在传统概念中，柴油机依靠自身压缩、点火、燃烧而做功。对于一台性能优良的柴油机来说，其基本标志就是油耗低，具有良好的可靠性和耐久性，而与电气系统没有多大关系。但是，随着时代的发展，对柴油机的噪声、排放和提高性能的要求愈来愈高，将电子技术应用于柴油机，以求满足上述时代的要求已成必由之路。
在柴油机燃油系统电子化的道路上，与汽油机相比有着很大的差异，在汽油机中采用喷油器代替化油器，导致燃油系统巨大的变化，这个转型比较顺利，所以时间也比较短。但在柴油机中要求高精度地控制高压燃油喷射是非常困难的，而且由于传统的机械式柴油机燃油喷射系统具有非常优越的控制性能，所以，像汽油机那样在柴油机中采用电子控制喷射系统的发展直到20世纪90年代才到来。
1.采用模拟电路控制的燃油系统
最初投入使用的柴油机电子控制系统始于20世纪70年代。采用模拟电子控制回路，传感器和执行器代替控制喷油量的调速器，如图1-7所示，该系统是为特殊用途的柴油机设计的。例如消防汽车的送水控制、固定发电用柴油机的控制等。采用电子控制系统代替机械式调速器控制机构可以达到更加精密地控制柴油机的转速。
图1-7 模拟式电子调速器框图
模拟伺服式控制系统的基本构成：采用电磁执行器控制喷油泵的调节齿杆，由传感器检出调节齿杆的位移，通过反馈系统把调节齿杆的位移当作目标喷油量进行控制。在电子回路中，作为控制发动机的基本信号有油门位置（输入目标控制转速）和实际发动机转速，电子调速器的执行机构如图1-8所示。
根据目标控制特性由电子控制回路计算出调节齿杆的目标位移，输入了目标齿杆位移电压的电子伺服机构可以将调节齿杆的位移精确地控制在目标位置上，从而可以得到目标转速特性。但是，即使采用复杂的模拟回路想要得到理想的控制特性也绝非易事，设计的自由度也有一定的局限性。
2.计算机控制的燃油系统
进入20世纪80年代以后，微型计算机被应用到各种各样的控制机构中，柴油机的控制技术也迎来了它的革命性新时代。
通过编写软件可以实现上述各种控制功能，因此，采用微型计算机代替模拟控制电路，使模拟电路中设计自由度低的问题大大改善。采用计算机的柴油机电子控制系统已经可以圆满解决20世纪80年代提出的噪声和排气净化的要求。
图1-9是柴油机采用计算机电控燃油系统的构成框图，图1-10是采用计算机控制的电子调速器的执行机构。
采用伺服机构控制齿杆的模拟控制电路与计算机控制系统的基本构成没有太大的不同，但是，利用计算机的软件可以对目标伺服位置进行非常精确细致的计算处理，使当时不可能实现的精确控制特性变成实用化的产品。图1-11是计算机控制的燃油系统的演算框图。
计算机控制的燃油系统的演算原理的核心是两大部分：计算软件和数据MAP。
图1-8 电子调速器的执行机构
图1-9 计算机控制的电子调速器系统框图
图1-10 计算机控制的电子调速器执行机构
所谓数据MAP就是将控制特性用适当的数组记录下来，并预先存储在计算机的存储器内，根据油门开度和发动机转速从MAP数组中计算出目标位置。也就是说使发动机性能能够达到最佳的调速器特性曲线图预先输入到计算机的存储器中。
计算机的存储容量是有限制的，所以，不能无限制地将特性数据输入到计算机中，只能将具有代表性的特征点的数据输入到计算机的存储器内，对于数据和数据之间的工况，采用内插法计算求取。也就是说，采用折线近似地代替复杂的调速器特性曲线。
顺便说明一下，上述的数据MAP法在现在最新的喷油控制系统中也在使用，几乎没有什么变化，这是一种最基本的，也是最有效的技术方法。
3.喷油定时的电子控制
为了做到最佳控制发动机的噪声和排放，必须根据发动机的实际运行工况控制喷油定时。
在柴油机的机械式燃油系统中，利用机械式或液压式提前器使发动机的驱动轴和喷油泵的凸轮轴之间产生相位差，从而控制喷油定时。
在机械式提前器中，主要是利用飞块的离心力控制喷油定时。所以，喷油定时只是根据转速的变化而改变，与其他参数无关。与电子调速器的控制功能相比，电子控制喷油定时系统的自由度大大提高了。也就是说，利用电子、液压伺服机构代替机械系统中的飞块，通过计算机的计算结果控制喷油定时，则可以使发动机的排放、噪声达到最佳化。
