本文關(guān)鍵詞：無泄漏低慣量電控噴油器設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 電控噴油器 無泄漏 低慣量 標(biāo)定 DOE 多目標(biāo)優(yōu)化

【摘要】：隨著船用柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)壓力的不斷提高，傳統(tǒng)柱塞-頂桿-針閥結(jié)構(gòu)電控噴油器由于偶件泄漏量大，導(dǎo)致系統(tǒng)液壓效率低，限制了噴射壓力的進(jìn)一步提高；而無泄漏低慣量的新結(jié)構(gòu)電控噴油器，較好的解決了偶件的泄漏問題，同時(shí)具有響應(yīng)特性快等優(yōu)點(diǎn)。本文基于某現(xiàn)有船用柴油機(jī)電控噴油器改進(jìn)項(xiàng)目，為使電控噴油器在更高的軌壓下，滿足液壓效率高、響應(yīng)速度快的性能要求，采用新型無泄漏低慣量結(jié)構(gòu)，并開展相關(guān)研究工作。主要內(nèi)容有： 1）理論分析傳統(tǒng)型電控噴油器偶件配合處的泄漏，找出了影響泄漏的關(guān)鍵因素。根據(jù)動(dòng)態(tài)回油量試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)消除針閥偶件處泄漏后，在1200bar軌壓下的其液壓效率可由傳統(tǒng)型的79.7%提升至90.5%，，在1600bar軌壓下可由79.3%提升至92%，提升幅度分別為13.5%和16%。因此，可預(yù)測(cè)無泄漏低慣量新結(jié)構(gòu)電控噴油器在1200bar和1600bar下均可提升到90%以上甚至更高。即，新結(jié)構(gòu)電控噴油器能夠在液力損失最小的情況下用于更高噴射壓力的共軌系統(tǒng)。 2）以不易測(cè)量的流量系數(shù)和摩擦因子等7個(gè)參數(shù)為調(diào)整因子，選取針閥啟閉過程t、t、循環(huán)噴油量q三個(gè)目標(biāo)量同時(shí)進(jìn)行標(biāo)定。與以往單一標(biāo)定循環(huán)噴油量相比，標(biāo)定后的仿真模型可定量分析電控噴油器響應(yīng)特性，提高了仿真質(zhì)量。同時(shí)，標(biāo)定過程中，采用正交分析確定標(biāo)定順序，優(yōu)化拉丁超立方設(shè)計(jì)尋找標(biāo)定方案。DOE方法的運(yùn)用，有效的降低多參數(shù)多目標(biāo)標(biāo)定過程的難度。 3）針對(duì)新結(jié)構(gòu)電控噴油器主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行顯著性分析和單因素分析。顯著性分析給出了各參數(shù)對(duì)響應(yīng)特性等性能指標(biāo)的主次影響排序。單因素分析給出了各參數(shù)對(duì)響應(yīng)特性等性能指標(biāo)的具體影響規(guī)律。根據(jù)顯著性分析和單因素分析結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，控制柱塞頭部直徑和針閥導(dǎo)向直徑對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)影響均不顯著，針閥質(zhì)量的小范圍變化對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)影響均不顯著。參數(shù)研究為新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的變量篩選和水平優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。在參數(shù)研究過程中，響應(yīng)面回歸模型的應(yīng)用可同時(shí)快速獲得顯著性分析和單因素分析結(jié)果，降低了計(jì)算成本。 4）根據(jù)參數(shù)研究結(jié)果，優(yōu)化設(shè)計(jì)空間，并對(duì)針閥啟閉過程時(shí)間t、t進(jìn)行慢開快關(guān)和快開快關(guān)兩個(gè)方向的多目標(biāo)尋優(yōu)計(jì)算。優(yōu)化結(jié)果顯示：循環(huán)噴油量一致時(shí)，慢開快關(guān)方向，新結(jié)構(gòu)電控噴油器較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在1200bar和1600bar軌壓下，開啟過程時(shí)間分別下降了7.7%和10.3%，而關(guān)閉過程時(shí)間分別下降了30.3%和31.4%�？