某型電控柴油發(fā)動機經濟性能分析,某型電控,柴油發(fā)動機,經濟,性能,機能,分析 理工科類 本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告 論文 (設計 )題目 電控柴油發(fā)動機經濟性能分析 作者所在系 別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 張猛 作 者 學 號 20124014132 指導教師姓名 臧繼嵩 指導教師職稱 講師 完 成 時 間 2016 年 3 月 說 明 1． 根據(jù)學?！懂厴I(yè)設計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》。開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 開題報告 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)教研室論證審查后生效。 開題報告不合格者需重做。 3．畢業(yè)設計開題報告各項內容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．開題 報告中除最后一頁外均由學生填寫，填寫各欄目時可根據(jù)內容另加附頁。 5． 閱讀的主要參考文獻應在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 6．參考文獻的書寫應遵循畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范要求。 7．開題報告應與文獻綜述、一篇外文譯文和外文原文復印件同時提交，文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000 字左右。 第 1 頁 共 4 頁 畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 學生姓名 張猛 專 業(yè) 車輛工程 班 級 導教師姓名 臧 繼嵩 職 稱 講師 工作單位 北華航天工業(yè)學院 課題來源 教師自擬課題 課題性質 理論研究 課題名稱 電控柴油發(fā)動機經濟性能分析 本設計的科學依據(jù) （科學意義和應用前景，國內外研究概況，目前技術現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等 ） 一、 電控柴油發(fā)動機的科學意義和應用前景 不容置疑，柴油機與汽油機等其他動力設備相比具有成本低、效率高、能耗少、壽命長、污染弱、維修使用便捷等優(yōu)點，因此被廣泛應用于各個領域。但隨著能源緊缺，環(huán)境污染等問題出現(xiàn)，傳統(tǒng)柴油機已不能滿足需求，人們對柴油機各方面性能要求更加嚴 格，柴油機的發(fā)展應用面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，柴油機電控技術應運而生并得到了廣泛應用 。 二、電控柴油發(fā)動機的國內外研究概況 1、電控柴油發(fā)動機國外研究狀況 柴油機的發(fā)展已有一百年多的歷史，其技術發(fā)展可分為三個階段。第一階段： 20 世紀 0 年代中期以德國 司為代表的機械式噴油系統(tǒng)代替了蓄壓式供油系統(tǒng)，這樣柴油機在車輛上的應用就產生了。第二階段： 50 年代初廢氣渦輪增壓技術，奠定了它在該行業(yè)中的動力裝置的基礎。第三個階段： 80 年代至今，現(xiàn)代微機作為電控單元的電控技術在柴油機上的應用，就有了現(xiàn)代先進汽車柴油機 電控系統(tǒng)的產生和發(fā)展，使柴油機在動力性、經濟性、排放及噪聲指標等具有了強有力的競爭能力，柴油機技術的發(fā)展因而進入了一個新的歷史階段。僅 1993 年統(tǒng)計，德國 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 控泵噴嘴系統(tǒng)生產了 10 萬多臺，還有日本一些公司生產的可變預行程的 列泵已達 2 萬多臺，其中絕大部分是電控的。另外如美國 司、日本 司、德國 相繼投入到生產中。到目前為止，各國已研制 并生產各種柴油機電子控制系統(tǒng)，有力的緩解了當前的世界性能源危機和汽車污染。一些汽車工業(yè)發(fā)達國家的柴油機電控技術水平目前已相當發(fā)達。目前歐美國家中 100%重型車、 90%輕型車采用柴油機，歐洲的柴油轎車在轎車保有量中比例超過 40%，新車產量比例超過 50%。 柴油機的電子控制技術大致可分為 3 個階段： （１） 20 世紀 70 年代的初始研發(fā)階段，此時電控主要用于發(fā)電機組用柴油機； （２） 20 世紀 80 年代為實用階段，發(fā)展了多種位置控制式和時間控制式電噴系統(tǒng)，被控量也由原來的一種發(fā)展為多種； （３） 20 世紀 90 年代至今為成熟 階段，功能更為強大的電噴系統(tǒng)可以控制噴油量、噴油正時、噴油壓力以及噴油率。 第 2 頁 共 4 頁 2、電控柴油發(fā)動機國內研究狀況 目前國內的柴油機電控燃油噴射技術比國外又落后很多，我國汽車工業(yè)與國際水平還存在相當大的差距，對電控柴油機技術的應用還是不完善。我國的柴油機電控技術起步較晚，自 20 世紀 80 年代中期以后，許多科研單位和院校進行了該項技術的研究，并有了一定成果。 在位置控制系統(tǒng)方而，國內研究的是比較多的。如長春汽車研究所對直列泵的可變預行程控制進行了研究，實現(xiàn)了 列柴 油機的調速控制；北京理工大學用電磁閥通過液壓伺服機構來驅動齒條實現(xiàn)了直列泵的噴油量控制；東汽公司在 進行的基于調節(jié)齒桿位置控制油量的調速器系統(tǒng)也取得了一定成效。 在開發(fā)高壓共軌系統(tǒng)及其與柴油機匹配技術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電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)。國內這方面研究的重點大學如吉林工業(yè)大學等以及長春和無錫的等 70個研究所分別在循環(huán)供（噴）油量和供（噴）正時的“位置控制”、“時間控制”和“共軌式系統(tǒng)＂等各個方面進行了開發(fā)和試驗研究工作，并取得了顯著成果。 國內既積 極引進國外先進技術又努力自主開發(fā)， 04年底威孚集團和 公司以 司技術為依托在無錫生產高壓共軌系統(tǒng)。 司滿足歐Ⅲ排放標準的高壓共軌系統(tǒng)已投入使用國內市場。 國內在一些關鍵技術問題如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機構的開發(fā)、泄漏問題、各學科分工合作等還不怎么成熟和完善。目前相關企業(yè)正在致力于做一些共軌電控及其標定系統(tǒng)研制開發(fā)、零部件的優(yōu)化調整、燃油特性分析和燃油系統(tǒng)的模擬計算等方面工作。 