【摘要】：近年來,隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染兩大難題越發(fā)引人關(guān)注,尋找新的發(fā)動機(jī)清潔代用燃料及優(yōu)化燃燒效率十分有必要。二甲醚(Dimethyl Ether,簡稱DME)十六烷值高、碳煙排放為零,具有作為柴油機(jī)清潔替代燃料的潛力。類似HCCI燃燒模式的二甲醚預(yù)混壓燃(Premixed Charge Compression Ignition,簡稱PCCI)燃燒,由于其具有良好的操作性,受到學(xué)者們的高度關(guān)注。位于二甲醚發(fā)動機(jī)兩燃燒室通道中的控制閥是實現(xiàn)二甲醚高效PCCI燃燒模式的關(guān)鍵,對控制閥驅(qū)動方式的設(shè)計及動態(tài)響應(yīng)特性的探究顯得尤為重要。首先,本文結(jié)合控制閥的工作特性,提出了電液控制系統(tǒng)。介紹了電液控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),闡述了該系統(tǒng)在二甲醚PCCI燃燒模式下的具體工作過程,建立了數(shù)學(xué)模型,分析了影響控制閥動態(tài)特性的主要參數(shù)。根據(jù)二甲醚發(fā)動機(jī)實際工作需求,分析了控制閥工作過程中需要滿足的動態(tài)特性要求。其次,根據(jù)電液控制系統(tǒng)工作原理,運用AMESim軟件搭建仿真模型。揭示了系統(tǒng)供給壓力、液壓活塞直徑、控制閥質(zhì)量、復(fù)位彈簧剛度、供油管長度等主要因素對控制閥動態(tài)特性的影響規(guī)律及正時、升程的可變控制特性。結(jié)果表明:系統(tǒng)供給壓力、液壓活塞直徑越大,控制閥最大升程及速度越大,液壓活塞直徑對閥門在最大升程處震蕩頻率影響較大;閥體質(zhì)量對控制閥最大升程及速度影響不大,但對閥門在最大升程處的振幅影響較大;復(fù)位彈簧剛度越大,控制閥最大升程越小,同時關(guān)閉所需時間也越短;供油管長度對控制閥動態(tài)特性影響不大。最后,針對控制閥落座沖擊問題采取阻尼孔液壓制動和PID閉環(huán)控制策略進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。采用AMESim優(yōu)化設(shè)計功能并借助遺傳算法求得合適的PID控制參數(shù),并運用到閉環(huán)控制仿真模型中進(jìn)行仿真計算。結(jié)果表明,采用節(jié)流閥阻尼孔液壓制動閉環(huán)控制策略后,控制閥的落座速度從2m/s左右下降到0.35m/s左右,能很好地滿足閥門落座速度要求,從而實現(xiàn)對控制閥落座的柔性控制。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of automobile industry, energy shortage and environmental pollution have attracted more and more attention. It is necessary to find new engine clean alternative fuel and optimize combustion efficiency. Dimethyl ether (Dimethyl Ether, (DME) has the potential to be used as clean alternative fuel for diesel engine because of its high cetane number and zero soot emission. (Premixed Charge Compression Ignition, (PCCI) combustion, which is similar to HCCI combustion mode, has attracted great attention of scholars because of its good operation. The control valve located in the two combustion chamber channels of dimethyl ether engine is the key to realize the high efficiency PCCI combustion mode of dimethyl ether. It is particularly important to explore the design of the driving mode and the dynamic response characteristics of the control valve. First of all, combined with the working characteristics of the control valve, the electro-hydraulic control system is proposed in this paper. The composition and structure of the electro-hydraulic control system are introduced, the concrete working process of the system in dimethyl ether PCCI combustion mode is described, the mathematical model is established, and the main parameters affecting the dynamic characteristics of the control valve are analyzed. According to the actual working requirements of dimethyl ether engine, the dynamic characteristics of the control valve are analyzed. Secondly, according to the working principle of electro-hydraulic control system, the simulation model is built by using AMESim software. The influence of the main factors, such as supply pressure, hydraulic piston diameter, control valve quality, reset spring stiffness and supply tubing length, on the dynamic characteristics of the control valve and the variable control characteristics of timing and lift are revealed. The results show that the larger the hydraulic piston diameter is, the greater the maximum lift and speed of the control valve are, and the hydraulic piston diameter has a great influence on the vibration frequency of the valve at the maximum lift. The mass of the valve body has little effect on the maximum lift and speed of the control valve, but has a great influence on the amplitude of the valve at the maximum lift, the greater the stiffness of the reset spring, the smaller the maximum lift of the control valve, and the shorter the closing time. The length of tubing has little effect on the dynamic characteristics of control valve. Finally, the damping hole hydraulic braking and PID closed-loop control strategy are adopted to optimize the control valve seat impact problem. The appropriate PID control parameters are obtained by using AMESim optimization design function and genetic algorithm, and applied to the closed-loop control simulation model for simulation calculation. The results show that the positioning speed of the control valve decreases from about 2m/s to about 0.35m/s after adopting the closed-loop control strategy of damping hole hydraulic braking of throttle valve, which can meet the requirements of valve seating speed. So as to realize the flexible control of the control valve seat.
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.13

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本文編號：2474705