电控气缸注油器仿真与驱动扭矩试验研究

摘要

采用电控气缸注油器系统，以替换船用柴油机传统的机械式注油器系统，可减少气缸润滑油的消耗量，特别是在能源日趋紧缺的情况下，其经济效益与社会效益是相当可观的。同时，采用电控气缸注油器可减少船舶废气排放，有利于环境保护。可见，研发电控气缸注油器对船舶节能减排具有重要意义。 本文所做的研究是武汉理工大学电控气缸注油器研发项目的一部分。文中首先介绍了电控气缸注油器试验台架组成；阐述了针对某船6L60MC低速二冲程柴油机，设计电控气缸注油器试验台架的基本思想。 电控气缸注油器台架试验中，其气缸油不是喷入柴油机实际工作过程中的气缸，而是喷到大气中或恒定背压下的压力容器中。由于台架试验很难创建柴油机工作过程中注油孔处变化的气缸背压边界条件，于是本文利用HYDSIM软件建立了电控气缸注油器工作过程仿真模型，通过把注油孔处气缸背压曲线调入模型进行仿真研究，得到了无法通过台架试验手段获得的一些信息和数据。研究结果表明：在变化的气缸背压边界条件下与在10bar恒定背压下相比，喷油特性大体上相似；在变化的气缸背压下，泵端和嘴端峰值压力较恒定背压下的计算结果略高，而每个喷嘴每循环累计喷油量较恒定背压下的喷油量要多。本文还仿真分析了油管长度对喷油特性的影响。 设计的电控注油系统的注油泵是由步进电机驱动，由于在台架试验中出现了步进电机失步、堵转或不能驱动注油泵等问题，本文进行了驱动扭矩试验研究，以探究驱动注油泵所需力矩的大小。文中阐述了驱动扭矩试验台架组成、工作原理以及搭建过程。分析讨论了背压、气缸油温度、注油单元个数、循环喷油量、驱动转速等因素对驱动扭矩的影响，为电控注油系统的步进电机和注油泵如何选配提供了参考。 总之，本文进行了电控气缸注油器工作过程仿真研究与驱动扭矩试验研究，对电控气缸注油器相关环节的研发提供了参考和数据支持，具有一定的指导意义。但文中仍有许多不足之处和难点工作有待进一步的研究和完善。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题背景

1.2电控气缸注油器的发展动向

1.3燃油喷射系统仿真和扭矩试验研究的发展

1.4本文研究的目的和意义

1.5本文的主要研究工作

第2章 电控注油器试验台架组成及设计思想

2.1概述

2.2试验台架的主要组成

2.3电控注油器试验台架的设计思想

2.3.1电控气缸注油器的设计思想

2.3.2试验台架工作的设计思想

2.3.3注油调频的设计思想

2.4本章小结

第3章 电控气缸注油器工作过程仿真研究

3.1仿真模型

3.1.1 HYDSIM软件

3.1.2电控气缸注油器工作过程仿真模型

3.1.3仿真模型中各主要单元的选择

3.1.4计算模型的数学描述

3.2电控注油器工作过程的仿真计算与试验校验

3.2.1计算结果与试验结果的对比

3.2.2误差分析

3.3模拟注油孔处气缸背压变化的仿真分析

3.4油管长度对喷油特性的影响

3.5本章小结

第4章驱动扭矩试验研究

4.1驱动扭矩试验台架组成及工作原理

4.1.1扭矩测试仪的工作原理

4.1.2试验台架的搭建

4.2扭矩仪的标定

4.3驱动扭矩试验研究

4.3.1驱动扭矩的物理意义

4.3.2设定条件下的扭矩测量试验

4.3.3背压对驱动扭矩的影响

4.3.4气缸油温度对驱动扭矩的影响

4.3.5注油单元个数对驱动扭矩的影响

4.3.6循环喷油量对驱动扭矩的影响

4.3.7设定驱动转速对驱动扭矩的影响

4.3.8扭矩试验研究总结

4.4本章小结

第5章总结与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文