船用低速柴油機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、持續(xù)期和噴油規(guī)律的關(guān)鍵執(zhí)行部件，對共軌式噴油系統(tǒng)的性能具有決定性的影響。開展船用低速柴油機噴油控制用電磁閥研究，對于我國自主開發(fā)船用低速柴油機共軌式電控噴油系統(tǒng)具有十分重要的工程應(yīng)用和理論研究價值。
　　本文作者研制了低速二沖程船用柴油機液力增壓式電控噴油器控制用電磁閥及其驅(qū)動電路，搭建了電磁閥綜合性能測試平臺；采用平臺試驗和仿真計算相結(jié)合的技術(shù)手段，

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

3、電控液力增壓式噴油器控制用電磁閥及其驅(qū)動電路的研制。
　　（2）研制了電磁鐵靜態(tài)特性測量系統(tǒng)、電磁閥動態(tài)特性測量系統(tǒng)和性能測量與控制系統(tǒng)。進行了電磁閥綜合性能試驗平臺的電磁閥系列試驗研究，主要包括電磁鐵靜態(tài)特性試驗、電磁閥空載流量特性試驗、電磁閥動態(tài)響應(yīng)時間試驗、電磁閥密封試驗和電磁鐵發(fā)熱溫升試驗等。試驗結(jié)果表明，研制的電磁閥性能指標(biāo)滿足設(shè)計要求。
　?。?）建立并試驗驗證了電磁鐵電磁場數(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)對電磁吸力的影響規(guī)律；采用試驗設(shè)計方法，對影響電磁鐵靜態(tài)特性的各參數(shù)進行了顯著性分析、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。
　?。?）建立并試驗驗證了電磁閥電路-磁路-機械運動-液壓-熱力五個子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；研究了勵磁電流、復(fù)位彈簧預(yù)緊力與剛度、伺服油進油與回油壓力、以及電磁閥工作氣隙等參數(shù)對電磁閥動態(tài)響應(yīng)時間的影響規(guī)律；采用

5、最優(yōu)拉丁超立方算法進行了電磁閥動態(tài)特性仿真試驗研究，建立了電磁閥開啟與關(guān)閉響應(yīng)時間的多元二次回歸模型，為電磁閥的優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　（5）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，優(yōu)化了電磁閥降低溫升、鐵芯材料熱處理及機加工工藝設(shè)計；采用遺傳算法進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，電磁吸力提升達14.1N；基于電磁閥開啟和關(guān)閉響應(yīng)時間多元二次回歸模型，采用第二