船用低速柴油机中压共轨电控燃油系统研究

发布时间：2017-09-10 21:03

  本文关键词：船用低速柴油机中压共轨电控燃油系统研究

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【摘要】：近年来，国际海事组织（IMO）实施的船舶排放标准逐渐严格，这对发展船舶柴油机新技术提出了更高的要求。柴油机共轨燃油喷射技术是公认的20世纪最重大的柴油机技术革新，出现以高压共轨技术与中压共轨技术为代表的两大技术分支，并采用了先进的电子控制系统。但是目前国内针对船用低速柴油机中压共轨式燃油喷射系统的研究还很少，这对于我国全面发展船舶柴油机新技术而言是不利的。因此本文着重围绕着MAN BW公司ME-C型低速柴油机的中压共轨系统进行研究。 本文着重开展了以下工作： 1、对比分析了国内外普遍应用的RT-flex系列和ME-C系列两种智能化低速柴油机各自的结构特点、工作原理，，以及优势。在此基础上重点围绕ME-C系列的中压共轨系统进行了详细的研究，其中对燃油增压泵、排气阀驱动器、喷油排气控制阀（FIVA阀）、液压动力单元等部分的组成和工作原理进行了详细的分析，之后总结了系统工作过程的流体动力学方程，利用奥地利AVL公司的Hydsim专业软件搭建了目标机型的中压共轨燃油喷射系统仿真模型。通过仿真计算的手段，对系统的一些关键零部件的结构参数对喷油特性的影响规律进行了研究与总结，同时对系统的关键电控执行机构—FIVA阀的控制变化对喷油规律的影响进行了详细的研究。 2、基于现代控制理论的LQR线性二次型最优控制理论，本文针对该喷油排气控制阀进行了状态空间模型的推导，并使用MATLAB控制系统工具箱进行了LQR控制器的计算求解，在此之后对控制器加权矩阵的选取做了讨论。仿真结果表明，系统加入LQR控制器后其单位阶跃响应和单位脉冲响应均得到了大幅提高，可满足系统喷油排气控制的工作要求。 3、最后，本文对于系统必不可少的蓄能器部件进行了选型、设计与强度校核，计算结果表明本文所设计的隔膜式蓄能器壳体满足工作强度要求。
【关键词】：低速柴油机 中压共轨 喷油特性 线性二次型最优控制 蓄能器
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 课题的研究背景和意义13-14
• 1.2 本课题国内、外研究现状与发展趋势14-16
• 1.2.1 船用低速柴油机国内外发展现状14-15
• 1.2.2 柴油机中压共轨系统的发展以及国内外研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究工作16-19
• 第2章 中压共轨系统工作原理与数学模型19-37
• 2.1 ME 系列低速柴油机中压共轨系统结构特点与工作原理分析19-28
• 2.1.1 燃油喷射系统的组成与工作原理20-22
• 2.1.2 排气阀驱动系统的组成与工作原理22-23
• 2.1.3 喷油排气控制阀的（FIVA 阀）工作原理23-26
• 2.1.4 喷油器的结构特点和工作原理26-28
• 2.2 系统数学模型28-35
• 2.3 本章小结35-37
• 第3章 中压共轨燃油喷射系统建模与仿真分析37-59
• 3.1 中压共轨燃油喷射系统模型搭建37-40
• 3.2 仿真结果分析40-56
• 3.2.1 中压共轨系统不同结构参数对喷油特性的影响44-52
• 3.2.2 FIVA 阀控制对喷油特性的影响52-56
• 3.5 本章小结56-59
• 第4章 中压共轨喷油排气控制阀动态性能优化59-77
• 4.1 喷油排气控制阀（FIVA 阀）闭环反馈结构原理59-60
• 4.2 FIVA 阀数学建模60-63
• 4.2.1 先导级阀分析与建模60-61
• 4.2.2 主级阀的分析与建模61-63
• 4.3 控制系统状态空间描述的基本概念63-64
• 4.4 线性二次型最优控制理论64-68
• 4.4.1 系统的可控性和可观性64-65
• 4.4.2 线性二次型最优控制65-68
• 4.5 FIVA 阀 LQR 控制器求解与仿真分析68-74
• 4.5.1 FIVA 阀的状态空间表达式68-69
• 4.5.2 LQR 最优控制器求解与仿真分析69-74
• 4.6 本章小结74-77
• 第5章 蓄能器的选型与设计77-91
• 5.1 蓄能器工作原理77-78
• 5.2 蓄能器储能方式选择78-79
• 5.3 蓄能器主要工作参数计算79-82
• 5.4 蓄能器壳体设计82-90
• 5.5 本章小结90-91
• 第6章 总结与展望91-93
• 6.1 全文工作总结91-92
• 6.2 展望92-93
• 参考文献93-97
• 攻读硕士学位期间发表的论文97-99
• 致谢99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 段彦仁;;船用柴油机电控单元硬件设计及试验研究[J];船舶工程;2009年04期

2 金江善;杨林;陈自强;凌励逊;周海涛;曹健;姜春宇;周志勇;;船用柴油机电控系统[J];舰船科学技术;2010年08期

3 张静秋;欧阳光耀;周加东;;双压共轨系统电控油压增压器优化设计[J];内燃机工程;2011年04期

4 谢辉,汪洋,孙方,苏万华,史绍熙;新型共轨蓄压式电控燃油系统及32位ECU[J];汽车工程;2001年01期

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本文编号：826595