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随着现代工业的迅速发展,机械也越来越受到人们的关注,成为重要的研究课题之一。下面是由我整理的机械专业学术论文,谢谢你的阅读。 机械专业学术论文篇一 机械制造中的机械设计技术分析 [摘 要]随着社会的发展,生活和生产方式也发生了重大的变化。在机械设计与制造方面,工作技术也在不断的提高。机械设计与机械制造是密不可分的,机械设计其实为机械制造提供了理论,是机械制造的前提。机械制造在设计好的机械方案的基础上进行具体的实践与制造。但是无论在哪一个方面,技术是关键,特别是机械设计中要体现和应用的技术。 [关键词]机械制造 机械设计 技术分析 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)36-0091-01 一、 机械设计的基本认识 机械设计的现状 机械设计伴随着社会生产力的发展逐渐走进生产活动中,给生产活动提供了科学的理论基础。在传统的机械制造过程中,机械设计人员根据原来的机械原理,按照传统的方式进行产品设计,并且是通过简单的设计构图和静态的计算分析得到方案数据的,这样一来,设计所需要的数据可能缺乏准确性,可能对机械制造工作带来不必要的麻烦。相对传统的设计理念来讲,采用增强安全性的机械设计方法是比较可靠的,但是它也具有一定的弊端。另外,科学技术的发展也为机械设计工作带来了科技化的成果,大大克服了之前传统方式设计的弊端。在产品开发周期、工作效率等方面得到了很大的提高,设计所需要的数据更加精确,设计水平大大提高,得到了社会上的广泛认同,机械设计的成果更加显著。 我国机械设计的特点 应用广泛性 伴随着我国科学技术的快速发展,先进的机械制造技术在机械制造中是越来越重要,更是得到了广泛的应用。任何机械制造都离不开技术的支持,设计与技术的结合更给生产工作提供了强大的后盾。 创新性强 在机械设计与机械制造过程中,任何技术与设备都需要进行不断的更新和创造。机械设计方面,所谓创新是指在原有的优秀技术的基础上,运用更加先进的技术作为发展动力,不断学习不断进取,通过更多的知识来填补现有工作中的不足,通过创新和发展,致力于将机械设计方案做的更好,为机械制造提供更好的设计方案,提高机械化水平。 针对性市场广泛 在当今社会,任何产业的发展大多都离不开机械的辅助,机械在各行各业中的应用广泛带动了针对性市场的广泛性。机械产品可能涉及到餐饮行业、零部件加工行业等方面。而现今的机械设计也出现在各行各业,机械设计针对的市场对象广泛,满足了当今市场竞争的要求,同时也增强了市场竞争力,为机械设计与制造行业带来广阔的发展前景。 我国机械制造技术的发展方向分析 我国的机械制造技术现如今也在逐渐走向高端,结合以往经验总结可以发现,机械设计技术发展方向主要有三大类的方向可循:第一方向就是机械制造的管理,即健全规范的计算机管理制度,所以我国机械制造业要注重设计方向,更应该加强对机械制造技术的计算机管理;在近年来的设计技术发展站过程中,会发现机械制造的设计现代的机械产品的设计要求越来越要求智能化的实现,如相关的设计软件以及虚拟的设计技术的出现,这些虚拟软件将机械产品进行模拟设计,其实验结果可以通过高科技的方式显示,比如计算机软件的荧屏显示,数据报告等;接下来,机械制造的工艺越来越成熟,逐渐向精细加工高精密加工等技术方向发展,机械设计技术更加贴近细节。 二、机械制造中的机械设计技术分析 对机械设计方案的分析 机械设计的设计方案是设计中的关键,绝对影响着机械设计成品的实际效果与水平。在设计方案的过程中,许多细小的问题需要耐心发现并解决。尤其要注意的是,理论和实际实践是否能够有效的结合在一起,在实际操作过程中是否能够实施等问题。机械设计所设计的方案应该要考虑两方面的要求。一是要能够满足机器自身的基本性能和功能要求,二还要考虑工作者是否能够有效操作,工作人员是否能够掌握机器、是否熟悉操作流程等问题。机械设计的设计方案的主要设计步骤包括以下几个方面: 机械设计的主要技术设计分析 在机械设计的主要技术设计过程中,主要设计是占到重要地位的。在机械设计的主要技术设计阶段,首先要对设计图纸进行认真的核查,并且要细心认真对设计图纸中的数据进行分析,通过计算等方式实现数据的汇总。还有值得注意的是要对总图与部分图进行精心的对比分析,保证总图与部分图的统一。其次,要严格审核机械设计的主要技术设计的每个部分环节,保证设计质量,避免制造中不必要的麻烦。如果在实验过程中发现问题,就应该及时对每个环节进行重新校对。 机械设计的技术发展方向探讨 智能化 现代机械产品的机械设计发展方向发生了极大的改变,发展方向更加多样化,这样给机械设计带来了更多可能性的同时也增加了难度。因为机械设计质量要求在不断提高,而机械设计在如今的高科技化趋势中抓住了机遇,为新技术的发展和创造提供了良好的环境。并且不得不承认,在当今的科技形势中,智能化逐渐成为现代的机械产品的设计一个重要发展方向。智能化的产品增强了产品的性能、产品精美的结构等相关功能,并且提高机械设计的质量与水平。 系统化 系统化也是现代机械产品发展方向之一,现代化的机械产品设计越来越注重系统化,在设计过程中通过系统化实现各个部分的优化,将各个部分有效的整合在一起,实现设计产品的整体效能的提高。 模块化 除了智能化与系统化的倾向之外,现代的机械产品的设计要求也体现出倾向于模块化的特征。