三、 電控柴油發(fā)動機的發(fā)展水平 隨著柴油機電控化技 術的發(fā)展，柴油機的內部結構和外圍部件也在其反作用的影響下，有了新的發(fā)展方向。如：電控進排氣門、電控可調增壓器噴嘴環(huán)、電控廢氣再循環(huán)閥、電控低溫冷啟動助燃設備等都是柴油機電控化技術應用發(fā)展的產物。 第 3 頁 共 4 頁 分析內容和預期成果 （具體設計內容和重點解決的技術問題、預期成果和提供的形式） 一、電控柴油發(fā)動機經濟性能分析 1、燃油經濟性分析。 2、發(fā)動機燃油經濟性的試驗。 3、發(fā)動機燃油 經濟 性統(tǒng)計分析。 二、預期成果 1、數(shù)據(jù)收集部分 1）分析目標： 設定試驗，使其能夠全面、客觀、準確地分析評價電控柴油發(fā) 動機的經濟性能。 2）分析要求：系統(tǒng)地說明實驗方法、試驗數(shù)據(jù)的檢驗校正及全部計算。計算內容應包括不同工況下的經濟性計算、電控技術對經濟性的影響計算。 3）收集試驗數(shù)據(jù)過程完整有序，計算結果正確清晰，文字說明簡明通順。計算過程只需列出已知條件、計算公式，將有關數(shù)據(jù)代入公式，省略計算過程，直接寫出計算結果。將計算結果整理后，寫入右邊欄內，并注明此結果是否“合用”或“安全”等結論。 4）任務完成驗收時提供材料：試驗說明書一份，一定量的試驗數(shù)據(jù)結果。 2、統(tǒng)計分析部分 統(tǒng)計分析部分： 1） 數(shù)據(jù)預處理 2）數(shù)據(jù)分析 擬采取分析方法和技術支持 （設計方案、技術要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 一、 分析方法 查閱資料，設計燃油經濟性的測定試驗：試驗條件、試驗項目、試驗方法。采集試驗過程產生的各項經濟性能指標數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析收集的數(shù)據(jù)。 二、 分析要求 分析電控技術的影響、汽車結構的影響、汽車使用因素的影響 。 三、 可能遇到的問題 若實驗設計不正確，可以請教老師； 若數(shù)據(jù)處理有問題，可以查閱資料或請教同學； 第 4 頁 共 4 頁 實現(xiàn)本項目已具備的條件 （包括過去學習、研究工作基礎，現(xiàn)有主要儀 器設備、設計環(huán)境及協(xié)作條件等） 發(fā)動機測功機一臺、指定電控柴油發(fā)動機一臺、熟讀《發(fā)動機原理》和《汽車理論》 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位 ) 1 完成開題報告 5 查閱資料，確定試驗方案 7 試驗設備的準備、檢查 9 進行試驗及數(shù)據(jù)采集 11 統(tǒng)計分析實驗數(shù)據(jù) 13 細節(jié)工作，準備答辯 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務（職 稱） 姓 名 職 務（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 第 5 頁 共 4 頁 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述 設計 (論文 )題目 電控柴油發(fā)動機經濟性能分析 作者所在系 別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 張猛 作 者 學 號 20124014132 指導教師姓名 臧繼嵩 指導教師職稱 講師 完 成 時 間 2016 年 3 月 說 明 1． 根據(jù)學?！懂厴I(yè)設計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設計 (論文 )答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 文獻綜述 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計 (論文 )工作前期內完成，由指導教師簽署意見并經所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述， 閱讀的主要參考文獻應在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減 ） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計 (論文 )撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000 字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 第 1 頁 共 4 頁 電控柴油發(fā)動機經濟性能分析的文獻綜述 摘要： 一直以來柴油機被廣泛應用于各個領域，其電動控制技術是決定柴油機產品核心競爭力的主要因素。文章從當前形勢出發(fā)，系統(tǒng)論述了柴油機電控技術的發(fā)展現(xiàn)狀，面臨問題及其發(fā)展趨勢 。 關鍵字： 柴油機 ;電控技術 ;發(fā)展現(xiàn)狀 ;趨勢 y in s of is of of 、 電控柴油發(fā)動機科學意義及目的 不容置疑，柴油機與汽油機等其他動力設備相比具有成本低 、效率高、能耗少、壽命長、污染弱、維修使用便捷等優(yōu)點，因此被廣泛應用于各個領域。但隨著能源緊缺，環(huán)境污染等問題出現(xiàn)，傳統(tǒng)柴油機已不能滿足需求，人們對柴油機各方面性能要求更加嚴格，柴油機的發(fā)展應用面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，柴油機電控技術應運而生并得到了廣泛應用 。 二、電控柴油發(fā)動機的國內外現(xiàn)狀 （一）電控柴油發(fā)動機的國內研究現(xiàn)狀 柴油機的發(fā)展已有一百年多的歷史，其技術發(fā)展可分為三個階段。第一階段： 20 世紀0 年代中期以德國 司為代表的機械式噴油系統(tǒng)代替了蓄壓式供油系統(tǒng)，這樣柴油機在車輛上的應用就產生了 。第二階段： 50 年代初廢氣渦輪增壓技術，奠定了它在該行業(yè)中的動力裝置的基礎。第三個階段： 80 年代至今，現(xiàn)代微機作為電控單元的電控技術在柴油機上的應用，就有了現(xiàn)代先進汽車柴油機電控系統(tǒng)的產生和發(fā)展，使柴油機在動力性、經濟性、排放及噪聲指標等具有了強有力的競爭能力，柴油機技術的發(fā)展因而進入了一個新的歷史階段。僅 1993 年統(tǒng)計，德國 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 控泵噴嘴系統(tǒng)生產了 10 萬多臺，還有日本一些公司生產的可變預行程的 萬多臺，其 中絕大部分是電控的。另外如美國 司、日本 司、德國 司都進行了共軌電控燃油噴射系統(tǒng)研究，并相繼投入到生產中。