風(fēng)冷柴油機(jī)用電控單體泵研究

張輝

摘要：新階段，為了對環(huán)境、能源和動力等需求進(jìn)行滿足，小缸徑風(fēng)冷柴油機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)顯得格外重要，而且相關(guān)設(shè)計(jì)問題也越來越多。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，對風(fēng)冷柴油機(jī)用電控燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并從試驗(yàn)臺性能試驗(yàn)及分析、柴油機(jī)性能試驗(yàn)及分析、硬件電路設(shè)計(jì)、控制單元軟件設(shè)計(jì)四方面，論述了風(fēng)冷柴油機(jī)用電控單體泵設(shè)計(jì)情況。

關(guān)鍵詞：風(fēng)冷柴油機(jī);單體泵;軟件設(shè)計(jì)

0 ?引言

在風(fēng)冷柴油機(jī)用電控單體泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，相關(guān)工作人員需要對其原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析，并提出控制單元硬件設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作的執(zhí)行創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。一般來說，該項(xiàng)設(shè)計(jì)操作內(nèi)容很多，除了升壓電路之外，還要避免設(shè)計(jì)程序占用太多的CPU資源。當(dāng)硬件設(shè)計(jì)工作結(jié)束之后，整個(gè)單體泵對驅(qū)動的要求也會呈現(xiàn)出來，讓驅(qū)動電源趨于穩(wěn)定。

1 ?風(fēng)冷柴油機(jī)用電控燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 對燃油系統(tǒng)的基本要求

首先，噴油壓力在柴油系統(tǒng)運(yùn)行過程中具備重要意義，尤其是在大氣環(huán)保壓力作用下，需要做好移動污染治理操作，但柴油機(jī)作為移動污染源，讓該項(xiàng)治理工作的執(zhí)行顯得尤為重要，避免與污染排放標(biāo)準(zhǔn)不相符。另外，在實(shí)際機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的噴油定時(shí)裝置，還可以借助于提前期開展有效的調(diào)節(jié)工作。相比之下，該種調(diào)節(jié)精度十分有限，而且和速度存在直接關(guān)系，這也導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法適應(yīng)于適時(shí)變化。為此，人們需要將高速電磁閥應(yīng)用到電控燃油系統(tǒng)之中，讓整個(gè)噴油定時(shí)操作變得更加簡單，隨著負(fù)荷具體情況產(chǎn)生變化。再次，對于噴油規(guī)律的掌控，能夠?qū)?shí)際柴油機(jī)的燃燒過程產(chǎn)生很大影響，對其經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)同樣起著決定性作用。最后，工作人員還要根據(jù)發(fā)動機(jī)實(shí)際情況，如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等等，實(shí)現(xiàn)對噴油量的精準(zhǔn)操控。

1.2 電控單體泵設(shè)計(jì)

從實(shí)際裝置之中噴油泵的安裝位置上可以看出，由于柴油機(jī)本體在設(shè)計(jì)過程中顯得非常緊湊，降低了噴油泵的安裝控件，而且對于新設(shè)計(jì)的電控噴油泵外形尺寸也產(chǎn)生了極大限制，相關(guān)工作人員需要在設(shè)計(jì)之前，對機(jī)械噴油泵能否成功進(jìn)入裝置內(nèi)部進(jìn)行全面考慮。為了保證設(shè)計(jì)的合理性，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對柱塞、電磁閥以及電控泵體等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，尤其是在關(guān)鍵零部件外形尺寸的把握上，同樣需要展示出合理性特點(diǎn)。另外，為了強(qiáng)化設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性，工作人員可以采用凸輪+柱塞式燃油機(jī)加壓方式，來提升主體結(jié)構(gòu)的抗壓能力，確保裝置能夠在后續(xù)實(shí)現(xiàn)高壓噴射。另外，電控單體泵屬于是脈動式范疇，在該系統(tǒng)之中能夠瞬間產(chǎn)生高壓，做到特性的時(shí)間為系統(tǒng)提供供油壓力，并提升其供油速度。

1.3 凸輪型線設(shè)計(jì)

從以往噴油泵設(shè)計(jì)角度來說，噴油泵凸輪設(shè)計(jì)顯得尤為重要，尤其是在供油規(guī)律和凸輪型線把握上，二者之間存在明顯聯(lián)系。更為重要的是，凸輪和從動件之間會存在相對運(yùn)動情況，工作人員可以加強(qiáng)日常系統(tǒng)運(yùn)行的觀察力度，將柱塞的運(yùn)動規(guī)律總結(jié)出來，開展有效的供油定時(shí)操作。需要注意的是，噴油泵的供油壓力和供油規(guī)律與實(shí)際型線情況存在直接關(guān)系，如果噴油泵的工作能力越強(qiáng)，與型線關(guān)系程度也就越緊密，并且還能對供油泵的使用壽命產(chǎn)生極大影響。