相比较而言,模块化的设计思路比较清晰敏捷,在完成机械性能与功能的结合方面优势是比较突出的,从而在很大程度上提升了产品的整体优势,能够最佳的完成机械设计方案的要求。 未来机械设计设想 机械设计人员设计理念 伴随着人们的生活质量的提高,机械设计的要求也在提高,工作人员的意识也要更加为人们的生产着想,本着更加“贴近生活、注重细节”的理念设计出更好的产品。因此,要求机械产品设计人员在进行设计时要特别重视机械产品设计的性能、质量等问题,为产品质量做好保障。 机械设计的市场 现代机械产品在市场竞争中要占有优势,设计技术机械产品的设计就要将生产的最终目的视为各类市场。在当今的市场竞争趋势中,设计人员要积极开发和创新设计理论,运用创新精神和先进的科学技术,研究出机械产品的新技术与新功能,从而提高机械产品质量,实现能够在市场竞争中更占优势。针对各类市场进行多样的设计,占领市场才能有利润和发展前景。通过提升产品的市场竞争力来让适应当今市场经济的竞争趋势。 与时代相关 现代机械产品也要和时代要求相结合。比如,节能环保的绿色设计理念等新式健康理念等。近年来,绿色环保不断成为各行各业发展的主题,环保意识更是深入人心。如今生活中,处处可见低碳生活的影子,绿色产品也不断进入市场,并且受到大家的欢迎。所以机械设计也能结合低碳消耗、绿色生产等进行设计,更好实现其理念价值。 三、结语 本文主要对机械制造中的机械设计进行分析,对机械设计的特点以及设计过程中应注意的问题进行探究,结合未来发展趋势提出部分见解,为机械设计提供更多的意见。 参考文献: [1] 王宝香.机械设计与机械制造的技术分析[J].煤炭技术,2013-04-12. [2] 王晓晨.浅析机械设计与机械制造技术[J].科技创新与应用,2014-08-11. 机械专业学术论文篇二 机械设计与机械制造技术 摘要:现代设计的特点是面向市场和用户的设计,现代设计不仅要实现产品的基本功能,更应体现人性化和环境保护的设计理念。同时,我国近年来机械设计制造技术得到了长足的发展,但是,与传统工业发达国家相比,我们还存在着十分明显的差距。由于技术、管理、投入不足等多方面的的因素,我国的制造业正承受着国际市场的巨大压力。本文就此阐述机械设计与机械制造的技术。 关键词:机械设计 机械制造 技术 引言 机械设计制造技术是衡量一个国家科技发展水平的重要标志。随着科技的发展,计算机网络技术的普及,机械设计方法已经有了实质性改变,科技新成果,不断丰富着机械设计的思想、理论以及方法,不断促进了机械设计发展和变革。在我国,机械制造技术经过多年的发展取得了极大的进步,但是相比较国外一些发达国家而言,还存在着一定的差距。不断地完善机械设计与加强机械制造技术,是保证我国机械制走向世界领先水平的前提条件。 1. 当前机械制造业设计的方法及内容 当前机械制造业设计方法是在对过去传统的机械设计理念进行深刻反思的基础上,综合运用现代化的设计技术手段实施的相应机械设计,可以概括为以下三个方面主要内容。 数字化成为当前机械设计的核心特点 随着科技的进步,尤其是数字化技术的高速发展,在机械设计进行之前久能够围绕整个设计生命周期进行相应的建模工作。同时可以充分利用计算机技术进行模拟设计,并对产品设计的整个生命周期进行过程模拟,给实际机械设计提供最佳的参考素材。在设计当中,还能够综合运用大量的数字化的设计技术及方法,广泛应用计算机辅助设计以及数字管理手段对全部设计的过程进行科学管理,确保资源配置最优化、设计效率最大化。 并行化成为当前机械设计的最大趋势 依托计算机支持,机械制造设计团队能够实现更多信息的共享,从而打破了时间和空间阻隔障碍。不同地区的机械设计工作者能够在同一平台下实现协同设计工作。在机械设计的过程中能够更多地赢得技术方面的支持和帮助,实现各种优势的互助互补,不断提高设计能力和设计水平。而过去传统的机械设计往往是单方面串行的设计,每项产品均需要实施分步骤设计,在一个设计步骤完成后,才能够进行下一个步骤的设计,设计资源利用度不高。此外在设计过程中各个设计环节也缺少必要的沟通手段,无法对设计中发现的问题在第一时间进行修正,使机械设计的开发周期变得更长,并增加了设计人员的工作量。随着当前机械大型化、综合化的发展,各种机械的构造及功能都变得更加多样和复杂,机械设计开发初期确立的思路对于后期影响较大,由于设计过程比较复杂,如果前期的设计思路一旦出现纰漏,那么将很难进行及时的修正。 智能化成为当前机械设计的迫切要求 随着自动化技术在机械设计领域的广泛应用,机械的自动化程度已经变得越来越高,相应地对机械自动化设计进程也提出了更高的要求。机械设计师需要充分利用智能技术进行相应的机械设计工作,构建完善的智能化的体系。 2. 我国机械设计制造技术发展的现状分析 机械设计制造包括研究产品的设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程。它是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。我国机械制造业的快速发展,主要依靠技术引进和赶超型发展战略,严重缺乏自主研发环节,这在很大程度上限制了中国机械制造业的发展,加之中国劳动力资源丰富而资金相对短缺,致使机械制造业的科技研发明显滞后。虽然中国机械制造业的产品数量已经位居世界前列,但主要依赖于劳动密集型产品,具有自主知识产权的高、精、尖产品比较少,在国际竞争中取得了相对的劣势。