柴油機(jī)新型燃油分配泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)論文.doc

遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11緒言柴油機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，就以其高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)而在車(chē)用動(dòng)力中占有非常重要的地位。特別是近些年來(lái)，柴油機(jī)的應(yīng)用有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)?，世界性能源危機(jī)及汽車(chē)污染的日益嚴(yán)重，人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能和排放提出了更高的要求。柴油機(jī)與汽油機(jī)相比，在節(jié)油和HC、CO、2CO排放方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，目前美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家在中重型載重汽車(chē)中已全部柴油機(jī)化，而且近年來(lái)在輕型車(chē)和轎車(chē)上的應(yīng)用上也呈逐年遞增的趨勢(shì)。1988年歐洲柴油機(jī)轎車(chē)的銷(xiāo)售量占轎車(chē)銷(xiāo)售總量的15，到1998年已經(jīng)上升到25，2003年已經(jīng)超過(guò)32，專(zhuān)家預(yù)測(cè)到2012年將超過(guò)50。因此說(shuō)，未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展呈柴油機(jī)化的趨勢(shì)日趨明朗。但是，柴油機(jī)也有許多自身的弱點(diǎn)在制約著它進(jìn)一步的發(fā)展，除了比質(zhì)量大，成本和價(jià)格高，噪聲和振動(dòng)大外，其有害排放物xNO和微粒的排放也居高不下，特別是隨著近年來(lái)世界范圍內(nèi)的排放法規(guī)逐年嚴(yán)格，這一問(wèn)題更顯突出。柴油機(jī)的主要有害排放物HC、CO的排放量相對(duì)較少，一般來(lái)說(shuō)不用刻意控制就都會(huì)滿足現(xiàn)有的法規(guī)，但柴油機(jī)最大的排放難題來(lái)自xNO和微粒，而且它們的特殊折中問(wèn)題給整體降低柴油機(jī)的排放帶來(lái)了難度。如何兼顧燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低xNO和微粒，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)要求，已經(jīng)是關(guān)系到未來(lái)柴油機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新手段，深入解決柴油機(jī)排放問(wèn)題，是近期柴油機(jī)領(lǐng)域的主要工作。1.1降低柴油機(jī)排放的途徑和方法汽車(chē)排放法規(guī)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，形成了以歐、美、日為主的三大汽車(chē)排放體系。排放法規(guī)的制定主要是依據(jù)汽車(chē)排放控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及潛力，同時(shí)，汽車(chē)排放法規(guī)的實(shí)施，又促進(jìn)了相應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。柴油機(jī)燃燒過(guò)程的好壞和整機(jī)性能的優(yōu)劣，主要決定于噴油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和燃燒室結(jié)構(gòu)三者之間的匹配。其中，噴油系統(tǒng)是最重要的因素。實(shí)踐證明，在直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的燃燒過(guò)程中，燃油的霧化擴(kuò)散、油氣混合、著火燃燒放熱、碳煙和廢氣有害成分的形成以及振動(dòng)和噪聲等等都與噴油系統(tǒng)密切相關(guān)，噴油系統(tǒng)的優(yōu)劣將決定柴油機(jī)整機(jī)的性能。作為保障高壓噴油的核心部件，傳統(tǒng)的機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)存在著嚴(yán)重的缺陷和不足：噴油泵的脈動(dòng)式供油方式導(dǎo)致進(jìn)一步提高柴油噴射壓力受到限制；復(fù)雜的機(jī)械式調(diào)速器和供油提前裝置使油量調(diào)節(jié)受到影響，提前供油受到限制，這些都會(huì)造成動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性下李勝超：柴油機(jī)新型燃油分配泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2降以及排放、噪聲和耐久性受到影響。電控噴油泵的提出實(shí)現(xiàn)了噴油、調(diào)速和正時(shí)的最優(yōu)控制，進(jìn)而改善了混合氣的形成和燃燒，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性。柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)取代機(jī)械式供油系統(tǒng)已呈必然趨勢(shì)。1.2國(guó)外電控分配泵的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)柴油機(jī)電控噴油泵的研究始于20世紀(jì)70年代。1967年，德國(guó)Bosch公司開(kāi)始批量生產(chǎn)用進(jìn)氣管絕對(duì)壓力控制空燃比的DJetronic模擬式電子控制汽油噴射系統(tǒng)，裝備在大眾汽車(chē)公司生產(chǎn)的VW21600型轎車(chē)上，開(kāi)創(chuàng)了汽油噴射系統(tǒng)電子控制新時(shí)代。在短短的20年內(nèi)，汽油機(jī)電控技術(shù)已相當(dāng)成熟。柴油機(jī)電子控制的研究比汽油機(jī)晚20年的時(shí)間,但是汽油機(jī)電控技術(shù)促進(jìn)了柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展，從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，柴油機(jī)的電控技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前已有多種形式的電控柴油噴射系統(tǒng)裝車(chē)使用，較成熟的電控燃油噴射產(chǎn)品在國(guó)外車(chē)用柴油機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。僅1993年統(tǒng)計(jì)，德國(guó)Bosch公司的電控分配泵和電控直列泵在市場(chǎng)上已超25萬(wàn)臺(tái)，美國(guó)底特律柴油機(jī)公司DDEC電控泵噴嘴系統(tǒng)已有10萬(wàn)多臺(tái)投放市場(chǎng)，日本的Zexel公司可變預(yù)行程的TICS直列泵已達(dá)2萬(wàn)多臺(tái)，其中絕大部分是電控的。柴油機(jī)電控分配泵發(fā)展至今已先后推出了三代產(chǎn)品，即位置控制式、時(shí)間控制式和壓力時(shí)間式1。