扉_快關(guān)方向時(shí)，在1200bar和1600bar軌壓下，開啟過程時(shí)間則分別下降了52.3%和61.8%，而關(guān)閉過程時(shí)間分別下降了60%和54.3%。即：新結(jié)構(gòu)電控噴油器較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)既可在不明顯加快開啟過程下得到快速的關(guān)斷，也可同時(shí)做到快速的開啟和快速關(guān)閉。同時(shí)，響應(yīng)面模型與多目標(biāo)遺傳算法的結(jié)合極大的加快了優(yōu)化算法的尋優(yōu)速度，使得仿真成本下降90%以上。
【關(guān)鍵詞】：電控噴油器 無泄漏 低慣量 標(biāo)定 DOE 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.121
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 引言13-15
• 1.2 共軌系統(tǒng)電控噴油器的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)15-25
• 1.2.1 國外有關(guān)共軌系統(tǒng)電控噴油器的發(fā)展16-23
• 1.2.2 國內(nèi)有關(guān)共軌系統(tǒng)電控共軌噴油器的研究狀況23-25
• 1.3 主要研究意義和內(nèi)容25-28
• 1.3.1 研究背景和意義25-26
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容和方法26-28
• 1.4 本章小結(jié)28-29
• 第二章 電控噴油器物理-數(shù)學(xué)模型和 DOE 近似建模及多目標(biāo)優(yōu)化理論29-49
• 2.1 電控噴油器結(jié)構(gòu)29-31
• 2.1.1 針閥-頂桿-柱塞式電控噴油器結(jié)構(gòu)29-30
• 2.1.2 無泄漏低慣量電控噴油器結(jié)構(gòu)30-31
• 2.2 電控噴油器主要數(shù)學(xué)模型31-40
• 2.2.1 容積腔室壓力模型31
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)模型31-35
• 2.2.3 針閥座面最小流通截面處燃油流動(dòng)模型35-36
• 2.2.4 噴孔噴射模型36
• 2.2.5 縫隙流動(dòng)模型36-40
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）基本理論40-41
• 2.3.1 DOE 基本概念40
• 2.3.2 主要 DOE 方法40-41
• 2.4 近似建模基本理論41-43
• 2.4.1 近似建模基本思想41-42
• 2.4.2 近似模型搭建的基本流程42-43
• 2.5 響應(yīng)面模型（RSM）的介紹43-46
• 2.5.1 響應(yīng)面模型（RSM）的特點(diǎn)43-44
• 2.5.2 響應(yīng)面模型精度44-46
• 2.6 多目標(biāo)優(yōu)化理論46-48
• 2.6.1 Pareto 最優(yōu)解46-47
• 2.6.2 多目標(biāo)遺傳算法47-48
• 2.7 本章小結(jié)48-49
• 第三章 電控噴油器液壓效率研究49-58
• 3.1 電控噴油器液壓效率概念49
• 3.2 傳統(tǒng)電控噴油器偶件配合間隙處泄漏分析49-51
• 3.3 總低壓回油量試驗(yàn)研究51-56
• 3.3.1 保壓試驗(yàn)51-52
• 3.3.2 回油量平臺(tái)試驗(yàn)52-53
• 3.3.3 數(shù)據(jù)處理53-55
• 3.3.4 液壓效率分析55-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第四章 電控噴油器仿真模型的標(biāo)定研究58-73
• 4.1 傳統(tǒng)型電控噴油器仿真模型的搭建和標(biāo)定58-70
• 4.1.1 搭建傳統(tǒng)型電控噴油器仿真模型58-59
• 4.1.2 標(biāo)定目標(biāo)量的選取59-60
• 4.1.3 調(diào)整變量的選取60-61
