国产长城高压共轨柴油机实验台架设计研究设计本科生毕业设计说明书(编辑修改稿)

国产长城高压共轨柴油机实验台架设计研究设计本科生毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

工作范围内，测量精度约为最大值的 2%。 图 216 共轨压力传感器 (4)流量限制器 : 功能：喷油器总在打开的位置，为了阻止燃油连续不断地喷入，流量限制器将关闭油路。 结构如图 217： 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 15 图 217 流量限制器 性能：流量限制器一侧通过螺纹拧到轨道上（高压），另一侧通过螺纹拧到喷油器的进 油 管。 每个底座上都带有一个通道，目的与轨道进行液压连 接 ，与喷油器进行油路连接。 限制器内部有一个柱塞，通过弹簧直接与共轨高压蓄压器相连。 柱塞 后 底座密封，通道贯穿进出口。 通道尾部直径减少，起节流作用。 工作原理： 1)正常情况下，柱塞位于停止位置，也就是说流量限制器的导轨端向上顶着止动器。 喷射燃油时，喷油器端部的喷射压力下降，使柱塞在喷油器内移动的方向改变。 流量限制器通过柱塞改 变燃油的体积，以补偿喷油器从导轨内喷出的燃油体积，而不是通过节流孔（因为通过 这 种方式是远远不够的）。 在喷油末期，柱塞偏离低座而占据中间位置，没有将出口完全关闭。 弹簧迫使柱塞回到最初位置，同时燃油可以流过节流孔。 弹簧与节流孔径是规定好的，那样即使在最大的喷油量状态（加上安全储备），柱塞也有可能返回到流量限制器轨道底端（顶着止动器的位置），然后保持在这个位置，等候下一个喷油时刻的到来。 2)严重泄露时，由于大量燃油离开燃油导轨，流量限制器柱塞被迫离开静止位置并且向上顶着出口上的密封底座。 柱塞保持在这 个 位置，向上 顶着流量限制器喷油器侧的止动器，阻止燃油到达喷油器。 3)轻微泄露时，由于存在泄露量，流量限制器柱塞不能回到静止位置。 几次喷射发生之后，柱塞移动到出口上的密封底座上。 柱塞保持在这个位置，向上顶着流量限制器喷油侧的止动器，直到发动机熄火、切断油器的燃油输入为止。 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 16 (5)限压阀 ： 功能：当过压时限压阀通过打开轨道旁通道限制轨道中的压力。 限压阀允许短时间内轨道上的最大压力为 150Mpa。 结构如图 218： 图 218 限压阀 性能：限压阀是个机械装置，包含如下部件：底座螺丝，一端连接到油箱的回油管、一个可移动的柱塞、一个弹簧。 限压阀连接到轨道上以后，底座上有一个通道，一个圆锥形的柱塞与底座的表面接触，形成密封面，在正常的工作压力（大于 135Mpa）下，弹簧推动柱塞与底座接合，轨道保持压力。 当压力过高时，柱塞被轨道压力推动，克服弹簧的弹力，燃油通过柱塞内部的通道流到燃油箱。 当阀门打开时，轨道中的压力便会降低。 喷油器 本机的喷油器主要由控制柱塞、喷油嘴针阀和电磁阀 等组成。 工作方式：喷器的工作可分为 4 步（发动机运转而且高压油泵供油）：喷油器关闭（产生高压）、喷油器打开（开始喷油）、喷油器全部打开、喷油器关闭（结束喷油）。 作用在喷油器元件上的分配力产生操作结果。 若发动机停转或轨道中没有压力，则喷油器弹簧将关闭喷油器。 (1)喷油器关闭（复位状态）。 在复位状态下，电磁阀不吸合，因此喷油器关闭，(见图 219a)。 弹簧力将电枢下的球阀压向节流孔座处，节流孔关闭。 轨道中的高压作用在阀控制室中，而且相同的压力也作用在喷油器腔内。 轨道压力作用在柱塞的末端，与喷油器弹簧的弹力一起 使喷油器保持关闭状态。 (2)喷油器打开（开始喷油）。 喷油器停留在最初静止位置。 电磁阀由伺服电流激活，伺服电流能够确保电磁阀迅速开启， (见图 219b)。 由触发的电磁阀施加的吸合天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 17 力大于阀弹簧的拉力时，电枢打开节流孔。 几乎与此同时，执行电流减到最小并保持不变，满足电磁铁的需要。 由于电磁铁电流的作用，间隙减小是有可能的。 节流孔打开，燃油从阀控制室流到刚好位于其上部的腔室，并且从那里通过回油管返回燃油箱。 节流孔防 止完全的压力平衡，阀控制室中的压力因此下降。 由此导致阀控制室内的压力低于喷油器在柱塞上的外力 ，因此针阀 打开，燃油喷出。 喷油器针阀打开的速度取决于节流孔和反馈孔的流量。 