到目前為止，各國已研制并生產各種柴油機電 第 2 頁 共 4 頁 子控制系統(tǒng)，有力的緩解了當前的世界性能源危機和汽車污染。一些汽車工業(yè)發(fā)達國家的柴油機電控技術水平目前已相當發(fā)達。目前歐美國家中 100%重型車、 90%輕型車采用柴油機，歐洲的柴油轎車在轎車保有量中比例超過 40%，新車產量比例超過 50%。 柴油機的電子控制技術大致可分為 3 個階段： （１） 20 世紀 70 年代的初始研發(fā)階段，此時 電控主要用于發(fā)電機組用柴油機； （２） 20 世紀 80 年代為實用階段，發(fā)展了多種位置控制式和時間控制式電噴系統(tǒng)，被控量也由原來的一種發(fā)展為多種； （３） 20 世紀 90 年代至今為成熟階段，功能更為強大的電噴系統(tǒng)可以控制噴油量、噴油正時、噴油壓力以及噴油率。 （二）電控柴油發(fā)動機的國外研究現(xiàn)狀 目前國內的柴油機電控燃油噴射技術比國外又落后很多，我國汽車工業(yè)與國際水平還存在相當大的差距，對電控柴油機技術的應用還是不完善。我國的柴油機電控技術起步較晚，自 20 世紀 80 年代中期以后，許多科研單位和院校進行了該項技術的研究，并有了一定成果。 在位置控制系統(tǒng)方而，國內研究的是比較多的。如長春汽車研究所對直列泵的可變預行程控制進行了研究，實現(xiàn)了 列柴油機的調速控制；北京理工大學用電磁閥通過液壓伺服機構來驅動齒條實現(xiàn)了直列泵的噴油量控制；東汽公司在進行的基于調節(jié)齒桿位置控制油量的調速器系統(tǒng)也取得了一定成效。 在開發(fā)高壓共軌系統(tǒng)及其與柴油機匹配技術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電控噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)。國內這方面研究的重點大學如吉林工業(yè)大學等以及長春和無錫的等 70 個研究所分別 在循環(huán)供（噴）油量和供（噴）正時的 “ 位置控制 ” 、 “ 時間控制 ” 和 “ 共軌式系統(tǒng)＂等各個方面進行了開發(fā)和試驗研究工作，并取得了顯著成果。 國內既積極引進國外先進技術又努力自主開發(fā)， 04 年底威孚集團和 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 司技術為依托在無錫生產高壓共軌系統(tǒng)。 司滿足歐 Ⅲ 排放標準的高壓共軌系統(tǒng)已投入使用國內市場。 國內在一些關鍵技術問題如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機構的開發(fā)、泄漏問題、各學科分工合作等還不怎么成熟和完善。目前相關企業(yè)正在致力于做一 些共軌電控及其標定系統(tǒng)研制開發(fā)、零部件的優(yōu)化調整、燃油特性分析和燃油系統(tǒng)的模擬計算等方面工作。 三、 電控柴油發(fā)動機 的發(fā)展趨勢 柴油機電控化技術，是一種利用計算機來實現(xiàn)對柴油機工作過程優(yōu)化控制的技術。它使用計算機控制技術代替了傳統(tǒng)柴油機中通過機械、液力和電器手段對供油時機、供油量、轉速、起動特性、加速特性、限速特性、超速保護等參數(shù)和工況的控制，為的是獲得更好的控制效果。隨著柴油機電控化技術的發(fā)展，柴油機的內部結構和外圍部件也在其反作用的影響下，有了新的發(fā)展方向。如：電控進排氣門、電控可調增壓器噴嘴環(huán)、電控廢氣 再 第 3 頁 共 4 頁 循環(huán)閥、電控低溫冷啟動助燃設備等都是柴油機電控化技術應用發(fā)展的產物。 四、總結 近年來柴油機電控技術的發(fā)展令人矚目，但是所面臨的問題也不容忽視。只有不斷深化對電控技術理論研究及相關產品研發(fā)，才能適應新的要求，使柴油機在國民經濟發(fā)展中繼續(xù)發(fā)揮核心作用。 五、參考文獻 [1] 李鐵軍。柴油機電控技術實用教程 [M]。北京：機械工業(yè)出版社， 2013 [2] 王尚勇，楊青。柴油機電子控制技術 [M]。北京：機械工業(yè)出版社 3] 徐家龍。柴油機電控噴油技術 [M]。北京：人民交通出版社， 2004 [4] 張宗杰。動力機械及其系統(tǒng)電子控制 [M]。武漢：華中科技大學出版社， 2009 [5] 宋恩哲 J]2011， [6] A, ]1):171 一 177. 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I ................................................................. 1 章 緒論 ................................................................ 1 控柴油車發(fā)展的必要性 ................................................................................................................ 1 控柴油機發(fā)展狀況 ........................................................................................................................ 2 內柴油機電控技術的 發(fā)展和現(xiàn)狀 ................................................................................................ 2 第 2 章 電子控制系統(tǒng) ........................................................ 4 子控制系統(tǒng)組成 ............................................................................................................................. 4 號輸入裝置 ......................................................................................................................... 4 子控制單元 ................................................................................................................ 4 行器 .................................................................................................................................... 