同时,我国械制造业产品的质量虽然有了很大程度的提高,但大量的机电产品的质量可靠性、外观设计、内在性能还存在一些问题。所以,就目前实际情况总体来说,中国的制造业大而不强,中国是制造大国而不是制造强国。 3. 机械产品的现代设计方法 智能化 智能化设计方法的主要特点是:根据设计方法学理论,借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术,以及多媒体等工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。 系统化 系统化设计方法的主要特点是:将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统,每个设计要素既具有独立性又存在着有机的联系,并具有层次性,所有的设计要素结合后,即可实现设计系统所需完成的任务。 模块化 模块化设计方法的主要特点是:视具有某种功能的实现为一个结构模块,通过结构模块的组合,实现产品的方案设计。 基于产品特征知识 基于产品特征知识设计方法的主要特点是:用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验,建立相应的知识库及推理机,再利用已存储的领域知识和建立的推理机实现产品的方案设计。 4. 机械制造中先进技术分析 随着科技的发展,产品的形状和结构的优化,对零件加工质量的要求也越来越高。数控加工技术就是在这种环境下发展起来的,适用于精度高,零件形状复杂的单件和中小批量生产的高效、柔性的自动化加工技术。目前,数控技术发展迅速,应用领域已从航空航天普及到汽车、机床等制造业及其他中小批量生产的机械制造行业中。 精密与超精密加工技术 随着航空航天、计算机、材料科学、激光和自动控制系统等高科技产业的迅猛发展,综合应用当今先进的加工技术,使机械加工精度已经提高到了μm的亚纳米级,并向纳米级发展。精密加工和超精密加工技术是现代制造技术的前沿和主要发展方向之一,它已经成为国际科技竞争中能否取得成功的关键技术,尤其是精密加工技术在尖端产品和现代武器制造中有举足轻重的地位。 超高速切削、磨削技术 超高速加工技术是指采用超硬刀具和磨具,利用能可靠实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备,以提高切削速度来达到提高材料去除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。具有切削力小、热变形小、加工精度高和降低加工成本等优越性。 新一代制造装备技术 少无夹具制造技术 在常规制造系统中,产品生产所需大量夹具不仅耗费大量资金,更严重的是延长了产品的准备时间,形成制造过程中的“瓶颈”,这是造成柔性差、响应速度慢、生产成本高、企业竞争能力弱的主要因素之一。鉴于少无夹具制造技术所具有的重要学术意义和实用价值,国内外多个单位均在这一领域开展了研究工作。 虚拟轴机床 新型并联构型制造装备虚拟轴机床实质上是机器人与机床的混合物,其在结构上完全不同于传统的数控机床,具有模块化程度高,结构简单,速度、动态响应快,造价低等优点,克服了传统的机床设备一些无法避免的固有缺陷。 微细制造与纳米技术 随着人们对许多工业产品的功能集成化和外观小型化的需求,使零部件的尺寸日趋微小化。这些需求导致了自20世纪70年代起出现了微细加工和纳米制造技术,他们促使了微型机器向系统化方向发展,并形成了有广阔发展前景的微机电系统(MEMS)。 结束语 综上所述,随着科技水平的不断提升,我国机械制造业取得一定的成绩,但是我国的机械设计与制造技术还存在着一定的不足,这些都严重的影响到我国机械制造业的发展。在机械设计与制造中掌握时代发展的趋势,不断地对设计方法与制造技术进行完善,采用先进的机械制造技术,从而推动我国机械制造水平的提升。 参考文献: [1]张宝坤,王淑霞,王艳.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].化工装备技术,2011. [2]陈静,机械设计技术的发展现状与趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2011. [3]杨元红.浅谈机械设计制造及其自动化专业的前景[J].文艺生活・文海艺苑,2010看了"机械专业学术论文"的人还看: 1. 关于机械电子工程学术论文 2. 机电类学术论文格式范文 3. 机电传动控制学术论文 4. 机电学术论文 5. 有关电大机械毕业论文范文

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论机电一体化技术的应用及其开展趋向摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术相互浸透的产物,是机电工业开展的必然趋向。本文简述了机电一体化技术的根本构造组成和主要应用范畴,并指出其开展趋向。关键词:机械工业机电一体化数控模块化 现代科学技术的开展极大地推进了不同窗科的穿插与浸透,惹起了工程范畴的技术改造与反动。在机械工程范畴,由于微电子技术和计算机技术的疾速开展及其向机械工业的浸透所构成的机电一体化,使机械工业的技术构造、产品机构、功用与构成、消费方式及管理体系发作了宏大变化,使工业消费由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的开展阶段。 