柴油机电控泵管嘴燃油系统及电磁阀的仿真研究

论文摘要

随着近年来对柴油机经济性和排放要求的不断提高,加速发展柴油机电控燃油喷射技术已经成为大势所趋。本论文借鉴电控泵管嘴燃油喷射系统的特点和原理,对某型中高速柴油机的传统机械控制式喷油系统进行电喷化改造。利用AVL公司的液力系统仿真软件Hydsim建立了此型柴油机电控燃油喷射系统的仿真模型。通过仿真计算,获得了电喷化改造后燃油喷射系统的关键性结构参数。并且对电磁阀在高压油路中的安装位置,电磁阀的响应速度以及电磁阀旁通泄油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器件,因此本论文针对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。经研究发现,增大驱动电压,可以显著缩短电磁阀的关闭时间:缩小初始间隙,可以提高电磁力,缩短电磁阀关闭时间;弹簧预紧力是电磁阀开启的阻力,但也是电磁阀关闭的动力,应该根据具体需要折衷考虑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 柴油机电控燃油喷射系统的发展概况
• 1.2.1 位置控制式电控燃油喷射系统
• 1.2.2 时间控制式电控燃油喷射系统
• 1.2.3 时间—压力控制式电控燃油喷射系统
• 1.3 电控燃油喷射系统模拟计算的意义及现状
• 1.3.1 模拟计算的意义
• 1.3.2 电控燃油喷射系统模拟计算的现状
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 电控燃油喷射系统的物理及数学模型
• 2.1 电控燃油喷射系统的选择
• 2.2 系统的工作原理
• 2.3 系统的数学模型
• 2.3.1 凸轮模块
• 2.3.2 喷油泵的基本方程
• 2.3.3 高压油管的基本方程
• 2.3.4 喷嘴端的基本方程
• 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HYDSTM简介
• 3.2 电控泵—管—阀—嘴燃油喷射系统的Hydsim模型
• 3.2.1 系统在Hydsim软件环境下的模型描述
• 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 仿真模型主要单元数学模型
• 3.3.1 凸轮单元基本数学方程
• 3.3.2 柱塞单元基本数学方程
• 3.3.3 容积单元基本数学方程
• 3.3.4 泄漏单元基本数学方程
• 3.3.5 油管单元基本数学方程
• 3.3.6 溢流孔单元基本数学方程
• 3.3.7 针阀单元基本数学方程
• 3.3.8 喷嘴单元基本数学方程
• 3.4 本章小结
• 第4章 电磁阀的仿真计算
• 4.1 电磁阀的结构与原理
• 4.2 电磁阀的运动特性
• 4.3 电磁阀铁芯材料的选择
• 4.4 电磁阀数学模型
• 4.4.1 电路模型
• 4.4.2 磁路模型
• 4.4.3 机械模型
• 4.4.4 电磁铁铁芯磁化曲线
• 4.5 电磁阀模型Simulink实现
• 4.5.1 磁场强度子模块
• 4.5.2 电磁作用力子模块
• 4.5.3 阀芯运动阻力子模块
• 4.5.4 电磁阀的仿真模型
• 4.6 工作参数对电磁阀动态响应特性的影响
• 4.6.1 驱动电压对电磁阀动态响应特性的影响
• 4.6.2 初始气隙对电磁阀动态响应特性的影响
• 4.6.3 弹簧预紧力对电磁阀响应特性的影响
• 4.6.4 运动件质量对电磁阀响应特性的影响
• 4.7 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 燃油喷射系统仿真模型参数
• 5.1.1 燃油喷射系统的基本参数
• 5.1.2 凸轮单元参数
• 5.1.3 喷嘴单元参数
• 5.1.4 其它单元参数
• 5.1.5 仿真模型参数汇总
• 5.2 仿真计算结果
• 5.3 参数修正及结果分析
• 5.3.1 喷油压力
• 5.3.2 喷油速率
• 5.3.3 雾化质量
• 5.3.4 针阀运动
• 5.3.5 凸轮运动
• 5.4 电磁阀对喷油特性的影响
• 5.4.1 电磁阀在高压油管中位置对喷油特性的影响
• 5.4.2 电磁阀旁通泄油口流通面积对喷油特性的影响
• 5.4.3 电磁阀响应速度对喷油特性的影响
• 5.5 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
• 附录B