论文题目: 柴油机高压共轨燃油喷射系统——高速电磁阀结构与控制参数优化及其特性测试系统的研制
论文类型: 博士论文
论文专业: 精密仪器及机械
作者: 黄茂杨
导师: 翟羽健
关键词: 高压共轨,高速电磁阀,特性仿真,优化设计,特性测试系统
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 高压共轨燃油喷射系统是现代柴油机电控燃油喷射系统的先进技术,使柴油机能够满足日趋严格的排放法规要求,同时可提高其经济性和舒适性。本论文以一汽集团《柴油机高压共轨燃油喷射系统》科研项目为依托,采用理论计算,计算机仿真与实验分析相结合的方法,研究高压共轨喷油器用高速电磁阀结构设计与控制参数的优化,并重点研制了能够适用于样品设计与改进,产品性能检测的高速电磁阀静态及动态特性测试系统。本课题研究工作对提升我国柴油机高压共轨燃油喷射系统的自主开发能力具有重要的理论意义和工程应用价值。论文的主要内容有:(1)分析了柴油机高压共轨燃油喷射系统对高速电磁阀的性能要求。根据电磁学理论建立了电磁阀静态吸力特性数学模型。阐述了高速电磁阀的工作机理,将高速电磁阀分为“电”、“磁”、“机”、“液”四个子系统,并结合电磁阀实际工作过程,建立了电磁阀动态响应过程数学模型,研究了电磁阀磁滞和涡流效应对电磁阀性能的影响。(2)根据高速电磁阀静态特性和动态响应特性数学模型,开发了高速电磁阀性能仿真系统。对给定的结构和控制参数的电磁阀的静态吸力特性和动态响应特性进行了仿真研究。(3)对影响高速电磁阀性能的主要结构参数和控制参数进行了分析,为电磁阀的结构设计和控制方法的拟定提供了理论依据。根据电磁阀结构和控制参数对电磁阀性能的影响规律,采用遗传算法对高速电磁阀进行了设计优化,取得了良好效果。(4)研制了高速电磁阀静态特性测试系统。构建了系统台架,设计了基于磁平衡式霍尔电流传感器的高速电磁阀脉冲电流发生器,开发了测试系统软件。所开发的测试系统精度高,操作方便,功能齐全,达到了设计指标。(5)研制了基于激光位移传感器的高速电磁阀动态响应特性测试系统。构建了系统台架和电磁阀预紧弹簧刚度测量机构,设计了基于功率吸收原理和可变脉宽升压逆变技术的电磁阀动态电流驱动器,实现了对驱动器参数的智能控制,满足了对电磁阀动态特性试验的多样性要求。开发了测试系统软件,提出了基于小波分析的方法,对试验所得衔铁位移响应信号和驱动电流信号进行了滤波。(6)对高速电磁阀样品进行了试验研究,给出了试验结果,并对试验结果进行了分析,表明理论研究与试验结果相符合。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 柴油机电控技术的发展
1.2.1 位置控制电控燃油喷射系统
1.2.2 时间控制电控燃油喷射系统
1.2.3 压力-时间控制电控燃油喷射系统
1.2.4 柴油机电控燃油喷射技术未来的发展趋势
1.3 我国柴油机电控燃油喷射技术发展现状
1.4 柴油机电控燃油喷射系统用高速电磁阀的研究动态和发展趋势
1.4.1 国外高速电磁阀的研究动态
1.4.2 国内高速电磁阀的研究现状
1.5 本文主要研究内容和研究成果
1.5.1 研究目标
1.5.2 主要研究内容和成果
1.6 论文结构
第二章 高速电磁阀数学建模
2.1 高速电磁阀在高压共轨燃油喷射系统中的应用
2.1.1 高速电磁阀在高压共轨喷油器中的作用机理
2.1.2 高压共轨燃油喷射系统对电磁阀特性的要求
2.2 电磁阀的结构及工作原理
2.3 电磁阀静态特性数学模型
2.3.1 磁路磁阻计算
2.3.2 电磁阀的吸力特性
2.4 电磁阀动态特性数学模型
2.4.1 “电”子系统模型
2.4.2 “磁”子系统模型
2.4.3 “机械”子系统模型
2.4.4 “液”子系统分析
2.5 电磁阀响应时间分析
2.6 涡流和磁滞对电磁阀特性的影响分析
