VP37电控燃油分配泵与CA498ZL柴油机的匹配标定研究

随着社会的发展，科技的进步，人们越来越重视环境问题,环境保护已提上日程。而近年来，汽车保有量逐年增加，随之而来的是尾气排放日益严重，这对我们的环境造成了严重的污染，因此限制汽车的排放也就成为汽车工业发展首先需要考虑的问题。发动机电控技术可以大大降低发动机的排放，因此其应用已成为降低汽车排放的一种趋势。 柴油机电控系统是在汽油机的电控技术成功之后的80年代中期发展起来的，其发展动力最初来自于改善柴油机的经济性，尤其是二次石油危机促使柴油机进一步降低燃油消耗率，进一步促进了柴油机电控技术的发展。柴油机电控技术发展的最大动力来自于国际上日益严格的排放法规，而柴油机电控燃油喷射系统是其中非常重要的环节。柴油机电控燃油喷射系统按控制方式分为位置控制、时间控制、压力—时间控制三种。位置控制的特点是不仅保留了传统的泵-管-嘴系统，而且保留了燃油泵中的齿条、滑套等控制油量的机械传动机构，只是控制系统用电控位移执行器取代了机械式调速器的油量调节杆，利用位置传感器测出调节杆的位置，实现油量反馈调节。采用电控角位移执行器或高速电磁阀改变凸轮轴相对曲轴的位置，利用转角传感器测出角度的变化，实现喷油定时的控制。柴油机的结构几乎不需要改动，即可以改造成位置控制式喷射系统，便于对现有机器进行升级改造。 国外一些发达国家排放法规设立相对较早，而我国由于起步较晚，所以相对汽车工业发达国家的排放法规也滞后。进入WTO后，随着汽车关税的逐步降低，中国汽车将面临更大的压力，面对中国这片巨大的消费市场，我们不得不同国外汽车企业来竞争。由于我国柴油机机型很多，且很多是来自于不同国家引进的机型，因此在这些柴油机基础上采用电控技术不会只发展一种系统。为了今后长远发展考虑，应选择几种较适合我国发展的系统进行攻关、研究。位置式电控燃油喷射系统由于基本保留原有的系统，在现有柴油机机型上实施最方便。VP37电控分配泵在国外应用多年，可靠性好，泵端压力较高，控制系统又相对简单，因此许多国内厂家将VP37的国产化作为柴油机电控技术开发 的切入点，并同时开展共轨系统，电控泵喷嘴的研究，这样既可以在短时间内开发出成型的电控柴油机喷射系统以满足排放法规的要求，又可以在新技术研究领域缩小与发达国家的差距。 本论文主要研究的方向是VP37电控燃油分配泵与CA498Z发动机的标定匹配，并结合EGR、VNT、氧化催化剂进行法规达标试验。VP37电控燃油分配泵是BOSCH公司生产的位置式分配泵。与机械式VE泵相比，主要是对供油量和喷油正时进行控制，它仍保留了原机械式VE泵的基本结构特点，例如脉动供油原理、滑套位置控制油量等，但是去掉了复杂的调速机构，取而代之的是通过电磁铁式滑套电子控制机构来控制供油量，在高压油腔内增加一个高速电磁阀来动态调节供油提前角度，并在泵的内部集成了滑套位置、油温等传感器。CA498Z发动机是一汽大连柴油机厂的一个较成熟的产品，但它整机匹配的一直是机械式直列泵，匹配分配泵也只是处于试验阶段，因为已经很难满足今后日益严格的排放法规要求，所以采用电控分配泵是一种尝试，也是一种必然。大连柴油机厂与我校进行了VP37电控泵与CA498Z发动机的标定匹配研究,试验结果表明VP37电控泵完全满足设计要求，且经济性、动力性、排放性都要好于机械式分配泵。它相对于机械泵的最大特点是喷射压力要大于机械泵，且油量及喷油提前角可调，电控单元对泵的控制更精确、响应更快速。通过与EGR、VNT及氧化催化剂的联合匹配，使排放大量减少，最终的匹配结果达到了欧III排放标准。 在与EGR、VNT 联合标定前，首先对VP37与CA498Z增压中冷发动机进行了独立的标定匹配。这部分内容主要是摸清VP37的工作规律，掌握VP37的工作特性,确定起动、怠速工况的调整特性，并确定喷嘴的种类及适当涡流比的缸盖等。 EGR、VNT及氧化催化剂的联合匹配是一个非常复杂的过程，同时也是一个三者寻优的过程，本文寻找出一种相对简单的办法简化了实验过程，并达到了预期的实验效果。 VP37的控制策略是一个非常完备且复杂的系统，对于它的研究也是本文的一个侧重点，其研究为以后这方面的研究打下了一定的基础。 在上述工作的基础之上，自行开发了一套电控燃油喷射系统，通过提前角、 油量的调整以及水温等的修正来完成对VP37泵的控制。发动机的性能试验结果进一步验证了自行开发的控制单元控制的电控泵与机械VE泵相比，发动机控制性能得到大大提高，为以后进一步的研究打下坚实的基础。