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1、河南科技大学 硕士学位论文 柴油机电控高压共轨喷油系统试验装置的研究 姓名：张彬 申请学位级别：硕士 专业：动力机械及工程 指导教师：刘建新 20080601 摘 要 I 论文题目 柴油机电控高压共轨喷油系统试验装置的研究 专 业 动力机械及工程 研 究 生 张彬 指导教师 刘建新 摘 要 电控高压共轨喷油技术是目前控制柴油机排放污染的一项有效措施其 中精确控制多段喷射的喷油规律和喷油量是柴油机满足节能与环保要求的一个 关键因此进行这些参数测量的相关仪器就成为高压共轨喷油技术应用所必须 具备的手段 本文在综合分析柴油机电控共轨喷油系统喷油量和喷油规律特点以及国外 共轨喷油系统测试设备工作原理的
2、基础上作者应用变介电常数式电容传感器进 行了电控高压共轨喷油系统喷油量的设计与试验研究首先介绍根据数学物理方 法中保角变换的方法推导出了计及边缘效应的平行板电容计算公式根据此公式 确定出测量装置测量敏感元件的主要尺寸其次介绍了基于 P C机和单片机的智 能化喷油量测量装置的组成根据测量要求设计出油量测量装置的机械部分硬 件部分和软件部分三部分最后进行了电容式油量测量装置的标定电容温度补 偿等试验介绍了高压共轨喷射系统试验台的工作原理并利用设计的电容式油 量测量装置对高压共轨系统的主喷射和预喷射每循环平均喷油量分别进行了测 量所测结果与高压共轨系统的喷油量特性相符在测量预喷射每循环平均喷油 量时
3、采用两种方案直接法和间接法通过对两种方案的分析得出直接法测 量精度优于间接法测试结果表明电容式油量测量装置可实现柴油机高压共轨 喷射系统每循环预喷油量和主喷油量平均值的测量 关 键 词柴油机共轨系统变介电常数式电容测量 论文类型应用研究 摘 要 II Subject: RESEARCH ON DIESEL ENGINE COMMON RAIL INJECTION SYSTEM TEST EQUIPMENT Specialty: Power Machinery and Engineering Name: Zhangbin Supervisor: Liujianxin ABSTRACT Elect
4、ronic Controlled Common-Rail Injection System is an efficientive measure to control the emission of diesel engines nowadays. In such a system,it is the key of saving energy and protecting environment for diesel engine to control fuel injection rule and quantity depending on Multiple-Injection accura
5、tely. Therefor,it is the necessary means to have the instruments for testing these parameters in High-pressure Common Rail Injection System. Based on the analysis of the features of the fuel injection law and fuel injection quantity in Electronic Controlled High-Pressure Common-Rail Injection System
6、 and the principle of the measuring equipments of Electronic Controlled Common-Rail High-Pressure Injection System from abroad, Experimental investigation and Design were carried out about the equipment for measuring the fuel injection quantity in such a system by the dielectric constant variable ca
7、pacitance. Firstly, The formula is introduced of the parallel-plate capacitor with fringe effect according to the conformal transformation of Mathematical Methods of Physics,and the main size of the sense organ is given by the formula. Secondlythe construction principle of the Intelligent system is
8、introduced,which is based on the PC and singlechip for measureing fuel injection quantity in Electronic Controlled High-Pressure Common-Rail Injection System,The three parts of Capacitive fuel meter,such as mechanics, hardware and software, are designed according to the measurement requirements. Fin
