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船用柴油机电控喷油器电磁阀设计
| 论文题名： | 船用柴油机电控喷油器电磁阀设计 |
| 关键词： | 船用柴油机;电控喷油器;电磁阀;结构设计 |
| 摘要： | 共轨式电控燃油喷射技术是提高柴油机燃油经济性、降低NOx和碳烟排放的关键技术。共轨式燃油系统中电磁阀由电子控制单元（ECU）发出控制信号控制喷油器针阀的动作，实现燃油喷射的柔性控制。电磁阀的高速响应特性是精确控制喷油正时、喷油持续期以及实现多次喷射规律的关键；电磁阀流通能力是保证柴油机不同工况循环喷油量的关键。然而电磁阀的流通能力和响应速度往往是相互矛盾，提高流通能力需要增大阀口中径或阀芯行程，这将导致响应速度的降低。为满足电控喷油器燃油喷射控制要求，电磁阀设计相关的主要研究工作及结论如下： 1．以低速二冲程柴油机电控液力增压式喷油器的燃油喷射控制为目标，通过电磁阀的流通能力计算，确定了电磁阀的阀口中径和行程；通过电磁阀的响应速度计算，确定了电磁阀电磁力的大小；根据行程及电磁力需求，通过磁路计算确定了电磁铁的结构参数，完成了电磁阀的初步设计。 2．运用Maxwell电磁有限元分析软件，建立了电磁铁的有限元模型；通过静磁场参数化分析，研究了电磁铁铁心材料、极柱数、外径、磁轭厚度和衔铁厚度等参数对电磁力的影响，优化了电磁铁的各结构参数；设置了电磁铁的激励电路和负载，以柴油机单次循环喷油的脉宽对电磁铁进行了瞬态磁场仿真，研究电磁铁的开关响应特性，分析了铁心涡流效应对磁感应强度分布的影响。 3．在AMESim软件平台建立了电磁阀的动态仿真模型，实现了电磁铁、H桥驱动电路和阀芯的动态耦合；通过电磁阀动态仿真，分析了电磁阀工作过程中驱动电流、电磁力、阀芯位移、阀口液体流动、控制腔压力及泄漏流量的耦合关系；以电磁阀响应速度为目标，通过动态仿真，优化了阀芯结构尺寸。 4．通过电磁阀的动态特性分析，确定了开启电流值为50A和维持电流值为4A，在200bar~300bar工作压力内电磁阀开启响应时间小于1ms，关闭响应时间小于2ms，电磁阀单次开启的最小脉宽小于1ms，多次开启的最小时间间隔小于2ms。电磁阀动态响应和工作频率均满足燃油喷射控制要求。 |
| 作者： | 刘彩亚 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨建国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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