船用低速柴油機(jī)噴油控制用電磁閥研究.pdf

1、噴油控制用電磁閥作為共軌式噴油系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，是控制燃油噴射量、噴射正時(shí)、持續(xù)期和噴油規(guī)律的關(guān)鍵執(zhí)行部件，對(duì)共軌式噴油系統(tǒng)的性能具有決定性的影響。開展船用低速柴油機(jī)噴油控制用電磁閥研究，對(duì)于我國自主開發(fā)船用低速柴油機(jī)共軌式電控噴油系統(tǒng)具有十分重要的工程應(yīng)用和理論研究?jī)r(jià)值。
　　本文作者研制了低速二沖程船用柴油機(jī)液力增壓式電控噴油器控制用電磁閥及其驅(qū)動(dòng)電路，搭建了電磁閥綜合性能測(cè)試平臺(tái)；采用平臺(tái)試驗(yàn)和仿真計(jì)算相結(jié)合的技術(shù)手段，

2、研究了電磁鐵的靜態(tài)特性和電磁閥的動(dòng)態(tài)特性；利用遺傳算法進(jìn)行了電磁閥多目標(biāo)綜合優(yōu)化。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　（1）分析了電控液力增壓式噴油器對(duì)控制用電磁閥的技術(shù)要求，進(jìn)行了電磁鐵的材料選型、電磁鐵和閥芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了閥口流通面積、閥芯中徑及行程，進(jìn)行了電磁線圈、靜鐵芯和銜鐵的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)。分析了電磁閥響應(yīng)時(shí)間對(duì)勵(lì)磁電流、驅(qū)動(dòng)電路的技術(shù)要求，進(jìn)行了功率放大器的選型設(shè)計(jì)，開發(fā)了基于 PID控制的脈寬調(diào)制式驅(qū)動(dòng)電路，完成了

3、電控液力增壓式噴油器控制用電磁閥及其驅(qū)動(dòng)電路的研制。
　?。?）研制了電磁鐵靜態(tài)特性測(cè)量系統(tǒng)、電磁閥動(dòng)態(tài)特性測(cè)量系統(tǒng)和性能測(cè)量與控制系統(tǒng)。進(jìn)行了電磁閥綜合性能試驗(yàn)平臺(tái)的電磁閥系列試驗(yàn)研究，主要包括電磁鐵靜態(tài)特性試驗(yàn)、電磁閥空載流量特性試驗(yàn)、電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)、電磁閥密封試驗(yàn)和電磁鐵發(fā)熱溫升試驗(yàn)等。試驗(yàn)結(jié)果表明，研制的電磁閥性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。
　?。?）建立并試驗(yàn)驗(yàn)證了電磁鐵電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型和有限元模型，研究了鐵芯材料、

4、電磁線圈及控制參數(shù)、電磁鐵裝配尺寸、靜鐵芯和銜鐵的結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)對(duì)電磁吸力的影響規(guī)律；采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)影響電磁鐵靜態(tài)特性的各參數(shù)進(jìn)行了顯著性分析、主效應(yīng)分析、交互效應(yīng)及相關(guān)性分析；得到了影響電磁吸力的關(guān)鍵參數(shù)及最佳取值范圍。
　?。?）建立并試驗(yàn)驗(yàn)證了電磁閥電路-磁路-機(jī)械運(yùn)動(dòng)-液壓-熱力五個(gè)子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；研究了勵(lì)磁電流、復(fù)位彈簧預(yù)緊力與剛度、伺服油進(jìn)油與回油壓力、以及電磁閥工作氣隙等參數(shù)對(duì)電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的影響規(guī)律；采用

5、最優(yōu)拉丁超立方算法進(jìn)行了電磁閥動(dòng)態(tài)特性仿真試驗(yàn)研究，建立了電磁閥開啟與關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間的多元二次回歸模型，為電磁閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　?。?）分析了電磁閥性能提升的潛力，完善了電磁閥工作狀態(tài)、閥芯與靜鐵芯結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了電磁閥降低溫升、鐵芯材料熱處理及機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)；采用遺傳算法進(jìn)行了基于電磁吸力響應(yīng)面模型的靜鐵芯和銜鐵各結(jié)構(gòu)參數(shù)全局優(yōu)化設(shè)計(jì)，電磁吸力提升達(dá)14.1N；基于電磁閥開啟和關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間多元二次回歸模型，采用第二