某型電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性分析【LB4】

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述 設(shè)計(jì) (論文)題目 某型電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性 分析 作者所在系別 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 B13142 作 者 姓 名 饒欽 作 者 學(xué) 號 20124014138 指導(dǎo)教師姓名 臧繼嵩 指導(dǎo)教師職稱 講師 完 成 時(shí) 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制  說 明 1．根據(jù)學(xué)?！懂厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作暫行規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述。文獻(xiàn)綜述作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2．文獻(xiàn)綜述應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成，由指導(dǎo)教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻(xiàn)綜述各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學(xué)生撰寫文獻(xiàn)綜述，閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在10篇以上（土建類專業(yè)文獻(xiàn)篇數(shù)可酌減），其中外文資料應(yīng)占一定比例。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。 5．文獻(xiàn)綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)撰寫規(guī)范的要求，字?jǐn)?shù)在2000字左右。文獻(xiàn)綜述應(yīng)與開題報(bào)告同時(shí)提交。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）文 獻(xiàn) 綜 述 某型電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性分析 摘要：本文首先闡述柴油機(jī)電控噴油技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展的背景和現(xiàn)狀，接著介紹柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的基本組成和控制原理，簡要介 紹了其分類。根據(jù)柴油機(jī)電控系統(tǒng)的組成和控制原理以及國內(nèi)外現(xiàn)狀，針對國內(nèi)外現(xiàn)有柴油機(jī)電控技術(shù)存在的幾個(gè)問題，探討將來柴油機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展方向和前景。并綜合得出未來最具前景的系統(tǒng)為電控高壓共軌式噴油系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；電控系統(tǒng)；噴油技術(shù)；發(fā)展動(dòng)向和前景。 Abstract:?This?paper?introduces?the?development?background?of?diesel?injection?technology?at?home?and?abroad,?electroniccontrol?principle?of?the?diesel?injection?system,?and?it’s?classification?at?first.?According?to?the?system?of?diesel?enginesand?electronic?control?principle,?with?the?status?in?diesel?engines?at?home?and?abroad,?the?problems?of?existing?technicalon?electronic?control.?Then?discusses?the?future?development?direction?in?diesel?engines?electronic?control?technologyand?prospect.? Key?words:?Diesel?engine;?control?system;?spray?technology;?prospects?of?development?trends 1、引言 車用的柴油機(jī)自1897年第一臺產(chǎn)生以來，由于它的高效、節(jié)能等性能在汽車動(dòng)力中受到高度重視，特別在近現(xiàn)代，柴油機(jī)的應(yīng)用趨勢在逐漸擴(kuò)大，由于車用發(fā)動(dòng)機(jī)對能源消耗較大，對環(huán)境污染特別嚴(yán)重，所以對該項(xiàng)污染問題不能忽視，全世界的能源枯竭和所以人們對發(fā)動(dòng)機(jī)汽車尾氣對世界的污染日益嚴(yán)重，所以全世界人類在對節(jié)約能源和汽車尾氣排放上有了更高的規(guī)定。所以目前在考慮燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)降低車用機(jī)排放，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)要求，已經(jīng)是關(guān)系未來柴油機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵問題。所以近期柴油機(jī)領(lǐng)域的主要工作主要為開發(fā)新技術(shù)，大力解決柴油機(jī)排放問題，可以說將來 車用柴油機(jī)車的關(guān)鍵技術(shù)就是柴油機(jī)及其電控燃油噴射系統(tǒng)的研究1。只要控制了燃油噴射系統(tǒng)即可主導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)甚至汽車的市場?