• 4.1.4 正交析因分析確定標(biāo)定順序61-62
• 4.1.5 標(biāo)定試驗(yàn)62
• 4.1.6 關(guān)鍵特征時(shí)刻點(diǎn)的獲取62-67
• 4.1.7 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)尋找標(biāo)定方案67-69
• 4.1.8 模型預(yù)測(cè)精度驗(yàn)證69-70
• 4.2 無泄漏低慣量電控噴油器仿真模型的搭建和標(biāo)定70-72
• 4.3 本章小結(jié)72-73
• 第五章 無泄漏低慣量電控噴油器參數(shù)研究73-96
• 5.1 主要性能指標(biāo)73-74
• 5.2 參數(shù)研究用響應(yīng)面近似模型的搭建及精度驗(yàn)證74-78
• 5.2.1 搭建響應(yīng)面模型的目的74
• 5.2.2 參數(shù)研究響應(yīng)面模型的搭建74-76
• 5.2.3 響應(yīng)面模型精度檢驗(yàn)76-78
• 5.3 基于響應(yīng)面模型的顯著性分析78-81
• 5.3.1 針閥開啟過程時(shí)間 To2 顯著性分析79
• 5.3.2 針閥關(guān)閉過程時(shí)間 Tc2 的顯著性分析79-80
• 5.3.3 循環(huán)噴油率 q 的顯著性分析80
• 5.3.4 穩(wěn)定段平均噴射流量 H 顯著性分析80-81
• 5.4 基于響應(yīng)面模型的單因素分析81-95
• 5.4.1 針閥升程 L 的影響81-83
• 5.4.2 噴孔直徑 Dori 的影響83-84
• 5.4.3 壓力室直徑 De 的影響84-85
• 5.4.4 出油量孔直徑 Dout 的影響85-86
• 5.4.5 進(jìn)油量孔直徑 Din 的影響86-88
• 5.4.6 控制柱塞直徑 Dpiston 的影響88-89
• 5.4.7 針閥密封直徑 Dseal 的影響89-90
• 5.4.8 彈簧預(yù)緊力 Fspring 的影響90-91
• 5.4.9 運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量 mass 的影響91-92
• 5.4.10 控制柱塞頭部直徑 Dflapper 和導(dǎo)向直徑 Dguide 的影響92-95
• 5.5 本章小結(jié)95-96
• 第六章 無泄漏低慣量電控噴油器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化96-103
• 6.1 優(yōu)化目標(biāo)及約束96
• 6.2 設(shè)計(jì)變量篩選及變量水平優(yōu)化96-97
• 6.3 基于響應(yīng)面模型的多目標(biāo)尋優(yōu)97-100
• 6.3.1 優(yōu)化目標(biāo)量優(yōu)化方向97
• 6.3.2 新建優(yōu)化響應(yīng)面模型97-99
• 6.3.3 NSGE-Ⅱ算法多目標(biāo)尋優(yōu)計(jì)算99
• 6.3.4 優(yōu)化結(jié)果99-100
• 6.4 兩種結(jié)構(gòu)電控噴油器響應(yīng)特性的對(duì)比100-101
• 6.5 響應(yīng)面模型和 AMESim 模型的尋優(yōu)計(jì)算成本對(duì)比101
• 6.6 本章小結(jié)101-103
• 第七章 結(jié)論與展望103-106
• 7.1 全文總結(jié)103-105
• 7.2 研究展望105-106
• 附表106-110
• 參考文獻(xiàn)110-115
• 致謝115-116
• 碩士期間論文發(fā)表情況116-117
• 圖標(biāo)索引117-120

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳欣穎;歐陽光耀;白祿峰;;基于iSIGHT平臺(tái)DOE方法的柴油機(jī)噴油器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車;2012年04期

2 王云嶺;;新風(fēng)集團(tuán)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)技術(shù)填補(bǔ)國內(nèi)空白[J];中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊;2010年15期

本文編號(hào)：833405