4 油機電子控制系統(tǒng)內容及功能 ..................................................................................................... 5 油量控制 ............................................................................................................................ 5 油正時修正 ........................................................................................................................ 5 速控制 ................................................................................................................................ 5 缸噴油量不均勻修正 ........................................................................................................ 5 控噴射系統(tǒng)分類及工作原理 ......................................................................................................... 6 置控制式 ............................................................................................................................. 6 間控制式 ............................................................................................................................. 7 間壓力控制式 ..................................................................................................................... 8 控主要特點 ..................................................................................................................................... 9 低排放污染 ..................................................................................................................... 9 高發(fā)動機的最大功率 ..................................................................................................... 9 油消耗低，經濟性優(yōu)越 ................................................................................................. 9 善發(fā)動機低溫啟動性能 ................................................................................................. 9 第 3 章 發(fā)動機特性實驗 ..................................................... 10 功器 .............................................................................................................................................. 10 力測功器 .......................................................................................................................... 10 力測功器 .......................................................................................................................... 10 渦流測功器 ...................................................................................................................... 10 耗儀 .............................................................................................................................................. 10 積法 ................................................................................................................................... 10 量法 .................................................................................................................................... 11 驗計算結果校正以及分析方法 .................................................................................................... 11 荷特性實驗 ................................................................................................................................... 