柴油機新型燃油分配泵結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書畢業(yè)論文.doc

遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）11緒言柴油機自問世以來，就以其高效、節(jié)能等優(yōu)點而在車用動力中占有非常重要的地位。特別是近些年來，柴油機的應(yīng)用有逐漸擴大的趨勢。這主要是因為，世界性能源危機及汽車污染的日益嚴重，人們對發(fā)動機的節(jié)能和排放提出了更高的要求。柴油機與汽油機相比，在節(jié)油和HC、CO、2CO排放方面都具有明顯的優(yōu)勢。因此，目前美國、日本、歐洲等發(fā)達國家在中重型載重汽車中已全部柴油機化，而且近年來在輕型車和轎車上的應(yīng)用上也呈逐年遞增的趨勢。1988年歐洲柴油機轎車的銷售量占轎車銷售總量的15，到1998年已經(jīng)上升到25，2003年已經(jīng)超過32，專家預(yù)測到2012年將超過50。因此說，未來汽車的發(fā)展呈柴油機化的趨勢日趨明朗。但是，柴油機也有許多自身的弱點在制約著它進一步的發(fā)展，除了比質(zhì)量大，成本和價格高，噪聲和振動大外，其有害排放物xNO和微粒的排放也居高不下，特別是隨著近年來世界范圍內(nèi)的排放法規(guī)逐年嚴格，這一問題更顯突出。柴油機的主要有害排放物HC、CO的排放量相對較少，一般來說不用刻意控制就都會滿足現(xiàn)有的法規(guī)，但柴油機最大的排放難題來自xNO和微粒，而且它們的特殊折中問題給整體降低柴油機的排放帶來了難度。如何兼顧燃油經(jīng)濟性，同時降低xNO和微粒，以滿足日益嚴格的排放法規(guī)要求，已經(jīng)是關(guān)系到未來柴油機發(fā)展的關(guān)鍵問題。因此，開發(fā)新技術(shù)、新手段，深入解決柴油機排放問題，是近期柴油機領(lǐng)域的主要工作。1.1降低柴油機排放的途徑和方法汽車排放法規(guī)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，形成了以歐、美、日為主的三大汽車排放體系。排放法規(guī)的制定主要是依據(jù)汽車排放控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及潛力，同時，汽車排放法規(guī)的實施，又促進了相應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。柴油機燃燒過程的好壞和整機性能的優(yōu)劣，主要決定于噴油系統(tǒng)、進氣系統(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。實踐證明，在直接影響發(fā)動機性能的燃燒過程中，燃油的霧化擴散、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)劣將決定柴油機整機的性能。作為保障高壓噴油的核心部件，傳統(tǒng)的機械式燃油噴射系統(tǒng)存在著嚴重的缺陷和不足：噴油泵的脈動式供油方式導(dǎo)致進一步提高柴油噴射壓力受到限制；復(fù)雜的機械式調(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，這些都會造成動力性和經(jīng)濟性下李勝超：柴油機新型燃油分配泵結(jié)構(gòu)設(shè)計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現(xiàn)了噴油、調(diào)速和正時的最優(yōu)控制，進而改善了混合氣的形成和燃燒，提高了發(fā)動機的經(jīng)濟性、動力性和排放性。柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)取代機械式供油系統(tǒng)已呈必然趨勢。1.2國外電控分配泵的發(fā)展現(xiàn)狀國外對柴油機電控噴油泵的研究始于20世紀70年代。1967年，德國Bosch公司開始批量生產(chǎn)用進氣管絕對壓力控制空燃比的DJetronic模擬式電子控制汽油噴射系統(tǒng)，裝備在大眾汽車公司生產(chǎn)的VW21600型轎車上，開創(chuàng)了汽油噴射系統(tǒng)電子控制新時代。在短短的20年內(nèi)，汽油機電控技術(shù)已相當成熟。柴油機電子控制的研究比汽油機晚20年的時間,但是汽油機電控技術(shù)促進了柴油機電控技術(shù)的發(fā)展，從上世紀80年代開始，柴油機的電控技術(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)裝車使用，較成熟的電控燃油噴射產(chǎn)品在國外車用柴油機中得到了廣泛應(yīng)用。僅1993年統(tǒng)計，德國Bosch公司的電控分配泵和電控直列泵在市場上已超25萬臺，美國底特律柴油機公司DDEC電控泵噴嘴系統(tǒng)已有10萬多臺投放市場，日本的Zexel公司可變預(yù)行程的TICS直列泵已達2萬多臺，其中絕大部分是電控的。