柴油机作为一种热效率最高的动力机械广泛应用于交通运输、农业机械、工程机械等领域中并取得了显著的社会效益。然而柴油机在给人类带来便利的同时，其微粒（PM）排放高、工作噪声大的缺点也给生态环境带来了巨大的压力。为了控制柴油机排放，提高柴油机性能，各种技术措施相继获得了深入地研究和应用，其中，增压尤其是废气涡轮增压在提高进气压力、改善燃烧过程、降低有害物排放和噪声等方面效果显著，因而成为车用柴油机性能优化的一个重要手段。但是废气涡轮增压由于采用固定的涡轮截面以及增压器的延迟特性会产生低速动力性不足和加速冒烟现象，而可变截面涡轮增压器（VGT）由于在全工况范围内能够很好地与柴油机相匹配，目前已成为重型车用柴油机广泛研究的技术措施之一。可变喷嘴涡轮增压器（VNT）作为VGT的一种主要型式是通过改变喷嘴环流通截面积的大小而实现增压器与柴油机的匹配。VNT实现“可变”的关键在于如何实现对执行器的精确控制。近年来，随着电子技术的发展，VNT电控系统以其控制精度高、反应灵敏等优点而成为研究的重点。国外开发的电控系统一般成本较高，整体结构较复杂，而国内在该方面的研究则相对较少，可供借鉴的经验也不多。本文在大柴CA6DE1-21K增压中冷柴油机匹配霍尼韦尔GT35V增压器的研究条件下，开发了一套VNT喷嘴截面积开度电子控制系统，并完成了电控系统的硬件和控制软件设计，最后在发动机台架上进行了试验研究。VNT电控系统的硬件组成包括信号采集、电控单元（ECU）和执行机构三部分。其中，信号的采集由霍尔式转速传感器和可变电阻式油门位置传感器实现；MCS-51系列单片机及其外围扩展电路作为电控单元的主体；执行机构的核心部件是步进电机，此外还有传动装置（三级塔轮式减速器）、连接装置（平面四连杆结构）及反馈装置（滑线变阻器）。该VNT电控系统具有结构简单、制造成本低、安装、拆卸及维修方便等优点，易于实现批量生产。考虑到控制系统结构的简化及控制的可靠性，电控系统的控制策略确定为以柴油机转速、油门位置及油门变化率作为输入参数，同时以步进电机实际运行位置作为反馈参数的开环控制方式。采用MCS-51单片机语言对控制软件进行了编制，软件总体上分为前处理和工作循环两部分并采用模块化的结构，主要功能模块包括执行机构复位、起动工况控制、停机和超速工况控制、稳态和瞬<WP=70>态工况控制、控制MAP查取及步进电机驱动等。在软件设计过程中采用了诸如提高执行机构（步进电机）的响应频率、减少控制系统等待的时间、位置反馈控制等措施以提高对VNT电控系统的优化控制。在进行VNT电控系统设计之前，采用自行设计的稳压控制系统对匹配有气动执行机构GT35V增压器的CA6DE1-21K柴油机进行了稳态工况控制MAP制取试验，得出了气动控制MAP，在电控系统硬件设计完成后又根据执行机构各部件之间的结构关系将其转化为相应的电控MAP。电控MAP的主要特征为：随着发动机转速的增加，VNT喷嘴开度逐渐增大，在发动机接近全负荷工况点时，VNT喷嘴开度相对于中小负荷有所增大。自主开发了GT35V可变喷嘴增压器的电控系统并在在CA6DE1-21K柴油机上进行了试验研究。性能试验结果表明：在对柴油机成本影响很小的前提下，可以在非增压中冷柴油机上实现电控VNT系统；以步进电机为核心部件的电控系统执行机构具有定位精度高、驱动力矩大、控制响应迅速、有较强的抗振、耐热等特点；相对于采用TBP4增压器的原机，装配电控VNT后发动机的NOX排放得到了大幅度降低， 燃油经济性与PM排放与原机相当，虽然CO、HC排放相对恶化，但仍然满足欧Ⅱ排放法规；在低速及高速区域发动机的动力性有所下降，在标定转矩点附近动力性获得一定程度提高。造成低速动力性下降的原因主要是因为燃油供给系的不匹配。