13 驗原理 ............................................................................................................................... 13 驗儀器和設備 ................................................................................................................... 13 驗要求 ............................................................................................................................... 13 驗步驟 ............................................................................................................................... 13 意事項 .................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 度特性實驗 ................................................................................................................................... 14 驗原理 ............................................................................................................................... 14 北華航天工業(yè)學院 驗步驟 ............................................................................................................................... 14 第 4 章 試驗數(shù)據(jù)處理及分析 ................................................ 15 荷特性實驗數(shù)據(jù) ........................................................................................................................... 15 度特性實驗數(shù)據(jù) ........................................................................................................................... 24 雷諾發(fā)動機比較分析 ................................................................................................................... 34 總結 ...................................................................... 36 致謝 ...................................................................... 37 參考文獻 .................................................................. 38 北華航天工業(yè)學院 1 第 1 章 緒論 控柴油車發(fā)展的必要性 能源短缺特別是石油短缺是一個全球共同面對的問題，而作為經濟飛快增長的中國在能源消耗方面保持著強烈的需求。當前，中國能源的“紅燈”已經亮起來了，特別是石油資源的短缺異常突出，據(jù)相關專家估計，中國已經探明的石油可采集量約為 23億噸 , 2004年中國累計進日原油 油需求對外國依存度已經達到 40%。 汽車生產數(shù)量的增長已經成為工業(yè)增長最強勁的推動力之一。據(jù)研究機構數(shù)據(jù)， 2016年中國城鎮(zhèn)居民家庭私有用車保有量將達到 9833 萬輛，加上農村居民家庭私有用車的保有量，家用汽車總共保有量將達到 12200 萬輛。 目前我國汽車燃油消耗發(fā)達國家消費著大部分的石油資源，美國、加拿大、日本和西歐等發(fā)達國家人口占世界人口的 15%，但是石油消費卻占了世界石油消費的 60%左右。但是隨著發(fā)達國家石油工業(yè)環(huán)境成本的不斷提高和發(fā)展中國家對石油資源的巨大需要，使得石油資源消費重心由發(fā)達國家轉移至發(fā)展中國家。 作為全球最大的發(fā)展中國家， 中國的石油能源消耗在 2002 年超越日本一躍成為世界上第二大原油消耗國，僅次于美國。但是中國的石油存儲并不能夠滿足自身快速發(fā)展的需要，必須要依賴國外來保證國家的快速增長。 2015 年我國油品消耗總量的 60%來源于國外進口石油，根據(jù)當前國際形勢和國家發(fā)展情況，未來我國對進口石油能源的依賴程度還會進一步擴大。 圖 1華航天工業(yè)學院 2 控柴油機發(fā)展狀況 柴油機電子控制技術自 20 世紀 50 年代問世以來，世界各大汽車巨頭如德國寶馬，美國福特，日本豐田公司等都競相開發(fā)新產品并投放市場，以滿足日益嚴格的排放法規(guī)要求。 柴油機擁有很多特點：使用時間長，輸出轉矩大，低排放，高效益，對解決能源短缺和環(huán)境污染有很大的效果。這些原因推廣了電控技術的市場化。由于人們對汽車的完美度越來越苛求，以及傳統(tǒng)柴油機帶來的種種現(xiàn)實問題，老一代的機械控制方式，燃油噴射方式是不能夠改善這些復雜的技術問題。隨著各個領域的科學技術發(fā)展以及推廣應用領域之外的方面，帶來各領域技術互相交織互相碰撞帶來更多的技術變種，電子柴油控制就是其中一種交叉復合技術。這種新技術能夠實現(xiàn)噴油正時和噴油正量。 可燃混合氣的燃燒機理決定排放的污染有害氣體的量。柴油機的空氣 直接進入氣缸與柴油噴氣混合成可燃混合氣，導致其形成過程和燃燒進程交織在一起，即不是均勻的混合物質，導致柴油機排放的氣體就比汽油機要更少。 經過多年的開發(fā)人員辛苦的努力和探索，給柴油電控技術帶來了更多的創(chuàng)意和有效功能。如燃油噴射，高壓共軌、渦輪增壓中冷，電控排氣后處理技術，增壓及可變氣門配氣定時，全電子優(yōu)化控制進一步優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，特別重視開發(fā)和選擇噴射系統(tǒng)，同時還大力普及推廣了這些技術。 