一、机电一体化的中心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处置单元和驱动单元等局部组成。因而,为加速推进机电一体化的开展,必需从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必需从改善性能、减轻质量和进步精度等几方面思索。现代机械产品普通都是以钢铁资料为主,为了减轻质量除了在构造上加以改良,还应思索应用非金属复合资料。只要机械本体减轻了重量,才有可能完成驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量耗费,进步效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在进步牢靠性、灵活度和准确度方面,进步牢靠性与防干扰有着直接的关系。为了防止电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋向。对外部信息传感器来说,目前主要开展非接触型检测技术。 (三) 信息处置技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处置设备(特别是微型计算机)的提高应用严密相连。为进一步开展机电一体化,必需进步信息处置设备的牢靠性,包括模/数转换设备的牢靠性和分时处置的输入输出的牢靠性,进而进步处置速度,并处理抗干扰及规范化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被普遍采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极开展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机停止通讯,必需使数据传送的格式规范化、规格化。接口采用同一规范规格不只有利于信息传送和维修,而且能够简化设计。目前,技术人员正努力于开发低本钱、高速串行的接口,来处理信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、规范化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必需谐和分歧地开展。为了减少软件的研制本钱,进步消费维修的效率,要逐渐推行软件规范化,包括程序规范化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用范畴 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的开展,在构造、功用、操作和控制精度上都有疾速进步,详细表如今: 1、 总线式、模块化、紧凑型的构造,即采用多CPU、多主总线的体系构造。 2、 开放性设计,即硬件体系构造和功用模块具有层次性、兼容性、契合接口规范,能最大限度地进步用户的运用效益。 3、 WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和完成二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、含糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不只丰厚了数控功用,同时也增强了CNC系统的控制功用。 5、 能完成多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的才能,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功用,增强了系统组合及构成复杂加工系统的才能。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成构造紧凑的数控安装。 (二) 计算机集成制造系统(CIMS) CIMS的完成不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它突破原有部门之间的界限,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,完成从运营决策、产品开发、消费准备、消费实验到消费运营管理的有机分离。企业集成度的进步能够使各种消费要素之间的配置得到更好的优化,各种消费要素的潜力能够得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它能够随机地、实时地、按量地依照装配部门的请求,消费其才能范围内的任何工件,特别适于多种类、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量消费。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能依据示教停止反复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏顺应性和灵敏性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,经过计算机处置、剖析,做出一定的判别,对动作停止反应控制,表现出低级智能,已开端走向适用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功用,可停止复杂的逻辑思想、判别和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系亲密。 