大学 本科毕业设计开题报告 题 目 柴油机新型燃油分配泵结构设计 指 导 教 师 院（系、部） 机械工程学院 专 业 班 级 学 号 姓 名 日 期 教务处印制一、 选题的目的、意义和研究现状1.选题的目的：人们常常形容发动机是汽车的心脏，而喷油系统则是柴油机的心脏。它的产品质量、装配调整和使用维修对柴油机的动力性能、油耗、排放和使用寿命起着决定性的作用。因此柴油机的喷油系统是现代柴油机汽车关键的核心系统，也是柴油机汽车维修中技术要求较高和难度较大的项目。随着世界各国对车用发动机经济性指标和排放指标的日趋严格 ，柴油机以其低油耗及排放好的突出优点，在许多领域取代了汽油机、特别是与人们生活密切相关的轿车、轻型车采用柴油机作为动力装置的情况更加突出，相应地对柴油机的性能也就提出了更高的要求，如要求车用柴油机有较高的性能指标、舒适的运行性能、良好的启动性及对环境的适应性等，作为心脏部件的燃油高压喷油泵是改善柴油机性能的关键部件。然而，目前国内应用最广、发展最快的当数分配式燃油泵。分配式燃油泵又有其突出的优点：体积小、重量轻、零部件少、供油均与、怠速稳定及油量调节便利，最重要的是分配泵可以保证柴油机能在高速下平稳运转。2.选题的意义：采用电子控制技术是柴油机发展的重要方向之一。 其中，以燃油喷射系统的电子控制最为关键。事实上，在柴油发动机的研究上，我们也在准求着高控制精度、多参数共同作用等几种控制方式。本文就是针对在VE分配泵上实施位置式电控,这样对原供油系统改动较少,开发周期较短。采用电控技术后,将有效改善柴油机的动力性和经济性,降低柴油机的有害排放。另外采用电控系统具有响应速度快、控制精度高，以及控制对策的高灵活性和适应性等优点，这更适合我国柴油机发展的基本情况。3.研究现状：目前，国内对分配泵的研究只停留在对某一些机械部件做一个简单的改进，并且只是从理论上实现了对油泵电子控制，还没有推出成型的电控油泵。对一些资料的分析看来，大部分技术人员们所论证的都是他们的一种想法，并没有得到真正的实物。吉林大学一位博士学位论文的研究方向主要是电控系统的软件这一部分，他是以第二代电控喷油泵VP37为控制对象，对电控系统的设计、功能扩展及应用算法等几方面进行了研究。在国外，当前较为先进的电控喷油泵是由德国Bosch（博世）公司生产的，它采用高速电磁阀直接控制高压供油量，泵端压力为100MPa，利用高压油管中形成的压力波效应，可使嘴端的喷油压力达到180MPa。供油提前角用高速电磁阀控制，并能控制供油速率和预喷射。这种泵的液压效率达到了充分优化的水平，即使装用这种泵的发动机功率比装用常规分配泵的发动机功率提高了许多，但是其驱动扭矩峰值却仍在相同水平上。二、研究方案及预期结果（设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等）1. 主要研究内容：本文介绍了基于车用高速柴油机VE分配式喷油泵电控化的设计成果。其供油量的控制机构取消了传统的机械式控制，而是利用一个步进电机取而代之，驾驶员的“加、减油”信号是通过油门踏板上的一个位移传感器感知传递给柴油机的ECU，ECU根据这个信息，向步进电机发出一个控制信号，使步进电机控制油量调节套筒向着增加或减少油量的方向移动，从而实现了对供油量的控制。油泵的喷油提前器是由一个比例电磁铁作为执行元件，它会根据ECU的控制信号来实现对供油提前角的调节。另外，油泵的调速器也采取了电控化，曲轴上的转速传感器不断地将转速信号传递给ECU，ECU会将这个信号与当前喷油量下的最大转速相比较，若出现了超速，ECU会对喷油量的步进电机发出一个干预信号，使其适当的减少供油量，从而实现了调速功能。最后就是对分配泵各个部件及附属元件的设计和选择。2.主要解决的问题：传统的机械式分配泵尽管相对柱塞泵较为简单，喷油量均匀，但其始终存在着机械机构的弊病，那就是结构复杂，控制不精确。