現(xiàn)在在柴油發(fā)動機領域最前沿的就是高壓共軌，增壓加中冷技術，同時，也實現(xiàn)了一些汽油機擁有的功能，比如高精度調控空燃比。 在結構方面也有一些技術上的創(chuàng)新和突破，添置了進氣壓力傳感器和節(jié)氣門。 內柴油機電控技術的發(fā)展和現(xiàn)狀 高校研究方面，加大相關專業(yè)的教育資源投入，改善提高學生的教育質量和動手能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和研發(fā)能力。加強與國外高校及先進生產制造商的合作交流，通過自己的努力和實踐探索，能夠獨立完成柴油電控系統(tǒng)的研發(fā)生產模式，總結出一套學術專著和教學教材供學生和相關專業(yè)人員進一步學習參考，了解時代最前沿的技術形態(tài)。為國家培養(yǎng)了一批高素質高能力的專業(yè)人才，成為一線研發(fā)的主干力量，貢獻了重要的力量，帶來了新的思維方式；同時也為以后人才的培養(yǎng)模式奠定了基礎和良好的模范作用。 汽車工業(yè)界方面，以一汽集團為代表的國內汽車生產商經過多 年的努力探索，也發(fā)明了一些屬于國內的原創(chuàng)技術。比如，無錫的油泵嘴開發(fā)所，攻克了大量難關，率先研制出北華航天工業(yè)學院 3 電控共軌燃油系統(tǒng)技術，并且已經投入到市場的車輛應用上，給消費者帶來的更多好處。還有成都威特電噴公司，由于公司技術部的遠見和想象力，使其成為國內最早投入使用電控單體泵系統(tǒng)實用化的生產研發(fā)商。并且達到了柴油機的國家標準策略。通過對傳統(tǒng)柴油機的電控系統(tǒng)升級，能做到最大程度擁有原生代柴油機的技術可行性和傳承性，這就實現(xiàn)了原來柴油機生產流水線的最經濟的改動。同時減小了技術升級更新?lián)Q代的時間，是原有制造品在升級后能最快速的 實現(xiàn)量產化，達到批量供應產品的能力。 傳感器制造技術，傳感器作為控制系統(tǒng)的輸入信號轉換裝置，國內柴油機電控技術市場化并沒有達到一個很高的市場占比，仍有相當程度的進步區(qū)間，但汽油機電控卻早已經應用到人們家庭使用轎車上。目前國內許多大型汽車制造巨頭和相關零部件供應鏈生產制造商有技術功底可以生產配套傳感器，其中在相當程度的原則上柴油機也可以應用的很匹配，這無為國內柴油電子技術控柴油機的進展建立了一個良好的生態(tài)基礎。 執(zhí)行器制造技術很多年前高等院校和汽車生產商就看到了可行性 優(yōu)勢，傳統(tǒng)若沒有的性能，進而著力無研發(fā) ，招聘大量人才和進行培訓，這么多年的努力，收到了一些成果，已經量產投入市場上了一些測試工廠車間測試通過的產品。但也有有一些研發(fā)的難關，電控高壓燃油系統(tǒng)就是很難克服的一個關卡。主要的技術難關體現(xiàn)在相配套的高精度機械加工工藝水平，尤其是高速電磁閥是此系統(tǒng)的關鍵零部件，這種閥件工作頻率特別高。但是其工藝水準是國內各大研究所的技術人員無法完成實現(xiàn)的。電控燃油技術不是一個孤立的技術研發(fā)，需要堅實又有創(chuàng)新和最前沿技術制造能力的支持和帶動?？上驳氖?，這幾年，國內一些汽車生產商巨頭，投入基金大力招聘以及引進國外人才，學習國 外生產商的設備制造技術，起了良好的榜樣帶動作用。 北華航天工業(yè)學院 4 第 2 章 電子控制系統(tǒng) 子控制系統(tǒng)組成 柴油機電控系統(tǒng)由信號輸入裝置、 行器等組成 號輸入裝置 1) 加速踏板位置傳感器 反應發(fā)動機的負荷信號，主控信號，以及怠速確認 2) 泵角傳感器： 反應噴油泵凸輪軸轉角的角度信號，配合曲軸位置傳感器調解噴油供給量，并確保在噴油正時變化時不影響噴油量。 3) 轉速傳感器，曲軸位置傳感器 與加速踏板位置傳感器共同決定噴油量和噴油提前角，是柴油機電控系統(tǒng)的主要控制信號。 4) 著火正時傳感器： 判斷可燃混合氣開始燃燒的時間，對噴油正時進行修正。 子控制單元 一個綜合控制裝置，具有如下功能 1） 接受各種功能類別的傳感器檢測到的發(fā)動機實時工作狀態(tài)信號，為傳感器設立參照的基準電壓。 2） 存儲、計算、分析處理發(fā)動機各種工況信息，利用這些數(shù)據(jù)和信號計算得出執(zhí)行命令，對比標準值檢測是否出現(xiàn)故障。 3） 發(fā)出執(zhí)行命令，把弱信號變?yōu)閺娦盘枴? 4） 具有自我診斷， 行器 接受從 來的調節(jié)信號，完成信號代表的任務。 北華航天工業(yè)學院 5 油機電 子控制系統(tǒng)內容及功能 油量控制 1） 發(fā)動機轉速信號 （基本噴油量） 2） 加速踏板 /節(jié)氣門位置信號 （基本噴油量） 3） 進氣溫度信號 （修正噴油量） 4） 進氣壓力信號 （修正噴油量） 5） 冷卻液溫度信號 （修正噴油量） 燃燒特性修正、低溫啟動后修正、急減速修正以適應不同工況不同工作條件變化的需要。通過電磁流量閥對噴油量進行精確控制 油正時修正 發(fā)動機轉速和加速踏板位置決定噴油正時，并經過冷卻液溫度、進氣溫度、進氣壓力等信號進行修正。 著火正時傳感器監(jiān)測世紀燃燒開始時刻對噴油正時進行閉環(huán)控制。 速控制 由于發(fā)動機、空調動力轉向燈輔助裝置工作狀態(tài)的改變帶來的柴油機負荷改變致使發(fā)動機轉速改變。 柴油機控制系統(tǒng)通過回饋控制系統(tǒng)控制怠速噴油量，進而使怠速處于目標轉速。 缸噴油量不均勻修正 各缸噴油泵性能差異導致各缸噴油量的差異，帶來發(fā)動機轉速變化：即怠速振動。電控系統(tǒng)通過作工沖程時的曲軸轉速變化判斷各缸噴油量的差異。利用電磁溢流閥快速響應，及時修正各缸的噴油量來降低發(fā)動機轉速波動，按各缸轉速無波動偏差來控制各缸噴油量。 北華航天工業(yè)學院 6 控噴射系統(tǒng)分類及工作原理 置控制式 圖 2置控制式為第一代電控燃油系統(tǒng)。這種系統(tǒng)延續(xù)了傳統(tǒng)機械系統(tǒng)的噴油泵、高壓油管和噴油嘴系統(tǒng)的結構組成，僅是供油量調節(jié)齒條（直列泵）的運行位置實施電子控制，沒有再使用機械式離心調速方式來調控，而是通過電磁式供油定時控制閥。 如上圖，為位置控制式的分配泵，發(fā)動機運轉時，通過接受傳感器轉換發(fā)出的加速踏板位置信號，轉動速度傳感器信號等，電控系統(tǒng)中的計算機快速運算出一個噴油量和一個匹配的的噴油提前角。接著通電給執(zhí)行器供油時間控制閥和溢油控制線，在電磁場和機械力作用下，調節(jié)凸輪盤和驅動軸承的相對位置，同時也能改變滑套和回 油口的一個相對距離。整個進程中，通過兩個電磁閥各自控制噴油量和噴油提前角。位置控制式的柱塞泵也是基于這樣的道理，電磁閥僅僅通過控制齒條的相對運動，進而控制柱塞相對于柱塞套的位置，調大或減小噴油量。 位置控制式電控柴油噴射系統(tǒng)優(yōu)點，控制準確度和反應速度都有所增大。