2 ?風(fēng)冷柴油機(jī)用電控單體泵設(shè)計(jì)情況

2.1 試驗(yàn)臺性能試驗(yàn)及分析

為了對電控單體泵供油特征進(jìn)行了解和統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要確保設(shè)計(jì)工作的執(zhí)行與相關(guān)要求相符，借助于上油泵試驗(yàn)臺對不同轉(zhuǎn)速下的耗油量進(jìn)行測試，還要做好標(biāo)定操作。本文所選擇的研究設(shè)備，來源于某設(shè)備公司，該設(shè)備能夠進(jìn)行噴油泵常規(guī)參數(shù)的采集和測量等操作，還能對控制參數(shù)進(jìn)行修改，十分智能。從實(shí)際操作過程中能夠看出，由于進(jìn)油方式不同，不同壓力和噴油器對油量等參數(shù)會產(chǎn)生不同程度的影響。如果能夠保證單端進(jìn)油與噴油量要求相符，可以確保整個(gè)進(jìn)油方式能夠得到合理性簡化，此時(shí)，整個(gè)進(jìn)油控制壓力應(yīng)保持在0.1到0.3MPa范圍內(nèi)。對不同平底推桿體和滾輪體的應(yīng)用，主要是針對于不同凸輪型線對噴油量的影響。由于滾輪挺柱對優(yōu)良和泵端壓力影響極大，人們可以通過具體柱塞速度，對不同噴油速率進(jìn)行研究，避免主體柱塞壽命產(chǎn)生影響。

2.2 柴油機(jī)性能試驗(yàn)及分析

首先，在發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架的選擇上，同樣來源于該公司的FC2000發(fā)動機(jī)測控系統(tǒng)，相關(guān)工作人員需要根據(jù)實(shí)際發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、排溫以及機(jī)油壓力等，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的有效采集和控制，并對變速變負(fù)荷等模式進(jìn)行選擇，選定最佳的控制方式，并可以采用其他類型的控制性，開展主體PID調(diào)節(jié)操作，還可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)速，對不同功率段發(fā)動機(jī)進(jìn)行選擇，根據(jù)實(shí)際情況選擇自動、手動存儲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)形式。例如，在電渦流測功器應(yīng)用時(shí)，能夠?qū)⒏呔群透叻€(wěn)定性等特點(diǎn)呈現(xiàn)出來，模擬發(fā)動機(jī)的實(shí)際使用工況，只有這樣，整個(gè)測試設(shè)備將會顯得更加完善。又如，對于AVL部分的排放測試系統(tǒng)檢查，工作人員可以通過對污染物排放情況的檢查，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測操作，具體污染物有CO、HC等等，通過對不同功率段的應(yīng)用，各種柴油機(jī)的檢測需求均能得到滿足。

2.3 硬件電路設(shè)計(jì)

對于柴油機(jī)電控單體泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件電路屬于其中一項(xiàng)重要組成部分，可以通過集成高速電磁閥，讓電控單體泵得到全年控制，將感性負(fù)載特性展示出來。首先，在設(shè)計(jì)工作執(zhí)行時(shí)，相關(guān)工作人員需要對系統(tǒng)可靠性進(jìn)行全面考慮，并對單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，為后續(xù)調(diào)試和拆卸操作創(chuàng)造更多有利條件。由于不同控制芯片內(nèi)容存在，所涉及到的供電電源也不同，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)被分割。其次，該硬件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用的脈寬調(diào)制控制方為PMW，能夠促使高速電磁閥實(shí)現(xiàn)快速開啟和關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)硬件電路的劃分，主要涉及到的內(nèi)容有單片機(jī)工作運(yùn)行、轉(zhuǎn)速信號采集、電流信號實(shí)時(shí)反饋等等。例如，在整個(gè)轉(zhuǎn)速信號通道設(shè)計(jì)時(shí)，主要涉及到的內(nèi)容有1路曲軸信號、5V電壓脈沖系統(tǒng)等等。為避免主體電磁波受到干擾，系統(tǒng)中央控制單元電路需要進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，將單片機(jī)最小系統(tǒng)應(yīng)用其中，并發(fā)揮出作用。

2.4 控制單元軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)控制軟件功能的發(fā)揮，能夠與實(shí)際硬件電路功能實(shí)現(xiàn)相互結(jié)合，而且在編寫控制軟件之前，工作人員還要對控制系統(tǒng)的控制過程進(jìn)行深入性分析，將控制軟件進(jìn)行模塊化分類，與實(shí)際系統(tǒng)硬件內(nèi)容結(jié)合在一起，讓控制軟件功能分析顯得更加明顯。對于系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)，工作人員首先要做的就是對目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行研究，通過對其運(yùn)行情況的判斷，調(diào)整好不同工況的運(yùn)行策略。更為重要的是，通過對CPU輸入情況，工作人員能夠?qū)⒄麄€(gè)凸輪位置傳感器內(nèi)容呈現(xiàn)出來，確保凸輪軸齒號能夠得到有效判斷，人們也可以根據(jù)實(shí)際傳感器信號采集，將曲軸齒號情況展示出來，了解曲軸轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)化情況，這也是計(jì)量時(shí)間的主要操作內(nèi)容。

3 ?總結(jié)

綜上所述，電控單體泵在控制工作執(zhí)行上能夠展示出良好的優(yōu)良特性，而且在噴油量和噴油定時(shí)操作過程中，可以根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況進(jìn)行標(biāo)定操作。對于整個(gè)外特性曲線內(nèi)容的理解，可以將主體靈活特點(diǎn)展示出來，將調(diào)速率降低到1%以下，進(jìn)而將發(fā)電機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢更好的展示出來。

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