喷油器全开时，喷油器喷入燃烧室的油压几乎等于轨道中的油压，其 它 的分力很小。 (3) 喷油器关闭（喷油结束）电磁阀不吸合，弹簧力将球阀压回球雨 硅 座中。 节流孔关闭，燃油通过反馈孔，阀控制室内 充满燃油，压力与针阀弹簧 力 一起将针阀关闭，喷油器不喷油。 针阀 关闭的速度 取 决于 进油节流孔 的流量。 a) 喷油器关闭（不喷油 ） b)喷油器开启（喷油） 1— 回油管 2— 电气接头 3— 触发元件（电磁阀） 4— 来自共轨的燃油进口（高） 5— 球阀 6— 泄油孔 7— 供油孔 8— 阀的控制腔 9— 阀的控制柱塞 10— 通向喷油嘴的供油通道 11— 喷油嘴针阀 图 219 喷油器构造及工作过程 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 18 3 博世柴油共轨发动机实验台设计方案 长城汽车 型柴油发动机是长城公司与德国博世公司联合设计、开发用于微型客车、轿车的柴油机，该发动机技术采用博世电控共轨系统和涡轮增压器、全负荷最低油耗小于 209g/()，净重只有 100kg，升功率为 46W/L。 实验台 台 架的设计 本实验台台架（图 31） 造型现代、美观、合理、安全，采用 45 号钢质结构。 实验台架上部（图 32）放 置面板图、显示器、电子仪表； 中部 （图 33）控制台 放置发动机 控制单元 ECU、点火开关、仪表盘 总成 、 防盗控制单元、诊断座 及 保险座 装置； 下 部 （图 34） 放置 型柴油发动机的总成和冷却系统、供油系统、润滑系统、进排气系统、燃油箱。 发动机支架及台架的底边采用方钢焊制具有足够的支撑刚度，安全耐用。 为了方便 实 验台移动，在 实 验台的四角分别制作有四个脚轮，并且为安全起见，前 脚轮 上都设置了锁止装置防止 实 验台自由滑动。 发动机周围的辅件采用薄钢管作护栏，安全、美观。 图 31 实验台架总成 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 19 图 32 实验台架上部 图 33 实验台架中部 图 34 实验台架下部 实验台的设计 实验台架面板图的设计 第一部分铭刻着博世柴油共轨发动机的 电控原理图 (图 35)，以显示出发动机电脑与传感器、执行器之间的输入输出关系，并且在电路图的元器件相应节点均安装检测插孔，以便于 对照电路原理图可以对电控系统 相应元器件的故障点、检测点进行静态或动态信号的检测，通过 检测电控系统各信号参数 ，从而进行故障判断或标准参数测量。 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 20 图 35 实验台架面板图 第二部分为动态显示区 (图 35)，具有主要数据参数的数码显示功能，在 实验台前面板上设置 有 6 块电子指示仪表 方便数据读取 ， 将 传感器或模拟装置 的输入信号接到 该 仪表 的信号输入端。 通过仪表屏幕便可 观察传感器或者模拟装置的工作情况， 包括蓄电池电压、油门踏板位置传感器、共轨压力传感器、冷却液温度传感器、进气压力传感器、燃油温度传感器。 第三部分为电脑液晶显示区 (图 35)， 显示 燃油供给系统结构原理示意图和实验台的控制面板上显示故障，传感器的波形图以及数据，以方便学生先看原理示意图有一个宏观认识再结合实物了解其原理，这样会 取得更好的学习效果，同时也方便于教师教学以获得更好的教学效果。 柴油机共轨控制电路图的设计 在发动机 实 验台 设计前系统了解发动机自诊断系统的组成与功能、监测控制系统、控制程序、数学计算和逻辑判断，以及系统故障判断的发生条件。 以便 有目的地创造满足 ECU 判断故障生成条件的运行环境。 本电路图采用 Auto CAD 软件 进行绘制 ，柴油机共轨电路图（图 36）主要由电控单元，传感器，执行器，电源，诊断座和其他电器元件组成。 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 21 图 36 柴油机共轨电路图 实验台故障控制的设计 故障设置 与 消除的 设计 本实验台 装有一台计算机， 将采用智能故障设置装置（图 37），其由硬件和软件两部分组成。 软件是由 VB 语言编制的驱动程序，该程序装在本 实 验台装备的电脑主机中。 该装置的硬件部分由电磁继电器、串转并模块、电磁继电器电源（包括变压器、整流器）、数据传输线及端口、单片机 5V 供电端口及传输线等组成。 