2.6.1 涡流损耗分析
2.6.2 磁滞损耗分析
2.6.3 涡流和磁滞对电磁阀特性的影响分析
2.7 电磁阀温度变化分析
本章小结
第三章 高速电磁阀特性仿真与参数优化
3.1 高速电磁阀特性仿真系统设计
3.1.1 阀芯材料的选择
3.1.2 电磁阀静态吸力特性仿真模型的建立
3.1.3 电磁阀动态响应特性仿真模型的建立
3.1.4 高速电磁阀特性仿真
3.2 电磁阀参数对特性的影响
3.2.1 结构参数影响分析
3.2.2 控制参数影响分析
3.3 基于遗传算法方法的电磁阀多参数优化设计
3.3.1 遗传算法的特点及基本原理
3.3.2 遗传算法的应用步骤
3.3.3 基于 GA 方法的电磁阀多参数优化设计
3.3.4 优化结果仿真
本章小结
第四章 高速电磁阀静态特性测试系统的研制
4.1 静态特性测试系统原理与设计指标
4.2 系统总体结构
4.3 测试系统试验台架设计
4.3.1 试验台架设计要求
4.3.2 试验台架结构
4.4 拉压力传感器
4.4.1 力传感器性能指标
4.4.2 力传感器信号调理电路设计
4.5 精密位移测试仪
4.5.1 直线感应同步器原理
4.5.2 直线感应同步器信号处理方式
4.5.3 直线感应同步器信号调理电路
4.6 电磁阀驱动电流发生器的研制
4.6.1 磁平衡式霍尔电流传感器
4.6.2 电流发生器
4.7 系统软件设计
4.7.1 信号实时监控
4.7.2 数据同步采集
本章小结
第五章 高速电磁阀动态特性测试系统的研制
5.1 动态特性测试系统功能
5.2 系统技术方案选择
5.3 系统总体结构
5.4 测试台架设计
5.5 电磁阀预紧弹簧刚度测试机构
5.6 电磁阀驱动器设计
5.6.1 高速电磁阀驱动器的性能要求
5.6.2 常用的高速电磁阀驱动方案
5.6.3 高速电磁阀驱动器设计
5.7 数据采集卡的选用
5.8 激光位移测量仪
5.8.1 激光位移测量仪的性能指标
5.8.2 激光位移传感器原理
5.9 系统软件设计
5.10 基于小波分析的测试信号处理
5.10.1 小波变换的定义和性质
5.10.2 多分辨分析
5.10.3 常用正交小波函数介绍
5.10.4 基于小波分析的动态测试信号处理
本章小结
第六章 高速电磁阀特性测试系统的应用与试验研究
6.1 电磁阀特性测试系统的应用
6.2 高速电磁阀静态特性测试
6.3 弹簧刚度测试
6.4 高速电磁阀动态特性测试
本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
参考文献
致谢
作者攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2007-06-11
参考文献
- [1].高压共轨式柴油转子发动机ECU研制及其试验匹配研究[D]. 吴进军.机械科学研究总院2006
- [2].高压共轨式电控柴油机故障自诊断系统研究[D]. 梁锋.上海交通大学2004
- [3].高压共轨电控柴油机控制策略研究与优化[D]. 肖文雍.上海交通大学2008
- [4].基于嵌入式系统的高压共轨控制软件研究[D]. 王俊席.上海交通大学2006
- [5].高压共轨喷油系统多学科设计优化及智能控制研究[D]. 袁文华.湖南大学2010
- [6].柴油机高压共轨喷油器喷油特性和结构创新研究[D]. 段炼.江苏大学2015
- [7].基于EGR耦合多段喷射实现超低排放研究[D]. 田径.吉林大学2010
- [8].高压共轨式柴油机硬件在环仿真系统研究[D]. 张捷.华中科技大学2007
- [9].高压共轨喷油控制策略及共轨管优化设计研究[D]. 裴海灵.中南大学2009
- [10].高压共轨柴油机燃油喷射控制系统的开发及喷油一致性的研究[D]. 郭树满.天津大学2012