9、ally,many experiments are carried out such as Rating curve of system for measureing fuel and Fitted curve of modified coefficient on temperatureThe operating principle of Electronic Controlled High-Pressure Common-Rail Injection System is Introduced,The average fuel of main injection and pilot injec
10、tion are measured by the Capacitive fuel mete in the Common-Rail High-Pressure Injection System, the measuring result and the properties of fuel charge do match up. Two schemes are applied to measuring average fuel of pilot injection,one is direct method,and the other is indirect method. 摘 要 III Bas
11、ed on the analysis of the two schemes,The direct method is better than the indirect method in measuring accuracy.Data show that the Capacitive fuel meter can be used for measuring average fuel of main injection and pilot injection in the Common-Rail High-Pressure Injection System. KEY WORDS: Diesel
12、engine, Common-Rail Injection System, Dielectric constant variable capacitance, Measure Dissertation Type: Applied Research 第 1 章 前言 1 第1 章 前言 我国发动机电子控制技术的研究与应用起步较晚但自 20 世纪 80 年代开 始许多科研单位和高等院校相继开展了柴油机电子控制技术的研究和开发并 取得了较好的研究成果进入 21 世纪以后为了实现我国政府对人类可持续发 展的承诺大力发展柴油机电子控制技术加快我国柴油机产品电子化的进程已 成为内燃机工业的当务之急 1.1
13、 高压共轨多段喷射系统在环保和节能中的优越性 随着全球汽车工业的快速发展全球范围内机动车辆保有量迅速增加因此 而带来的汽车排放污染1表 1-1和能源危机2图 1-1问题日益严峻据统 计全球汽车保有量已经达到 7 亿辆其结果是世界石油的 50%是由汽车消耗 的世界整个运输部门 CO2排放量约有 30%也是由汽车排出的目前我国的 排放标准采用欧洲体系2000 年等效实施了欧排放标准2003 年 9 月等效实 施了欧排放标准2008 年达到欧排放 标准2010 年争取与欧洲排放标准接轨3 国家环保总局科技司副司长罗毅指出4环 境容量将极大地制约机动车保有量的增长 要使环境能够容纳更多的机动车就必须降
14、 低单车污染排放负荷也就是达到更加严格 的排放法规的要求图 1-2 为日益严格的欧 洲柴油机排放法规例如欧标准将于 2009 年 9 月 1 日起在欧洲开始实施根据 表 1-1 柴油机和汽油机的有害排放物成分 Tab.1-1 The harmful components for the exhaust emissions Of diesel engine and gasoline engine 排放物成分 柴油机 汽油机 WCO% 容积 0.05 0.5-2.5 WHC% 30010-6 0.01 0.2-0.5 WNOx% 100010-6400010-6 0.25 0.25-0.5 WSO
15、2% 0.02 0.008 碳烟/g.cm-3 0.25 0.005-0.05 铅 无 有 图 1-1 全世界石油产量预测 Fig.1-1 The predict of the output for global petroleum 河南科技大学硕士学位论文 2 这一标准柴油轿车每公里氮氧化物的排放量不应超过 180 毫克比目前标准规 定的排放量减少了 28%颗粒物排放量则比目前标准规定的减少了 80%相对 于 欧标 准将 于 2014 年 9 月实施的欧 标准更加严格根据 欧标准柴油轿车每 公里氮氧化物的排放量 不应超过 80 毫克比 目前标准规定的排放量 减少 68% 5美国提 出 CAF
16、E 燃油计划 要求在 2010 年轿车的 燃油利用率从现在的 11.7km/L提高到 14.9km/L既在 5 年 里使发动机的燃油消 耗再降低 30%6 最近我国国务院发展研究中心产业部的研究报告指出7如果大力推广先进 柴油车将使中国在 2020 年对石油进口的依赖度降低 10%而且如果到 2020 年中国柴油乘用车的比例能从现在的 0.2%提高到 30%那么当年我国 CO2排放 量可望减少近 4200 万吨 柴油机与汽油机相比较有如下特点 8 柴油机热效率高可高达大约 42%而汽油机在最佳工况下只能达到 36%左右柴油机燃油经济性好燃油消 耗率通常要比汽油机低 20%左右柴油机的 CO2和 CO 排放量分别约为汽油机 的 55%和 10%H C的排放量远较汽油机少NOx 排放量约