將機械控制系統(tǒng)變?yōu)槲恢眯碗娍叵到y(tǒng)時，柴油發(fā)動機的機構無需變動，生產繼承性好。 北華航天工業(yè)學院 7 間控制式 圖 2圖所示，當處于噴油狀態(tài)時，電控單元 據(jù)從加速踏板位置傳感器和轉速傳感器的傳來的輸入信號，率先計算出基本供油量，接著基于來自冷 卻液溫度、燃燒氣溫度、進入混合氣壓力等傳感器信號進行回饋修正后，判定最佳供油量。判定噴油延時角，從而確定電磁閥線圈通電時間，線圈在電力作用下產生吸引力，吸住銜鐵，銜鐵克服閥芯回到原來位置，彈簧的排斥力推動閥芯向下滑動，直到閥芯上座與閥芯下座密封錐面碰撞時，閥芯閉合形成封閉高壓腔。接著柱塞旋轉和保持向前運動，高壓腔的混合燃油被壓縮產生高壓，當不處在噴油狀態(tài)時，電磁閥斷電，噴油閥的閥芯是打開開合的，進入高壓腔的燃油通過溢流閥流回泵腔。 從電控噴油系統(tǒng)的原理可以得出，它一定程度上擺脫了機械自身的結構對供油時機的束 縛，可以運用柱塞上行過程的時間段實現(xiàn)供油，從而獲得可觀的供油正時。因為只能利用柱塞向上運動時段實現(xiàn)供油調控，所以還是相當程度上受困于供油泵凸輪系統(tǒng)的，這使得轉速更大程度上影響供油量。這種控制系統(tǒng)雖然控制準確度有很大的改善，但是噴油承受的壓力還是不能獨立控制 北華航天工業(yè)學院 8 間壓力控制式 圖 2間壓力控制式電控燃油系統(tǒng)為第三代電控系統(tǒng)，也是當前全球最前沿的電控技術。通過各缸共用的高壓燃油容腔完成恰當?shù)膰娪涂刂?。這一代系統(tǒng)中，噴射壓力的作用獨立于噴射過程。 高壓共軌系統(tǒng)很顯著的特點： 1） 噴油正時和噴油供給量的高控制自由度。 2） 燃油噴射壓力是一個獨立的過程，不受轉速和負荷影響。低轉速行駛工況，仍能以產生相當高的噴射壓力。改進原有發(fā)動機低轉速 大負荷這一不足。 3） 能完成很高燃油壓力噴射，目前已經達到 160~200 4） 對噴油規(guī)律的調節(jié)能力很強。高速電磁閥保持一種運動狀態(tài)，但是質量并不大，并不具有較大的運動慣量，因此在其控制噴油時，可以在一個發(fā)動機沖程循環(huán)中進行多次噴射，很好的改善改善燃油經濟性。 5） 可以適用多種型號的機型，都能夠出色的協(xié)調配合。具有更優(yōu)秀更多種的控制性能，極大地改善了柴油發(fā)動機的燃燒的壓升率，進一步降低了尾氣的排放，減小了噪聲。 北華航天工業(yè)學院 9 控主要特點 低排放污染 電控柴油噴射系統(tǒng)，能根據(jù)汽車行駛的多種不同工況快速精準切換到更適合的空燃比，帶來更高效的燃燒，同時混合添加的催化劑便能做到降低污染氣體的排放量。當發(fā)動機處在極端工況時，能夠快速給出調整策略，防止發(fā)生危險狀況，損害到發(fā)動機。比如，當駕駛人員突然急停減速行駛時，能快速斷掉供油量。傳統(tǒng)化油器供油發(fā)動機，處在此時緊急狀況時 ，雖然節(jié)氣門快速閉合，但是發(fā)動機仍熱在以很快的速度運轉，由于氣缸內空氣進入減少，導致進氣歧管內的空氣稀薄度增加，此時會使殘留在進氣歧管內部管壁上的燃油，由于歧管內空氣稀薄度急劇加大快速蒸發(fā)進入氣缸，導致混合氣變濃，造成混合燃油氣燃燒不充分，導致尾氣中的 量變濃。而電控發(fā)動機在急減速時，發(fā)動機轉速高于一定值會自動切斷供油，可完全排除 放。 高發(fā)動機的最大功率 電控發(fā)動機的內部結構不同于傳統(tǒng)化油器式發(fā)動機，其進排氣管分布在缸體的兩邊，帶來更大的空氣密度。此外，電控發(fā)動機的由于沒有化油器管 道，可以免受束縛，帶來更大的內部空間，從而裝置直徑較粗，內壁更光滑的進氣管道，讓空氣進入更加順暢，改善重啟效率，進而加大了發(fā)動機的最大運轉功率 油消耗低，經濟性優(yōu)越 在互通的行駛工況下，電控發(fā)動機通過電子控制的數(shù)字化技術，更準確的調節(jié)適應于工況的最優(yōu)空燃比。此外，噴射系統(tǒng)通過壓力作用噴出的燃油，有更好的霧化品質，同時進氣管道消除了燃油霧化的限制，進而設計的更恰當，帶來混合更均勻的可燃混合氣，導致更小的燃料消耗。 善發(fā)動機低溫啟動性能 傳統(tǒng)化油器式發(fā)動機運轉時，空氣流入速度小，噴油供給量低，且霧化程度不高，導致燃燒不充分，反應在發(fā)動機上就是啟動困難。電控發(fā)動機裝置有補充空氣調節(jié)器和冷啟動閥，且進入的氣體的流速影響不了燃油的供給量，基于這些，發(fā)動機的低溫起動性能得到了優(yōu)化。 北華航天工業(yè)學院 10 第 3 章 發(fā)動機特性實驗 功器 測功器是專門用來測量發(fā)動機動力性指標的設備，主要測量輸出轉矩 ??????， 同時測量發(fā)動機轉速 n， 然后用公式 ?? =?? ????????/9550，求得發(fā)動機輸出功率。測功器能吸收發(fā)動機輸出的功，利用這一特點課任意改變發(fā)動機的負荷和轉速，由此模擬發(fā)動機使用工況。 力測功器 水力測功器是通過發(fā)動機帶動測功器轉子同步旋轉時，由其轉子和外殼構成的渦流室內水的旋轉運動，使測功器外殼在水的摩擦力作用下擺動一個與輸出轉矩成正比的角度，由此測量發(fā)動機輸出轉矩。 力測功器 轉子在定子磁場中轉動產生感應電流，與定子磁場相互作用生成電磁力矩，定子外殼與該電磁力矩成正比的角度，在定子外殼上固定測力機構，測量此時力矩，即輸出轉矩。 渦流測功器 它主要利用渦流電效應將發(fā)動機輸出的機械能轉變?yōu)殡娔?，再將電能轉換為熱能。它吸收能量的主要部分是制動器，有轉子和定子組成。 耗儀 發(fā)動機的經濟性指標，是通過測量發(fā)動機運行時對應該工況所消耗的燃油量，同時測出發(fā)動機的輸出轉矩和轉速后，進行換算求得的。而每一工況所消耗的燃油量，是在穩(wěn)定工況下通過測量一定時間間隔內所消耗的燃油量，由此計算每小時耗油量。傳統(tǒng)的燃油消耗量的測量方法有兩種。 積法 這種方法是在發(fā)動機工作時，通過消耗一定容積的燃油所需要的時間后，按式計算出北華航天工業(yè)學院 11 每小時燃油消耗 量。公式如下： 式中 B—— 每小時的燃油消耗量 (kg/h) ????—— 燃料的密度（ g/ ????—— 消耗燃油的容積（ = ???????? 在測量油耗的同時，通過測功器和轉速表同時測量發(fā)動機的輸出轉矩和轉速，求得輸出功率以后，根據(jù)燃油消耗的定義，可求得燃油消耗率 式中 ??—— 每小時的燃油消耗量 [g/(h)] ?? = ????000 量法 質量法是指通過測量消耗一定質量 m 的燃油所需要的時間 t 后，按公式計算每小時燃油消耗量 B 和燃油消耗率 ??。所消耗的燃油質量是用天平或電子稱來計量。公式如下： 式中 m—— 消耗的燃油質量（ g） t—— 消耗 m 燃料所需要的時間（ s） = ?? = ????000 現(xiàn)階段燃油消耗量的測量基本上都采用自動油耗儀。 驗計算結果校正以及分析方法 由于試驗的環(huán)境等因素會導致實驗結果會產生偏差，為統(tǒng)一標準，按照國家有關標準對大氣進行校正。 