开题报告-船舶柴油机喷油泵电控系统设计

开题报告

电气工程及自动化

船舶柴油机喷油泵电控系统设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

1、国内外研究动态：

国外对柴油机电控喷油系统的研究始于20世纪70年代。1967年，德国Bosch公司开始批量生产用进气管绝对压力控制空燃比的DJetronic模拟式电子控制汽油喷射系统，装备在大众汽车公司生产的Vw-21600型轿车上，开创了汽油喷射系统电子控制新时代。在短短的20年内，汽油机电控技术已相当成熟。柴油机电子控制的研究比汽油机晚20年的时间，但是汽油机电控技术促进了柴油机电控技术的发展，从上世纪80年代开始，柴油机的电控技术得到了迅速发展。目前己有多种形式的电控柴油喷射系统装车使用，较成熟的电控燃油喷射产品在国外车用柴油机中得到了广泛应用。仅1993年统计，德国Bosch公司的电控分配泵和电控直列泵在市场上已超25万台，美国底特律柴油机公司DDEC电控泵喷嘴系统已有10万多台投放市场，日本的zexel公司可变预行程的TICS直列泵已达2万多台，其中绝大部分是电控的。

柴油机电控喷射系统发展至今已先后推出了三代产品，即位置控制式、时间控制式和压力一时间式。

第一代位置控制式电控喷油系统在不改变改变传统喷油系统结构的基础上，用电控调速器来代替原有的机械式调速器，对齿条或滑套位置予以控制，从而对油量进行调节，并通过电控液压提前器代替传统的机械或液压式提前器来实现喷油正时的控制，提高控制精度和响应速度，是电控柴油机开发的早期产品。位置式电控系统无须对柴油机的结构进行改动，生产继承性好，便于对现有机型进行技术改造，在分配泵和直列泵上都可以实现。其缺点是因为采用模拟量进行控制，频率响应慢，控制自由度小，精度差，而且喷油率和喷油压力难于控制，也不能改变传统喷油系统所固有的喷射特性。典型的位置式电控喷油系统有日本电装公司的ECD-V1电控分配泵，德国Bosch公司的RP39和RP43型电控直列喷油泵及VP37电控分配泵，日本小松公司的KP21型电控直列喷油泵，英国Lucas公司的EPIc型电控分配泵以及美国stanadyne公司的PcF型电控分配泵等。

第二代时间控制式电控喷油系统取消了传统的喷油机构，采用高速强力电磁阀直接控制高压燃油的通断，高速电磁阀的开启和关闭时间决定喷油量的大小和喷油时刻。时间控制式电控系统采用数字量控制，具有一定的喷油率控制能力。但由于仍沿用脉冲高压供油原理，喷油压力难以控制。同时要求高速电磁阀有良好的响应和可靠性，制造难度大。在传统的机械分配泵、单体泵、泵-喷嘴等基础上都可以实现时间式控制系统。典型的时间控制式电控喷油系统有:德国Bosch公司的PDE27用DE28系统，英国Lucas公司的EUI系统和美国底特律阿列森公司的DDEC系统等。

第三代电控喷油系统是时间一压力式控制系统，它改变了传统喷油系统的结构，不再采用柱塞泵脉动供油原理，而是利用高压共轨或共轨蓄压和液力增压形式获得高压，通过连续调节共轨压力来控制喷射压力，利用电磁阀控制喷射过程，喷油量的大小由喷油时间和共轨压力共同决定。由于共轨式喷油系统喷射压力不受柴油机转速和喷油量的影响，而且喷油量、喷油压力、喷油速率都可以由ECU灵活控制，从而将高压喷射与电控制完美的结合起来，实现了喷油系统的全电子控制，目前已成为柴油机电控喷油系统研究领域的重要课题与发展趋势。较为典型的共轨式电控喷油系统有:美国BKM公司sERv0JET蓄压式电控高压喷射系统，美国Caterpillar公司的电控液压泵一喷嘴系统，日本小松公司的KOMPICS液压式共轨系统，日本电装公司ECD一UZ高压共轨式电控喷射系统，意大利Flat集团UNllET喷油系统，德国Bosch公司CR共轨式电控喷油系统，英国Lucas公司的LDCR电控高压共轨喷油系统。柴油机的性能优异，应用范围较广，并且相对汽油机来说有独到的先天优势，因此，大力发展柴油机已是大势所趋。

2、选题的依据及意义：

国内的发动机行业形势也要求尽快发展柴油机电控方面的研究。然而，由于电控柴油喷射系统执行机构比较复杂，各种系统又各有利弊，我们既要研究开发具有发展前途的电控共轨系统，也要考虑我国国情和排放法规落后于国外发达国家水平的现状，迅速开发研制形成自己的电控柴油机产品。第二代电控喷油系统虽然大大优于第一代，但其关键技术一高速电磁阀的制造难度大，尤其在我国汽车工业水平和电子技术相对落后的情况下，不可盲目追求第二代控制系统，而应该从实际出发，走国产研发之路，脚踏实地的进行电控燃油喷射系统的研究，这样才有助于开发自己的产品，逐步形成自己的品牌优势，在未来的国际市场竞争中有自己的一席之地。因此，选择对分配式喷油泵进行了电控系统的开发符合当前的需要。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

研究任务：

1、以VP37电控分配泵为研究对象，熟悉分配泵供油系统的工作原理；

2、对电控系统进行较全面的设计，完成硬件电路和软件设计，并对硬件、软件提出相应的抗干扰措施；

3、采用以CAN总线为平台的分配泵电控系统，实现下位机与PC机之间的通讯，以实现对柴油机电控系统参数的监测。

拟解决的主要问题：

1、熟悉分配泵的工作原理。完成硬件软件电路设计。

2、进一步熟悉电控系统提出抗干扰措施。

3、实现下位机与PC机之间的通讯。

三、研究步骤、方法及措施：

1、参考一些关于分配泵的书，研究硬件软件电路的设计方案，选择一种较好的方案来设计。

2、参考1中设计的电路，并查阅相关材料提出抗干扰措施。

3、参考相CAN总线为平台的相关电控系统知识，实现下位机与PC机之间的通讯。

4、各个功能模块完成设计达到要求后进行最后的监测设计。

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