柴油机电控单体泵燃油喷射系统仿真研究

论文摘要

柴油机电控燃油喷射技术,作为降低排放、改善燃油经济性的主要技术手段之一,已成为目前及今后研究的热点和发展趋势。目前,国外柴油机已普遍采用电子控制燃油喷射系统,但我国在柴油机电控燃油喷射技术研究方面起步较晚,水平较低。因此跟踪世界先进技术,研究和开发适合中国国情、具有高技术起点的新一代电控燃油喷射系统,是我国柴油机行业所面临的紧迫任务。本论文借鉴以往电控单体泵燃油喷射系统存在的压力不稳、易产生二次喷射、滴油等缺点,对某型柴油机的电控单体泵燃油喷射系统进行改进,在电磁阀与喷油器之间引进一个等压出油阀,此等压出油阀可以避免产生低速小油量的不稳定喷射,利于怠速稳定,避免产生二次喷射,降低柴油机的油耗。利用AVL公司的液力系统仿真软件Hydsim对此型柴油机电控燃油喷射系统进行仿真,得到蓄压腔压力、泵腔压力、高压油管压力、针阀升程、喷油率等一系列指标,而后对结果进行对比分析,通过调整部分参数从而优化燃油喷射系统的喷射性能。并且对电磁阀在高压油路中的不同位置、电磁阀旁通溢流口流通截面积对喷油特性的影响作了分析和研究,以便能对以后的试验工作有所借鉴。由于电磁阀是电控喷油系统中的关键部件,所以根据某型电磁阀的结构和特点,建立了数学模型。并运用Simulink软件对其进行了仿真研究,分析了驱动电压、初始气隙、弹簧预紧力、运动件质量等因素对电磁阀响应特性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国外柴油机电控燃油喷射系统的发展现状
• 1.2.1 位置控制式电喷系统
• 1.2.2 时间控制式电喷系统
• 1.2.3 时间+压力控制式电喷系统
• 1.3 国内柴油机电控燃油喷射系统的发展
• 1.4 本课题的工作背景及主要工作
• 第2章 电控单体泵燃油喷射系统的组成及主要部件的选择
• 2.1 电控单体泵燃油喷射系统的组成及工作原理
• 2.1.1 电控单体泵燃油喷射系统的组成
• 2.1.2 系统的工作原理
• 2.2 系统部件选择
• 2.2.1 喷油泵的选择
• 2.2.2 电磁阀的选择
• 2.2.3 等压出油阀的选择
• 2.2.4 喷油器的选择
• 2.3 系统各部件主要结构参数选择和计算
• 2.3.1 喷油泵基本参数
• 2.3.2 电磁阀基本参数
• 2.3.3 高压油管基本参数
• 2.3.4 等压出油阀基本参数
• 2.3.5 喷油器基本参数
• 2.4 本章小结
• 第3章 电控燃油喷射系统的仿真模型
• 3.1 仿真软件Hydsim简介
• 3.2 电控单体泵燃油喷射系统的Hydsim模型
• 3.2.1 系统在Hydsim软件环境下的仿真模型的建立
• 3.2.2 模型中主要单元的选择
• 3.2.3 各单元之间连接方式的选择
• 3.3 仿真模型中主要模块计算原理
• 3.3.1 凸轮模块
• 3.3.2 柱塞模块
• 3.3.3 容积模块
• 3.3.4 泄漏单元模块
• 3.3.5 高压油管模块
• 3.3.6 溢流孔模块
• 3.3.7 针阀模块
• 3.3.8 喷嘴模块
• 3.4 仿真模型参数的选取与输入
• 3.4.1 喷油泵模块参数的选取
• 3.4.2 电磁阀模块参数的选取
• 3.4.3 等压出油阀模块参数的选取
• 3.4.4 喷油器模块参数的选取
• 3.4.5 模型连接
• 3.4.6 燃油属性
• 3.5 本章小结
• 第4章 高速电磁阀的结构与仿真
• 4.1 高速电磁阀的功能与结构
• 4.1.1 电磁阀的功能
• 4.1.2 电磁阀的结构
• 4.1.3 电磁阀的工作过程
• 4.2 高速电磁阀的开关性能
• 4.2.1 电磁铁的吸合过程和吸合时间
• 4.2.2 电磁铁的释放过程和释放时间
• 4.3 电磁阀数学模型
• 4.3.1 电路模型
• 4.3.2 磁路模型
• 4.3.3 机械模型
• 4.3.4 电磁铁铁芯磁化曲线
• 4.4 电磁阀仿真模型
• 4.4.1 磁场强度子系统
• 4.4.2 电磁作用力子系统
• 4.4.3 回位弹簧作用力子系统
• 4.4.4 阀芯运动阻力子系统
• 4.4.5 电磁阀的Simulink实现
• 4.5 电磁阀动态响应特性分析
• 4.5.1 驱动电压对电磁阀动态响应特性的影响
• 4.5.2 气隙对电磁阀动态响应特性的影响
• 4.5.3 弹簧预紧力对电磁阀响应特性的影响
• 4.5.4 电磁阀运动件质量的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 电控燃油喷射系统仿真计算及结果分析
• 5.1 初步仿真计算结果
• 5.1.1 计算结果
• 5.1.2 结果分析
• 5.2 增加等压出油阀后的仿真结果
• 5.3 参数优化及结果分析
• 5.3.1 喷油压力
• 5.3.2 喷油速率
• 5.3.3 燃油雾化质量
• 5.3.4 针阀运动
• 5.4 燃油系统在小喷油量情况仿真分析
• 5.5 电磁阀对喷油特性的影响
• 5.5.1 电磁阀在高压油管中位置对喷油特性的影响
• 5.5.2 电磁阀旁通泄油口流通面积对喷油特性的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 A