的每個齒的平均速度進行測定，這一過程常規的測試手段很難達到相應的目的。隨著科技的發展，光電技術的采用以及磁電傳感器的使用能夠快速簡便的進行測定。在瞬時轉速測定系統當中，涉及到柴油機自身，磁電傳感器，數據采集部件，電子計算機等部分。它們之間相互協作，進行信息的傳輸與調整，達到測試出瞬時轉速的目的。

2.3 柴油電子控制系統響應實驗

在柴油電子控制系統響應實驗當中，將電子調速器安裝在真實的柴油機當中能夠得到更為精準的數據，也方便于對真實的柴油機進行調整。但是，在某些條件不充足的情況下，可能難以將電子調速器安裝在真實的柴油機當中，這時就需要采用相似性原理，進行模擬實驗臺的設計，在實驗臺上進行模擬實驗，通過模擬實驗的數據結果來反映出真實的柴油機數據結果，這一方法對于柴油機電子調控系統的開發來說也是十分重要的，并且成本相比較于使用真實的柴油機來說更低。

結束語

隨著科學技術的不斷發展，柴油機也在不斷的進步。因此，本文對柴油機電子控制系統的發展進行分析，首先分析了柴油機電子控制系統的發展與硬件電路組成，包括電子調速器的意義與發展，系統控制電路的設計與計算以及控制系統總電路分析，隨后對電子調速器實驗的結果進行分析，涉及到虛擬儀器技術，瞬時轉速測試系統以及柴油電子控制系統響應實驗，從而促進我國柴油機事業的發展。

參考文獻

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