柴油機電控分配泵發(fā)展至今已先后推出了三代產(chǎn)品，即位置控制式、時間控制式和壓力時間式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)速器來代替原有的機械式調(diào)速器，對齒條或滑套位置予以控制，從而對油量進行調(diào)節(jié)，并通過電控液壓提前器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械或液壓式提前器來實現(xiàn)噴油正時的控制，提高控制精度和響應(yīng)速度，是電控柴油機開發(fā)的早期產(chǎn)品。位置式電控系統(tǒng)無須對柴油機的結(jié)構(gòu)進行改動，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有機型進行技術(shù)改造，在分配泵和直列泵上都可以實現(xiàn)。其缺點是因為采用模擬量進行控制，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。第二代時間控制式電控噴油系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的噴油機構(gòu)，采用高速強力電磁閥直接控制高壓燃油的通斷，高速電磁閥的開啟和關(guān)閉時間決定噴油量的大小和噴油時刻。時間控制式電控系統(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)的機械分配泵、單體泵、泵噴嘴等基礎(chǔ)上都可以實現(xiàn)時間式控制系統(tǒng)。遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）3第三代電控噴油系統(tǒng)是時間壓力式控制系統(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，通過連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力來控制噴射壓力，利用電磁閥控制噴射過程，噴油量的大小由噴油時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，實現(xiàn)了噴油系統(tǒng)的全電子控制，目前已成為柴油機電控噴油系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要課題與發(fā)展趨勢2。1.3國內(nèi)電控分配泵的現(xiàn)狀及研究的意義我國的柴油機電控技術(shù)起步較晚，自20世紀80年代中期以后，許多科研單位和院校相繼開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，國內(nèi)進行了較多的研究，如：長春汽車研究所對直列泵的可變預(yù)行程控制進行了研究，實現(xiàn)了對CA6110系列柴油機的調(diào)速控制；北京理工大學用電磁閥通過液壓伺服機構(gòu)來驅(qū)動齒條實現(xiàn)了直列泵的噴油量控制，并對樣機進行過試驗；東汽公司在CUMMINS6BT上進行的基于調(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。在時間控制系統(tǒng)方面，黃家裕等人開發(fā)的節(jié)流式噴油器，是我國最早研制的時間控制式電控系統(tǒng)，并進行了試驗；清華大學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和噴油量，從而實現(xiàn)了對柴油機噴油正時、噴油量、噴油速率和噴油壓力的優(yōu)化控制。在共軌方面，我國許多單位近年來也進行了研究并取得了一定成就：天津大學的中壓共軌式系統(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，實現(xiàn)了預(yù)噴射和快速停油功能；無錫油泵油嘴研究所針對6110型柴油機開發(fā)了中壓共軌畜壓式噴油系統(tǒng)；上海交通大學的共軌系統(tǒng)應(yīng)用在玉柴6112柴油機上也取得了不錯的效果；大連理工大學、貴州柴油機廠以及山東工業(yè)大學也做了相應(yīng)的工作。我們應(yīng)該同時看到，我國的柴油機電控噴射系統(tǒng)還遠沒有達到產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化的水平，距離國外的先進水平和技術(shù)還很遠，我們應(yīng)該借鑒國外先進的技術(shù)，從實際出發(fā)，逐步發(fā)展，提高柴油機產(chǎn)品的國際競爭力。隨著用于輕型車、轎車的小型高速柴油機的發(fā)展,與之相適應(yīng)的分配泵得以迅速發(fā)展起來,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用李勝超：柴油機新型燃油分配泵結(jié)構(gòu)設(shè)計4柴油機配套噴油泵市場的絕對優(yōu)勢。目前,國內(nèi)采用高速柴油機的輕型車發(fā)展迅速,對VE分配泵有著迫切的需求。為了滿足高速柴油機的性能需要,提高分配泵的性能已成為廠家所追求的主要目標。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)各種需要進行噴油量和噴油定時的控制,這樣可