，F(xiàn)在國外如歐美市場電子控制高壓燃油噴射技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，在所有滿足歐Ⅲ及其將來的排放法規(guī)要求的車用柴油機(jī)已經(jīng)全部采用電子控制燃油噴射系統(tǒng)，所以說柴油機(jī)電控噴油技術(shù)是未來柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 ２、國內(nèi)外電控柴油機(jī)發(fā)展背景和現(xiàn)狀 ２．１??國外 柴油機(jī)的發(fā)展已有一百年多的歷史，其技術(shù)發(fā)展可分為三個(gè)階段。第一階段：20世紀(jì)20年代中期以德國Bosch公司為代表的機(jī)械式噴油系統(tǒng)代替了蓄壓式供油系統(tǒng)，這樣柴油機(jī)在車輛上的應(yīng)用就產(chǎn)生了。第二階段：50年代初廢氣渦輪增壓技術(shù)，奠定了它在該行業(yè)中的動(dòng)力裝置的基礎(chǔ)。第三個(gè)階段：80年代至今，現(xiàn)代微機(jī)作為電控單元的電控技術(shù)在柴油機(jī)上的應(yīng)用，就有了現(xiàn)代先進(jìn)汽車柴油機(jī)電控系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，使柴油機(jī)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放及噪聲指標(biāo)等具有了強(qiáng)有力的競爭能力，柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展因而進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段。僅1993年統(tǒng)計(jì)，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(jī)公司DDEC電控泵噴嘴系統(tǒng)生產(chǎn)了10萬多臺，還有日本一些公司生產(chǎn)的可變預(yù)行程的TICS直列泵已達(dá)2萬多臺，其中絕大部分是電控的。另外如美國Caterpillar公司、日本Nippon公司、德國Denso公司都進(jìn)行了共軌電控燃油噴射系統(tǒng)研究，并相繼投入到生產(chǎn)中2。到目前為止，各國已研制并生產(chǎn)各種柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)，有力的緩解了當(dāng)前的世界性能源危機(jī)和汽車污染。一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的柴油機(jī)電控技術(shù)水平目前已相當(dāng)發(fā)達(dá)。 目前歐美國家中100％重型車、90％輕型車采用柴油機(jī)，歐洲的柴油轎車在轎車保有量中比例超過40％，新車產(chǎn)量比例超過50％。博世公司對中國市場的保守預(yù)測是，到2015年，柴油車所占比例能達(dá)到25％，而同樣到2015年據(jù)有些文章3介紹在美國輕型車輛和轎車領(lǐng)域，柴油車的市場份額將提高到大約15％。 柴油機(jī)的電子控制技術(shù)大致可分為3個(gè)階段：（1）?20世紀(jì)70年代的初始研發(fā)階段，此時(shí)電控主要用于發(fā)電機(jī)組用柴油機(jī)；（2）?20世紀(jì)80年代為實(shí)用階段，發(fā)展了多種位置控制式和時(shí)間控制式電噴系統(tǒng)，被控量也由原來的一種發(fā)展為多種；（3）?20世紀(jì)90年代至今為成熟階段，功能更為強(qiáng)大的電噴系統(tǒng)可以控制噴油量、噴油正時(shí)、噴油壓力以及噴油率4。 ２．２??國內(nèi) 目前國內(nèi)的柴油機(jī)電控燃油噴射技術(shù)比國外又落后很多，我國汽車工業(yè)與國際水平還存在相當(dāng)大的差距，對電控柴油機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還是不完善。我國的柴油機(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進(jìn)行了該項(xiàng)技術(shù)的研究，并有了一定成果。 在位置控制系統(tǒng)方而，國內(nèi)研究的是比較多的。如長春汽車研究所對直列泵的可變預(yù)行程控制進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了Ca6110系列柴油機(jī)的調(diào)速控制；北京理工大學(xué)用電磁閥通過液壓伺服機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)了直列泵的噴 油量控制；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5。 在開發(fā)高壓共軌系統(tǒng)及其與柴油機(jī)匹配技術(shù)方面目前正處于研制開發(fā)階段，目前主要研究工作是柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)。國內(nèi)這方面研究的重點(diǎn)大學(xué)如吉林工業(yè)大學(xué)等以及長春和無錫的等70個(gè)研究所分別在循環(huán)供（噴）油量和供（噴）正時(shí)的“位置控制”、“時(shí)間控制”和“共軌式系統(tǒng)＂等各個(gè)方面進(jìn)行了開發(fā)和試驗(yàn)研究工作，并取得了顯著成果。 國內(nèi)既積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)又努力自主開發(fā)，04年底威孚集團(tuán)和Bosch公司聯(lián)合組建了博世汽車柴油系統(tǒng)股份有限公司，該公司以Bosch公司技術(shù)為依托在無錫生產(chǎn)高壓共軌系統(tǒng)。Bosch公司滿足歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的高壓共軌系統(tǒng)已投入使用國內(nèi)市場。 國內(nèi)在一些關(guān)鍵技術(shù)問題如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開發(fā)、泄漏問題、各學(xué)科分工合作等還不怎么成熟和完善。