第一代位置控制式電控分配泵在不改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用電控調(diào)速器來(lái)代替原有的機(jī)械式調(diào)速器，對(duì)齒條或滑套位置予以控制，從而對(duì)油量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過(guò)電控液壓提前器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械或液壓式提前器來(lái)實(shí)現(xiàn)噴油正時(shí)的控制，提高控制精度和響應(yīng)速度，是電控柴油機(jī)開(kāi)發(fā)的早期產(chǎn)品。位置式電控系統(tǒng)無(wú)須對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，生產(chǎn)繼承性好，便于對(duì)現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行技術(shù)改造，在分配泵和直列泵上都可以實(shí)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是因?yàn)椴捎媚M量進(jìn)行控制，頻率響應(yīng)慢，控制自由度小，精度差，而且噴油率和噴油壓力難于控制，也不能改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)所固有的噴射特性。第二代時(shí)間控制式電控噴油系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的噴油機(jī)構(gòu)，采用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥直接控制高壓燃油的通斷，高速電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間決定噴油量的大小和噴油時(shí)刻。時(shí)間控制式電控系統(tǒng)采用數(shù)字量控制，具有一定的噴油率控制能力。但由于仍沿用脈沖高壓供油原理，噴油壓力難以控制。同時(shí)要求高速電磁閥有良好的響應(yīng)和可靠性，制造難度大。在傳統(tǒng)的機(jī)械分配泵、單體泵、泵噴嘴等基礎(chǔ)上都可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間式控制系統(tǒng)。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3第三代電控噴油系統(tǒng)是時(shí)間壓力式控制系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，不再采用柱塞泵脈動(dòng)供油原理，而是利用高壓共軌或共軌蓄壓和液力增壓形式獲得高壓，通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來(lái)控制噴射壓力，利用電磁閥控制噴射過(guò)程，噴油量的大小由噴油時(shí)間和共軌壓力共同決定。由于共軌式噴油系統(tǒng)噴射壓力不受柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油量的影響，而且噴油量、噴油壓力、噴油速率都可以由ECU靈活控制，從而將高壓噴射與電子控制完美的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了噴油系統(tǒng)的全電子控制，目前已成為柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要課題與發(fā)展趨勢(shì)2。1.3國(guó)內(nèi)電控分配泵的現(xiàn)狀及研究的意義我國(guó)的柴油機(jī)電控技術(shù)起步較晚，自20世紀(jì)80年代中期以后，許多科研單位和院校相繼開(kāi)展了這方面的研究工作，并取得了一定成果：在位置控制系統(tǒng)方面，國(guó)內(nèi)進(jìn)行了較多的研究，如：長(zhǎng)春汽車(chē)研究所對(duì)直列泵的可變預(yù)行程控制進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CA6110系列柴油機(jī)的調(diào)速控制；北京理工大學(xué)用電磁閥通過(guò)液壓伺服機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)了直列泵的噴油量控制，并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)；東汽公司在CUMMINS6BT上進(jìn)行的基于調(diào)節(jié)齒桿位置控制油量的調(diào)速器系統(tǒng)也取得了一定成效。在時(shí)間控制系統(tǒng)方面，黃家裕等人開(kāi)發(fā)的節(jié)流式噴油器，是我國(guó)最早研制的時(shí)間控制式電控系統(tǒng)，并進(jìn)行了試驗(yàn)；清華大學(xué)研制的電控直列泵管閥嘴噴油系統(tǒng)，采用自主研發(fā)的高速電磁閥放置在油路上控制噴油正時(shí)和噴油量，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)柴油機(jī)噴油正時(shí)、噴油量、噴油速率和噴油壓力的優(yōu)化控制。在共軌方面，我國(guó)許多單位近年來(lái)也進(jìn)行了研究并取得了一定成就：天津大學(xué)的中壓共軌式系統(tǒng)，采用雙蓄壓室和噴油規(guī)律控制閥的電液控制共軌式單體噴油器，實(shí)現(xiàn)了預(yù)噴射和快速停油功能；無(wú)錫油泵油嘴研究所針對(duì)6110型柴油機(jī)開(kāi)發(fā)了中壓共軌畜壓式噴油系統(tǒng)；上海交通大學(xué)的共軌系統(tǒng)應(yīng)用在玉柴6112柴油機(jī)上也取得了不錯(cuò)的效果；大連理工大學(xué)、貴州柴油機(jī)廠以及山東工業(yè)大學(xué)也做了相應(yīng)的工作。我們應(yīng)該同時(shí)看到，我國(guó)的柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化的水平，距離國(guó)外的先進(jìn)水平和技術(shù)還很遠(yuǎn)，我們應(yīng)該借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，從實(shí)際出發(fā)，逐步發(fā)展，提高柴油機(jī)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。隨著用于輕型車(chē)、轎車(chē)的小型高速柴油機(jī)的發(fā)展,與之相適應(yīng)的分配泵得以迅速發(fā)展起來(lái),其中以單柱塞式的VE型分配泵的應(yīng)用最為廣泛。VE型分配泵已占有小型高速車(chē)用李勝超：柴油機(jī)新型燃油分配泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4柴油機(jī)配套噴油泵市場(chǎng)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。目前,國(guó)內(nèi)采用高速柴油機(jī)的輕型車(chē)發(fā)展迅速,對(duì)VE分配泵有著迫切的需求。為了滿足高速柴油機(jī)的性能需要,提高分配泵的性能已成為廠家所追求的主要目標(biāo)。采用電控技術(shù)是提高分配泵性能的有效措施。在電控系統(tǒng)中,噴油量和噴油定時(shí)的綜合優(yōu)化控制可以有效地改善排放。采用電控可根據(jù)各種需要進(jìn)行噴油量和噴油定時(shí)的控制,這樣可