本设计旨在克服机械机构的不利因素，利用电子系统控制分配泵的供油量，使其整体结构更为简单，控制更为精确。3.主要理论：本文主要应用电子控制理论，结合力学、机械设计等方面知识，把整个分配泵组建成一个多方反馈控制系统。4.主要方法：实物设计、三维建模、力学仿真5.论文框架：本文是以VE型分配泵为研究对象，分析了机械式分配泵的缺点，并结合电子控制原理将复杂的分配泵的结构简单化，使其控制更为精确。而其对该设计结果进行了验证分析，使结构更为合理。根据以上写作的总体思路，本论文由五部分构成:第一部分是绪论，主要阐述本文研究的目的、意义以及论文的写作思路和方法；第二部分是对分配泵机械部分各个元件的设计，使各部件在工作时能保证相应的强度要求，并能实现顺利的装配；第三部分是应用CATIA对各运动部件建模，并作运动和受力分析，以验证设计结果，保证各部件在极限载荷及极限应力下安全运行；第四部分就是电子控制系统的设计，它包括供油量的调节，供油提前角的调节以及调速器等，使系统能适时地、精确地控制喷油量及喷油提前角；第五部分是总结，主要针对设计结果做一个概括性的论述及预期一下应用前景。6.技术路线：分配泵总体结构设计设计分配泵机械部分的各部件设计电子控制系统对分配泵的各个运动部件进行建模后，做运动和受力分析油量控制调速器提前角控制验算、校核记录数据判断是否合格否是三、研究进度第1周第2周（3.13.14）： 毕业实习；第3周第4周（3.153.29）： 分析资料，整理原始数据，对分配泵进行总体结构设计；第5周第6周（3.304.13）： 分配泵机械部分运动部件的设计、校核；第7周第8周（4.144.28）： 绘制零件图，泵体的设计及附属零件的选择；第9周第10周（4.295.13）： 应用CATIA建模，做运动和受力分析，形成并整理数据；第11周第12周（5.145.28）：根据原始数据设计供油量控制装置，选择步进电机，按分配泵要求对调速器结构及电路进行设计；第13周第14周（5.296.12）：设计供油提前角调节器电路及结构，绘制装配图；第15周第16周（6.126.26）：检查前面的设计过程及数据，书写说明书；第17周：准备答辩。四、主要参考文献1 陈家瑞.汽车构造M.第2版.北京：机械工业出版社，2005.2 周云山，钟勇.汽车电子控制技术M.第1版.北京: 机械工业出版社，2004.3 盛选禹，盛选军.CATIA V5运动和力学分析实例教程M.北京：化学工业出版社，2008.4 姜浩哲,宗志斌,沈志彬. VE分配泵端面凸轮设计软件模块的应用J.现代车用动力，2003，4：3035.5 张煜盛,徐建新等. 共轨燃油系统高压油泵设计研究J.内燃机工程，2005，2（26）：15.6 吴晓冬,殷晨波,姜涛. 虚拟设计在柴油机VE型分配泵中的应用J.机械设计，2008,4（25）：6870.7 江冰.VE型分配泵的结构特点及其电控化J.太原大学学报，2001，2（4）：5254.8 李国岫. VE型分配式喷油泵电子控制的研究J. 兵工学报坦克装甲车与发动机分册，1999，（2）：4550.9 于秀敏，李学民，张建锐，高跃. 柴油机分配泵电控系统的标定J. 吉林大学学报(工学版),2004,34（3）：342347.10张欣，李国岫，王磊，程昌圻. 汽车用高速柴油机分配泵电控系统的研究J.中国公路学报，2000，13（2）：116119.11 罗世民，温任林. VE分配泵供油正时控制电磁阀的研究J.小型内燃机与摩托车，2006，35（5）：3033.12 王九如，陆献忠，龚笑舞. 电控分配泵喷油提前角控制新方法J. 国际车用柴油机技术研讨会，2001,2：197207.13 温任林,顾志华,张毅,宗志斌. 电控式VE分配泵的理论与实验研究J.应用科学学报，2001,19（4）：365368.14 李学民. 分配泵电控系统的开发及在车用柴油机上的应用研究D.长春：吉林大学汽车学院，2005.五、指导教师意见 指导教师签字：5