图1-12是电子提前器的系统框图，图1-13是电子提前器执行机构的结构图。该系统的动作原理如下：由传感器检测出发动机转速和喷油泵调节齿杆的位移。根据当时的状态，从数据MAP中求出目标提前器相位，通过液压回路送来的油压使提前器活塞动作，经过大凸轮的偏心凸轮的传递，使喷油泵的凸轮轴产生相应的提前角，电子提前器可以得到比较理想的喷油定时控制特性。如果将冷却液温度等其他环境条件作为初始条件输入，则可以进一步提高喷油定时的控制精度。
4.综合电子控制系统(www.xing528.com)
在分别实现了喷油量和喷油定时的电子控制之后，当然就会考虑到用一个电子控制系统同时控制两个参数。
图1-14正是基于上述考虑而设计的综合电子控制系统的框图，作为其中一例的电控分配泵的结构，如图1-15所示。
图1-11 调速器控制的演算原理图
图1-12 电子提前器系统框图
图1-13 电子提前器执行机构图
图1-14 综合电子控制系统的系统框图
图1-15 综合电子控制系统的喷油泵
该综合电控系统中，不仅传感器和电子回路共用化，而且将调速器控制和喷油定时控制有机地结合起来，控制精度更高、控制自由度更大。
根据油门开度和发动机转速确定最佳喷油量的同时，还考虑到喷油量和冷却液温度、转速等参数的相互关系，然后计算出使排放值达到最好的喷油定时，并加以控制。
再进一步，在该系统中还可以加上EGR、增压器等附加装置的控制、怠速工况的定速控制、自动巡航控制等附加功能，逐步发展成发动机综合控制系统。
5.电磁阀控制燃油系统
上述介绍的电子控制式燃油系统应该称之为早期的电控燃油系统。基本特点是通过电子伺服机构对调节齿杆或调速器滑套进行位置控制。该类系统的主要组成是电磁阀式执行器、位置传感器和伺服回路，相对来说结构是比较复杂的。
为此，电子技术又向前发展了一步，采用更加简单的机构——电磁阀控制燃油系统。正如大家所知，所谓电磁阀就是根据电流的通电或不通电使油压回路接通或切断，其原理是非常简单的。将电磁阀的基本功能应用于燃油压送回路，则计算机就可以直接控制燃油喷射。也就是说，柱塞升起，当关闭进油孔时，压油开始；在进油孔打开时，压油结束。因此，电磁阀完全可以用来控制喷油量和喷油定时。但是，柴油机的喷油压力从几兆帕到200MPa左右，若要采用电磁阀直接接通/断开这样高的压力，则要求电磁阀具有足够大的控制作用力，在控制喷油量和喷油定时的精度方面，则要求电磁阀具有几个微秒的响应特性。在20世纪80年代，将该原理用于分配泵控制，开发了高速电磁阀及其电子控制回路。但是，并没有达到采用电磁阀完全同时控制喷油量和喷油定时的目的。
图1-16 时间控制式分配泵结构图
在电控分配泵产品中，喷油定时的控制部分采用传统的油压伺服机构，电磁阀开启只控制喷油结束（即电磁阀开启，表示喷油结束），从而控制喷油量，如图1-16所示。
对于电磁阀，切断电流时的响应是非常快的，利用这一特性，在压油开始前油压比较低的时候，使阀开启，柱塞升起的过程之中对燃油加压，当达到目标喷油量时切断电流，使阀打开。在这个过程中，实质是将控制滑套所担当的作用置换成电磁阀。在这种方法中，对电磁阀性能的要求并不高。
在该系统中有这样一个特点：计算机控制的对象只是接通/断开电磁阀，控制方式从位置控制变成了时间控制。
在计算机中，按照石英振荡器产生的时钟频率作为基本信号，准确地控制定时的时间控制方式比起位置控制方式来要容易得多，从这种意义上来说，计算机控制就是时间控制方式（图1-17）。但是，还不得不注意下述若干问题：电磁阀控制喷油定时必须以凸轮转角为基准进行控制，如果只单纯控制时间，计算机以时钟为基准可以达到的控制精度是10-8s，但是凸轮转角是以发动机转速的函数经计算求得的。因此，必须由传感器检测出基准凸轮位置和转速，由凸轮的基准位置确定电磁阀的接通/断开，即凸轮的角度定时用转速经计算而求得。因此，时间控制系统的特征是：控制精度不仅仅决定于电磁阀的响应特性，而且与基准凸轮位置的检测精度、转速的检测精度和速度、计算机的演算精度和速度等都有很大的关系。
图1-17 时间控制系统的时间控制框图
图1-18 电子控制分配泵系统——位置控制式
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