图 37 智能故障设置 此计算机与发动机的 ECU 通过数据线相连，可以进行数据交换，所以可以不用外接解码器进行读码、消码、动态数据流读取、基本设定、终端执行器操作。 这些功能项目将通过计算机的显视器显视出，且更为直观 、全面。 同时 本实训台在操作显示面板上安置的诊断口可连接 解码器 ,用来 清、 读 故障码 、读取 动态数据流 、基本设定和终端执行器操作 ，设置故障或发生故障经排除后，关闭点火开关，使用 计算机或解码器 进行消码。 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 22 故障分析与设置功能 本实 验 台操作显示面板上安装了与原机电脑数量相同的端子引出口，可方便地将各部位导线接通和断开，并通过端子引出口上的裸露部分进行电压和电阻的测量，以便获取故障码后的故障分析。 测量电压操作：发动机运转时无须拔下端子引出口的插头，直接用高阻抗万用表接触引出口的裸露部分即可测量各部位间的电压；测量 电阻操作：关闭点火开关后，无须拔下端子引出口的插头，直接用高阻抗万用表接触引出口的裸露部分即可测量传感器、执行器等各部位的电阻。 故障设置功能 ： 本机设有两个故障设置区： （ 1） 开路设置区 ： 操作显示面板下方的电脑端子引出口为开路设置区，插头外缘为传感器连接线点，插头内缘为电脑连线点，故障设置时，关闭点火开关后，只须拔下电脑相应端子引出口插头，换上专用的开路模拟插头即可造成开路故障（当设置故障后故障灯在点火开关接通及发动机运转状态下都会点亮）。 （ 2） 断路设置区 ： 操作显示面板下的电脑柜中；设有圆形板式按钮十 个，机油高压显示、机油低压显示、防盗灯、起动机、燃油泵、燃油油位显示、风扇、水温显示、水位显示、蓄电池 充电指示、时间显示表等线路的断路设置故障点，以方便教学设置故障。 本机不提倡短 路设置故障，如果采用了短路设置方式，则对有可能发生的元器件损坏。 传感器信号模拟功能 （ 1） 电压模拟 ： 首先根据所需模拟电压值的范围选择电压转换开关的 5V 或 1V 档，关闭点火开关后，取专用连接线一根，一头插在电压模拟旋钮下的模拟插孔中，另一头插入需输入电压的端子引出口插孔中，打开点火开关启动发动机，此时调节旋钮便可改变电压 输入值，而操作显示面板上的蓄电池电压表则显示模拟值。 电压模拟主要用来模拟节气门传感器电压信号、氧传感器电压信号等，通过模拟可用来判断传感器的好坏，也可通过解码仪数据流的显示观察喷油脉宽和点火正时的改变。 （ 2） 电阻模拟 ： 关闭点火开关后，取专用连接线一根，一头插入电阻模拟旋钮下的模拟插孔中，另一头插入需输入电阻值的端子引出口插孔中，此时调节旋钮即可改变电阻输入值。 电阻模拟主要用来模拟水温信号、进气温度传感器信号等的电阻值变化。 天津工程师范学院 20xx 届本科生毕业设计 23 4 实 验台 的使用 发动机运转及显示功能 （ 1） 接通操作显示面板上的点火开 关后，此时，组合仪表灯、机油报警灯、蓄电池充电指示灯、防盗灯点亮、同时显示蓄电池电压值，若冷却液不足时则冷却液液位灯也同时点亮，只有在添加冷却液后其灯熄灭方可进行下一步操作。 （ 2） 旋转点火开关至起动档位，起动机运转（最长可延续 5 秒钟）发动机运转后应立即松开钥匙。 （蓄电池电压值低于 11V 需充电或检查蓄电池）。 发动机运转正常时防盗灯应熄灭（否则发动机可能无法起动或运转不正常），机油报警灯、蓄电池充电指示灯也同时熄灭。 （ 3） 此时发动机若在冷机下运转则进入快怠速运转工况，操作显示面板上的相关仪表显示；发动 机转速在 1000r/m 以上、真空压力显示 、燃油压力显示130Mpa 左右 ,蓄电池电压表应显示 以上，发动机开始热机。 （ 4） 当水温表显示温度为 70℃ 80℃ 时发动机热机结束，此时怠速降在 800r/m左右，发动机进入怠速工况。 真空压力显示 左右 ， 燃油压力显示 130Mpa 左右，若显示温度超过 90℃ 时散热器风扇开始运转进行强制冷却，蓄电池电压表应显示 以上。 （ 5） 轻踏油门踏板，操作显示面板上的相关仪表显示发动机转速在15002500r/m 左右，此时发动机进入中速工况。 真空压力显示略有增加、燃油压力显示 130Mpa 以上 ， 蓄电池电压表应显示 以上。 （ 6） 加大油门开度 ， 操作显示面板上的相关仪表显示发动机转速在25004000r/m 左右，此时发动机进入高速工况。 燃油压力显示 130Mpa 以上、真空压力显示真空压力显示 ，蓄电池电压表应显示。