三、机电一体化技术的开展前景 纵观国内外机电一体化的开展现状和高新技术的开展意向,机电一体化将朝着以下几个方向开展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的开展方向。近几年,处置器速度的进步和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法发明了条件,有力地推进着机电一体化产品向智能化方向开展。智能机电一体化产品能够模仿人类智能,具有某种水平的判别推理、逻辑思想和自主决策才能,从而取代制造工程中人的局部脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系构造进一步采用开放式和形式化的总线构造。系统能够灵敏组态,停止恣意的剪裁和组合,同时寻务实现多子系统谐和控制和综合管理。表现特征之二是通讯功用大大增强,普通除RS232等常用通讯方式外,完成远程及多系统通讯联网需求的部分网络正逐步被采用。将来的机电一体化愈加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可依据一些生物体优秀的结构研讨某种新型机体,使其向着生物系统化方向开展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度交融了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的开展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸普通不超越1cm3,并正向微米、纳米级方向开展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵敏等特性,可进入普通机械无法进入的空间并易于停止精密操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等范畴,都有宽广的应用前景。目前,应用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个开展趋向,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产种类类和消费厂家繁多,研制和开发具有规范机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需求制定一系列规范,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品消费企业可应用规范单元疾速开发新产品,同时也能够不时扩展消费范围。 (五) 网络化 网络技术的飞速开展对机电一体化有严重影响,使其朝着网络化方向开展。机电一体化产品的品种很多,面向网络的方式也不同。由于网络的提高,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备自身就是机电一体化产品。 (六 ) 绿色化 工业的兴旺使人们物质丰厚、生活温馨的同时也使资源减少,生态环境遭到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时期的趋向,其目的是使产品从设计、制造、包装、运输、运用到报废处置的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源应用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指运用时不污染生态环境,报废时能回收应用。绿色制造业是现代制造业的可持续开展形式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术开展的结晶,是社会消费力开展到一定阶段的必然请求。它促使机械工业发作战略性的革新,使传统的机械设计办法和设计概念发作着反动性的变化。鼎力开展新一代机电一体化产品,不只是改造传统机械设备的请求,而且是推进机械产品更新换代和开拓新范畴、开展与复兴机械工业的殊途同归。 【参考文献】: 1、 李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003. 2、 芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004. 3、 王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].根底自动化,2006(6). 4、 章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的开展与应用[J].农机化研讨,2006(7). 5、梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的开展及应用[J].科技资讯,2007(9).