國家規(guī)定標準大氣壓狀態(tài)為：大氣壓力 ??0 = 99?????? ，環(huán)境溫度為： 0 = 25℃（ ??0 = 298K） ,相對濕度 ??0 = 0%。 1. 壓燃式發(fā)動機有效功率的校正 北華航天工業(yè)學院 12 式中 ????0—— 校正到標準環(huán)境條件下的有效功率 ????—— 壓燃式發(fā)動機的大氣校正因子 ????0 = ???????? 對于壓燃式發(fā)動機大氣校正系數(shù) ????可用如下公式計算 式中 ????—— 大氣因子 ????—— 發(fā)動機因子 ???? = ???????? 2. 燃油消耗率的校正 通常，汽油機不進行燃油校正，而對于壓燃式，也只對其外特性進行校正 式中 ??0 —— 標準大氣壓校正后的燃油消耗率 ????—— 試驗條件下測得的燃油消耗率 ??0 = ??????3. 發(fā)動機特性分析方法 根據(jù)發(fā)動機的特性對發(fā)動機曲線的分析方法，可用平均有效壓力來定義 式中 ????—— 充氣效率 ????—— 過量空氣系數(shù) ???? —— 指示熱效率 ????—— 機械效率 ?????? = ??3 ???????????????? 通過平均有效壓力的定義，結合發(fā)動機動力性指標、經濟性指標可以對其進行分析。 ?? = ??3 ???????????? = ?? ?????????????????? = ?? ?????????? ?????? = ?? ???????????????? 對于柴油機來說，主要取決與噴油量 Δg，而充氣效率 ????只是提供多大轉矩的可能，所以可用以下公式來考核。 ?????? = ?? ????????Δg 北華航天工業(yè)學院 13 荷特性實驗 驗原理 發(fā)動機轉速 n 維持不變時，其性能參數(shù)隨負荷的變化規(guī)律稱為負荷特性。這些參數(shù)主要有小時耗油量 B，燃油消耗率 驗儀器和設備 實驗專用柴油機 1 臺 測功機 1 臺 油耗和轉速測量裝置 驗要求 1、首先調節(jié)測功機負荷，全組實驗人員分工完成；過程調節(jié)應均勻地精確地，使測功機負荷的前后變量避免出現(xiàn)太大波動，盡量，帶來發(fā)動機的轉速異常不穩(wěn)定。 2、一個人觀察發(fā)動機油門指數(shù)；發(fā)現(xiàn)發(fā)動機處在不正常狀態(tài)時應快速的調小甚至關閉發(fā)動機油門。 3、一個人負責發(fā)動機轉速和油耗的觀察記錄工作測；測定轉速時， 應仔細觀察注視轉速的上下波動情況，一旦發(fā)現(xiàn)轉速的波動幅度超過± 20r/組實驗數(shù)據(jù)便記為無效重新開始新的實驗。 4、一個人負責發(fā)動機冷卻水出水溫度的監(jiān)督和調控；維持冷卻水出水溫度不偏離 80± 5℃范圍內，一旦發(fā)現(xiàn)氣阻現(xiàn)象（冷卻水拍不出來或出水溫度大 100℃），第一時間報告實驗老師，能快速響應及時停掉測功機。 5、一個人關閘發(fā)動機機油壓力、溫度；發(fā)現(xiàn)不正常情況應及時上報老師。 6、完全準確記錄各種數(shù)據(jù)，包括耗油質量△ m、耗油時間△ t 發(fā)動機扭矩 動機轉速 n。 7、把記錄數(shù)據(jù)繪制成曲線；留意 誤差偏大的點，可能是一些特別原因造成的，第一時間標記出來，以便補測修改。 驗步驟 1 進入數(shù)控試驗臺操作界面，確認各項監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，選擇恒轉速工作模式。 2、起動發(fā)動機。發(fā)動機數(shù)控試驗臺油門上電、勵磁上電，預熱發(fā)動機至發(fā)動機冷卻水出水溫度為 80± 5℃。同時了解發(fā)動機數(shù)控試驗臺基本工作原理。 3、預熱完成后，調節(jié)發(fā)動機油門開度至最小，發(fā)動機回到怠速。開始發(fā)動機速度特性實北華航天工業(yè)學院 14 驗。 4、改變測功機設定轉速為負荷特性實驗轉速，調節(jié)發(fā)動機油門開度的大小，使之處于最大位置。待發(fā)動機的工況穩(wěn)定后，測量其燃油消 耗量△ m（ g），測量二次，同時測量該工況下的發(fā)動機扭矩（測功機讀數(shù)） 發(fā)動機轉速 n，并記錄保存實驗數(shù)據(jù)。 5、根據(jù)發(fā)動機在該轉速下輸出的最大扭矩計算并確定發(fā)動機扭矩 動機負荷）調節(jié)量的大小，保證實驗工況點不少于 7 個點，以便繪制發(fā)動機負荷特性曲線。 6、依次減小發(fā)動機油門開度的大小使發(fā)動機扭矩（測功機讀數(shù)） 次降低 ,重復實驗步驟 5，記錄保存實驗數(shù)據(jù)。直至測功機的讀數(shù)接近為零。 7、以發(fā)動機扭矩（測功機讀數(shù)） 橫坐標，耗油質量△ m 為縱坐標繪制監(jiān)督曲線。 度特性實驗 驗原理 發(fā)動機速度特性：在發(fā)動機油門開度一定（部分開度或全開）的情況下，研究其性能指標功率 矩 油量 B 及燃油消耗率 轉速 n 之間的關系。 驗步驟 1 先對測功機進行預熱一段時間，然后把發(fā)動機油門開度調至最小度數(shù)，發(fā)動機回到怠速工況。開始發(fā)動機速度特性實驗。 2、把測功機轉速調至最低速度（不低于 800r/調節(jié)發(fā)動機油門開度，符合實驗要求的度數(shù)，并維持油門開度大小不變。在這組實驗進行中，油門開度不再發(fā)生變化。待發(fā)動機的工況穩(wěn)定后，測量其燃油消耗量△ m（ g），測量二次，同時測量該工況下的發(fā)動機扭矩（測功機讀數(shù)） 發(fā)動機轉速 n，并記錄保存實驗數(shù)據(jù)。 3、改變測功機設定轉速（每次的改變量為 200r /待發(fā)動機的處于穩(wěn)定狀態(tài)后，測量其燃油消耗量△ m（ g），測量二次，同時測量該工況下的發(fā)動機扭矩測功機讀數(shù)） n，并記錄保存實驗生成 數(shù)據(jù)。 4、依次增加測功機轉動速度，重復上述步驟，并記錄保存實驗生成數(shù)據(jù)。 北華航天工業(yè)學院 15 第 4 章 試驗數(shù)據(jù)處理及分析 荷特性實驗數(shù)據(jù) 轉速 2700r/出轉速 輸出轉矩 輸出功率 油耗量 油耗率 排氣溫度 機油壓力 進水溫度 油門開度 2695 265 39 336 716 34 338 77 720 215 10 340 76 733 86 343 75 745 65 344 21 346 696 07 347 701 52 277 351 705 60 354 4正后數(shù)據(jù) 大氣壓力 環(huán)境濕度 環(huán)境溫度 出水溫度 修正系數(shù) 修正功率 修正轉矩 修正油耗率 負荷開度 103 03 0 03 03 03 64 4 103 8 79 35 03 3 5 表 4華航天工業(yè)學院 16 g/( B/(kg/h) W 圖 4耗率曲線整個變化過程呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢，功率為 油耗率為最大值45