满足国Ⅲ柴油机的电调燃油系统的研究

论文摘要

当前,为适应全球对节能环保的要求,中国推出了更严格的柴油车尾气排放法规。目前从国外技术发展趋势来看,共轨燃油系统和单体泵是比较成熟的能够满足中重型柴油机排放达到国Ⅲ排放标准的技术,但是由于其核心零部件均由博世、电装和德尔福等国外企业垄断,国内企业要装配不但价格高,而且供应量也存在问题。为了解决这一难题,在分析了国外柴油机排放控制技术发展的基础上,经过多年的实践和探索研究后,推出了“直列泵+电子调速器+冷却EGR”的技术路线来满足国Ⅲ法规。这一技术在成本和维修方面优势明显,适应中国当下国情,得到了各企业厂家的青睐。本课题着重于技术思路中燃油系统的开发研究,并与一汽解放无锡柴油机厂的4DF3型柴油机匹配。课题通过对柴油机燃烧过程的分析,对燃油系统结构的模拟仿真计算和试验研究来寻找设计方案,最终完成整套系统的设计,并与柴油机成功匹配,投入实际生产推向市场。在本课题的研究过程中,通过燃烧机理分析确定提升燃油系统的喷射压力和延迟喷油时间来降低NOx和颗粒物排放的思路,并在此基础上利用仿真模拟计算辅助燃油系统的结构设计,实现方案研究。具体方案内容主要是改进设计出加强型PZ泵,包括凸轮型线、柱塞尺寸等结构参数的研究;采用顶隙式柱塞,取代机械式调速器完成喷油正时;设计多孔小孔径喷嘴,进一步提升喷射压力,改善雾化;开发电子调速器,提高整个系统的响应性和稳定性,满足ELR测试。最终的喷射特性试验和发动机排放试验,证实了开发的电调燃油系统能够使柴油机排放满足国Ⅲ法规的要求,可以交付企业进行批量生产。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外现状分析
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国Ⅲ排放标准概述
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.2.4 对比分析
• 1.3 课题研究目标和内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 CA4DF-13 柴油机供油系统概述
• 2.1 CA4DF-13 柴油机简介
• 2.2 CA4DF-13 柴油机燃油系统简介
• 2.2.1 4DF3-13 型柴油机高压共轨电控燃油系统介绍
• 2.2.2 4DF2-13 型柴油机机械式燃油系统介绍
• 第三章 电调燃油系统的结构设计
• 引言
• 3.1 燃油系统整体设计概述
• 3.1.1 整体设计思路
• 3.1.2 设计理论
• 3.2 燃油泵结构设计
• 3.2.1 提高油泵供油速率
• 3.2.2 提高许用泵端压力
• 3.2.3 柱塞偶件结构优化
• 3.2.4 采用顶隙式柱塞偶件
• 3.2.5 其他
• 3.3 喷油器设计
• 3.4 调速器设计
• 3.4.1 国内外发展情况
• 3.4.2 调速器结构设计
• 3.4.2.1 工作原理
• 3.4.2.2 执行器的结构布置
• 3.4.2.3 比例电磁铁的设计
• 3.4.2.4 油门拉杆弹簧的设计
• 3.4.2.5 位置传感器的优选
• 3.4.2.6 电子调速器的整体结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 燃油系统喷射的数值分析
• 引言
• 4.1 喷射过程压力波传递的数学模型和动态规律
• 4.2 燃油喷射系统的计算机仿真计算
• 4.2.1 仿真软件简介
• 4.2.2 电调燃油系统仿真建模
• 4.2.3 计算机仿真计算结果分析
• 4.3 本章小节
• 第五章 电调燃油系统性能试验研究
• 引言
• 5.1 试验的准备和标准
• 5.2 喷油特性试验内容和结果分析
• 5.2.1 喷射特性试验
• 5.2.2 喷射特性试验结果分析
• 5.2.3 电调系统稳定性试验
• 5.2.4 柴油机性能排放试验
• 5.3 本章小结
• 课题总结与展望
• 6.1 课题总结
• 6.2 工作方向和展望
• 6.2.1 发动机匹配试验
• 6.2.2 可靠性和一致性以及推广
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 上海交通大学学位论文答辩决议书