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起舞徘徊风露下

浅谈柴油机电控技术 摘要:介绍了柴油机电子控制技术的发展状况、控制原理和应用特点及高压共轨技术的 工作原理、研究方向、应用前景。 关键词:柴油机,电子控制,高压共轨技术 1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势 柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代,20世纪80年代 以来,英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通 用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十 铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场,以满 足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特 点,柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用 范围越来越广,数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经 济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠 传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求,也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近 年来,随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展 ,使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进 行电子控制的要求,并且电子控制燃油喷射很容易实现。 实际上,柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多,NOX排放量与汽油机相近,只是排气微 粒较多,这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧, 可燃混合气形成时间很短,而且可燃混合气形成与燃烧过程交错 在一起。通过分析柴油机喷油规律得到:喷入燃料的雾化质量、 汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展 以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预 喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。 经过多年的研究和新技术应用,柴油机的现状已与以往大不 相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟 度等方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平。随着国际上日 益严格的排放控制标准 (如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施,无论是汽油机还是柴油机都面临着严 峻的挑战,解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在,柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。 何谓电喷柴油机 采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。 电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分 组成。其任务是对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以 及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位 置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等 传感器,将实时检测的参数同时输入计算机(ECU),与已储存 的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较,经过处理计算按 照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据 ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和 喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点),同时对废气再 循环阀、预热塞等执行机构进行控制,使柴油机运行状态达 到最佳。 柴油机电子控制技术的发展趋势 高的喷射压力 为满足排放法规的要求,柴油喷射压力从10MPa提高到200MPa。如此高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量,缩短着火延迟期,使燃烧更 迅速、更彻底,并且控制燃烧温度,从而降低废气排放。 独立的喷射压力控制 传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有 关。这种特性对于低转速、部分负荷条件下的燃油经济性和排放 不利。若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力, 就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最佳,使 柴油 机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优。 改善柴油机燃油经济性 用户对柴油机的燃油消耗率非常关注。高喷射压力、独立的 喷射压力控制、小喷孔、高平均喷油压力等措施都能降低燃油消 耗率,从而提高了柴油机的燃油使用经济性。 独立的燃油喷射正时控制 喷射正时直接影响到柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量, 决定着汽缸的峰值爆发压力和最高温度。高的汽缸压力和温度可 以改善燃油使用经济性,但导致NOX增加。而不依赖于转速和负 荷的喷射正时控制能力,是在燃油消耗率和排放之间实现最佳平 衡的关键措施。 可变的预喷射控制能力 预喷射可以降低颗粒排放,又不增加NOX排放,还可改善柴 油机冷启动性能、降低冷态工况下白烟的排放,降低噪声,改 善低速扭矩。但是预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔 在不同工况下的要求是不一样的。因此具有可变的预喷射控制能力对柴油机的性能和排放十分有利。 最小油量的控制能力 供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的 小油量控制能力发生矛盾。当供油系统具有预喷射能力后将 会使控制小油量的能力进一步降低。由于工程机械用柴油机 的工况很复杂,怠速工况经常出现,而电喷柴油机容易实现最 小油量控制。 快速断油能力 喷射结束时必须快速断油,如果不能快速断油,在低压力 下喷射的柴油就会因燃烧不充分而冒黑烟,增加HC排放。电 喷柴油机喷油器上采用的高速电磁开关阀很容易实现快速断 油。 降低驱动扭矩冲击载荷 燃油喷射系统在很高的压力下工作,既增加了驱动系统 所需要的平均扭矩,也加大了冲击载荷。燃油喷射系统对驱 动系统平稳加载和卸载的能力,是一种衡量喷射系统的标准。 而电喷柴油机技术中的高压共轨技术则大大降低了驱动扭矩 冲击载荷。 2 柴油机电子控制技术的目的及优点 目的 优化动力性、改善燃油使用经济性、控制排放,使柴油机从 怠速至额定转速范围内均能获得最佳工作状况,防止可能发生的 危险运行状况,延长零件的使用寿命。 优点 具有多功能的自动调节性能 工程机械用柴油机的运转工况是多变的,而且对油耗、排放 和可靠性等要求较高。自动控制技术应用于柴油机的调节系统正 好可以实现多功能的自动调节,从而保证柴油机动力性、燃料使 用经济性、可靠性和操作方便性等性能充分发挥。 减轻质量、缩小尺寸、提高柴油机的紧凑性 对于现代高速柴油机而言,由于驱动喷油泵的扭矩较大,要 设计一个紧凑和可靠的供油提前自动调节器很复杂,而且在柴油 机总体布置上也比较困难。采用自动控制技术解决供油提前角自 动调节问题,不仅可以容易地解决上述难题,而且提高了柴油机 的紧凑性。 部件安装连接方便,提高了维修性 采用自动控制系统,相关部件尺寸减小(特别是燃油供给系 统),安装部位免受空间位置的约束,连接简便,有利于柴油机 日常维护及修理。 扩展了故障诊断、联络等功能 采用自动控制系统,可方便地与微型计算机相连,很容易实 现柴油机性能检测与故障诊断功能,柴油机运行及检测数据的存 储与传递等问题也迎刃而解,便于科学管理和使用。 使柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配 随着工程机械制造技术高速发展,为了提高自行式工程机械 的作业效能,采用了电喷柴油机,电控自动变速器等自动控制装置,使自行式工程机械在作业 时,能随着负荷的变化在一定范围内自动调整动力输出、动力传 递,柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配,充分发挥工程 机械作业效能。

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