目前相關(guān)企業(yè)正在致力于做一些共軌電控及其標(biāo)定系統(tǒng)研制開發(fā)、零部件的優(yōu)化調(diào)整、燃油特性分析和燃油系統(tǒng)的模擬計(jì)算等方面工作 ３、柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)基本原理 ３．１??原理 柴油機(jī)電控機(jī)整個(gè)系統(tǒng)共分為發(fā)動(dòng)機(jī)部分、電控單元（ECU）控制部分和執(zhí)行器三大部分6。1）發(fā)動(dòng)機(jī)部分即系統(tǒng)中的信號的采集和輸入相對應(yīng)的硬件部分。通常有若干個(gè)具有各樣功能的傳感器和信號調(diào)理電路組成，該傳感器主要指柴油機(jī)和共軌組件及相應(yīng)的傳感器等；2）電控單元部分即ECU控制部分為系統(tǒng)的軟件部分，即系統(tǒng)的控制方法和控制策略電控單元，它負(fù)責(zé)對各種傳感器信號進(jìn)行分析處理，通過其內(nèi)算法，向被控單元輸出控制信號；3）執(zhí)行器部分包括測功儀、油耗儀、水溫和機(jī)油溫度調(diào)節(jié)裝置等，它是ECU與柴油機(jī)的接口，接受ECU的信號以改變柴油機(jī)的狀態(tài)7。 其中電子控制單元（ECU）對系統(tǒng)的控制有噴油量控制、噴油定時(shí)控制、共軌壓力控制、目標(biāo)怠速控制、逐缸平衡控制等。這些控制策略一般是在MAP圖原理上的開環(huán)控制，但關(guān)于某些特殊參數(shù)如軌壓、怠速油量的控制一般采用比例積分微分反饋控制。 ３．２??電控柴油機(jī)分類及應(yīng)用現(xiàn)狀 柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)按控制原理可分為位置控制和時(shí)間控制系統(tǒng)兩大類，更細(xì)化的分類法應(yīng)該是位置控制系統(tǒng)（或稱第一代電控噴油系統(tǒng)）、時(shí)間控制系統(tǒng)（或稱第二代）和壓力時(shí)間控制系統(tǒng)（或稱共軌系統(tǒng)、第三代）。位置控制系統(tǒng)包括電控直列泵系統(tǒng)和電控分配泵系統(tǒng)；時(shí)間控制系統(tǒng)包括電控泵－噴嘴系統(tǒng)、電控分配泵系統(tǒng)、電控單體泵或直列泵系統(tǒng)；壓力時(shí)間控制系統(tǒng)包括電控泵－噴嘴系統(tǒng)、電控分配泵系統(tǒng)、電控單體泵或直列泵系統(tǒng)；壓力時(shí)間控制系統(tǒng)（即共軌噴油系統(tǒng)）包括增壓式共軌系統(tǒng)（也可稱為中壓共軌系統(tǒng)）和高壓共軌系統(tǒng)，中壓共軌系統(tǒng)按其產(chǎn)生高壓噴射方式的不同分為蓄壓式電控燃油噴射系統(tǒng)和液力增壓式電控燃油系統(tǒng)8。目前最先進(jìn)的電控燃油噴射系統(tǒng)是電控泵噴嘴系統(tǒng)和共軌式噴油系統(tǒng)9,10。泵噴嘴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，噴油嘴孔徑很小，所以燃油噴射壓力比傳統(tǒng)機(jī)械式噴油系統(tǒng)有較大提高。電控共軌系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行反復(fù)多次的噴射，且可以任意調(diào)節(jié)噴射壓力，可使得發(fā)動(dòng)機(jī)在極為理想的振動(dòng)噪音指標(biāo)可進(jìn)行低速扭矩。上述可知新一代轎車柴油機(jī)均普遍采用該項(xiàng)技術(shù)。目前一些配備電控分配泵的中型車用柴油機(jī)也改用電控共軌系統(tǒng)，如美國康明斯公司的ISB系列柴油機(jī)。 ３．３??電控柴油機(jī)噴油技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 柴油機(jī)電控技術(shù)得到大量應(yīng)用后。目前與傳統(tǒng)的機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)相比，電控燃油噴射系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： １）?控制自由度較寬，能在不同的運(yùn)行工況下迅速調(diào)整從而實(shí)現(xiàn)對噴油量、噴油正時(shí)、噴油壓力和噴油速率等參數(shù)的最優(yōu)控制，使柴油機(jī)在大部分工況下均有較好的性能。 ２）?控制精度高，尤其是對上述同等參數(shù)的控制精度均遠(yuǎn)高于機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)，控制功能更強(qiáng)。 ３）?能全面考慮非主要因素的影響燃油噴射和缸內(nèi)燃燒的一系列因素如大氣壓力、水溫、油溫、柴油品質(zhì)等，并做出準(zhǔn)確的校正。 4、參考文獻(xiàn) ［1］徐家龍．柴油機(jī)電控噴油技術(shù)［M］．北京：人民交通出版社，2004，15-15． ［2］陳亮，高獻(xiàn)坤，王導(dǎo)南．柴油機(jī)電子燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀［J］．內(nèi) 燃機(jī)，2008（2）：1-4. ［3］冒曉建．GD-1高壓共軌噴油系統(tǒng)電子控制的研究與電控供油泵的開［D］．上 海：上海交通大學(xué)，2002：3-15． ［4］周文華．柴油機(jī)電控技術(shù)綜合研究［J］．汽車工程，2002，（4）：34-37． ［5］蔣德明．內(nèi)燃機(jī)原理［M］．西安：西安交通大學(xué)出版，1986，（3）:65-72. ［6］周新勇．柴油機(jī)電控共軌系統(tǒng)主要部件及原理［J］．科技信息，2009，（1）： 111-112． ［7］葛郢漢．柴油機(jī)的電控噴油技術(shù)［J］．公路與汽車，2009（2）：16-18． ［8］ 楊林．車用柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射壓力控制技術(shù)［J］．車用發(fā)動(dòng)機(jī)， 2001， （5）：5-9 . ［9］劉忠長，趙佳佳．車用柴油機(jī)電控高壓噴油系統(tǒng)與歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)［Ｊ］．車 用發(fā)動(dòng)機(jī)，2004，（4）：5-9． 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