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内燃机低粘度燃料喷油器特性研究的开题报告一、研究背景内燃机是现代交通运输工具和工程机械中最主要的动力源之一，其燃料喷油器的性能直接影响着发动机的能效和排放。
随着技术的发展，低粘度燃料作为一种新型燃料逐渐受到人们的重视，并被应用于现代内燃机中。
因此，对低粘度燃料喷油器的特性进行深入研究具有重要的意义。
二、研究目的本研究旨在探究低粘度燃料喷油器的特性，具体目的如下：1. 分析低粘度燃料的特性和优势；2. 研究低粘度燃料喷油器的工作原理和结构；3. 探究低粘度燃料喷油器在发动机中的适用性和性能表现；4. 提出优化低粘度燃料喷油器的方法和措施。
三、研究内容本研究的主要内容包括如下几个方面：1. 低粘度燃料的特性和优势通过查阅相关文献，分析低粘度燃料相对于传统燃料的特性和优势，如其燃烧速度、能效、环保等方面的改善。
2. 低粘度燃料喷油器的工作原理和结构研究低粘度燃料喷油器的工作原理和结构，包括主要的零部件、结构特点和工作原理等方面。
3. 低粘度燃料喷油器的性能表现通过实验室测试和发动机试验，探究低粘度燃料喷油器在发动机中的适用性和性能表现，如喷油量、喷油稳定性、燃油经济性和排放等方面的表现。
4. 低粘度燃料喷油器的优化方法和措施基于以上研究内容，提出优化低粘度燃料喷油器的方法和措施，旨在提高其在发动机工作中的效果和适用性。
四、研究意义研究低粘度燃料喷油器的特性和优势，对于改进现代内燃机的性能和效率具有重要意义。
一方面，低粘度燃料具有燃烧速度快、环保、能效高等优点，能够提高发动机的工作效率和减少排放；另一方面，低粘度燃料喷油器的研究将有助于优化发动机的结构和工作方式，从而为我国在“节能减排”等领域做出贡献。
五、研究方法本研究采用文献调研、实验室测试和发动机试验相结合的方法，具体流程如下：1. 文献调研：通过查阅相关文献，了解低粘度燃料的特性和优势、低粘度燃料喷油器的结构和工作原理、以及低粘度燃料喷油器在发动机中的性能表现等方面的研究进展。
预紧力可控电主轴动态特性分析和试验研究的开题
报告
课题名称：预紧力可控电主轴动态特性分析和试验研究
研究背景：
随着机械制造行业的不断发展，高速、高精度加工需求不断增加。
如何提高加工质量和效率，已经成为制造业的一个重要问题。
电主轴技术作为机床的重要组成部分，其性能直接影响到整个机床的加工精度和效率。
因此，研究电主轴的动态特性，提高其性能，对于机床加工的发展有重要意义。
研究内容：
本文将研究预紧力可控电主轴的动态特性和控制方法。
主要包括以下内容：
1. 建立预紧力可控电主轴的数学模型，分析其动态特性。
2. 基于数学模型，研究控制预紧力对电主轴性能的影响。
3. 设计预紧力控制系统，实现对电主轴预紧力的实时控制。
4. 对设计的预紧力可控电主轴进行试验验证，分析实验结果，验证数学模型的正确性。
研究意义：
本课题的开展，可以进一步提高预紧力可控电主轴的性能和精度，满足日益增长的机械制造行业对高速、高精度加工的需求，推动机床加工技术的发展。
同时，本研究也将为电主轴的设计和改进提供参考。
一、根本概念1．有效转矩----柴油机飞轮对外输出的可供使用的转矩称为有效转矩〔P24〕2．有效功率----柴油机在单位时间内对外做功的量称为有效功率(P24)3．15min功率----在标准环境条件下，柴油机允许连续运转15min的最大有效功率(P24) 4．1h功率----在标准环境条件下，柴油机允许连续运转1h的最大有效功率(P24) 5．12h功率----在标准环境条件下，柴油机允许连续运转12h的最大有效功率(P24) 6．持续功率----在标准环境条件下，柴油机允许长期连续运转的最大有效功率(P24) 7．每小时燃油消耗量----柴油机工作1h消耗的燃油量8．燃油消耗率----柴油机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油量(P24)9．直接喷射---燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油柱的形状和燃烧室形状的匹配，以及燃烧室内空气涡流运动，迅速形成混合气的一种混合气形成方式。
10．间接喷射----燃油先喷入预燃室燃烧，在再喷入主燃室中燃烧，使发动机在各种转速下都能形成良好的混合气。
11．预喷射----预喷射是以较大的喷油提前角将少量燃油喷入气缸。
它将为主喷射燃烧时提供预处理，改善燃烧、降低噪声。
(P17)12．后喷射----后喷射被用于降低柴油机排放，在主喷射之后，可以根据需求向燃烧室供应准确计量的少量燃油。
13．怠速----维持发动机稳定运转的最低转速。
此时发动机不对外输出功率。
14．最高空转转速----满负荷条件下，卸去全部载荷，发动机所能到达的最高转速15．着火延迟期----从燃料开场喷入气缸起到形成火焰中心为止的这一阶段称为着火延迟期。
(P14)16．速燃期----从燃料点火开场到迅速燃烧出现最高压力为止的这一阶段称为速燃期。
(P14)17．缓燃期----从最高压力点开场到出现最高温度的这一阶段称为缓燃期(P15) 18．补燃期----从最高温度点开场到燃料根本完全燃烧这一阶段称为补燃期(P15) 19．压力升高率---单位曲轴转角的压力升高量称为压力升高率。
试验方法。
带预喷的工作压力较高@1000baror600bar图1共轨喷油器的工作原理装配参数的影响研究1.2.1电磁阀弹簧预紧力1.2.1.1影响分析陶瓷球受力分析：衔铁施加力和控制腔内的液压力。
F球=F电磁+F液压-F弹簧-G（弹簧+衔铁+陶瓷球零件自身的重量相对于其它力比太小，在以后所有受力分析中均不施加此力。
如果F球增加，衔铁上升速度快，提前。
但是电磁阀弹簧受本身结构尺寸和封液压力影响，52-60N之间变动，占整个力分布10%左右。
1.2.1.2不同电磁阀弹簧预紧力的影响随着电磁阀弹簧力的增加，预喷油量变小。
电磁阀弹簧力变化不同的衔铁升程下，对应的预喷油量的变化量是不同的。
衔铁升程在65-70um，变化量0.2mm3/str左右。
电磁阀弹簧力控制在52-55N。
电磁阀弹簧力：N525558表1电磁阀弹簧力与预喷油量实测数据——————————————————:国家重点研发计划（2016YFD0700805）。
作者简介:陈晓辉（1971-），女，内蒙古通辽人，工程硕士，程师，主要负责共轨和机械喷油器开发、验证工作；海龙（1984-），男，湖南岳阳人，从事共轨系统设计、配标定验证工作；沈彬（1970-），男，江苏徐州人，从事燃油系统、后处理系统的匹配应用工作。
图2PI喷油速率曲线所受液压力，占其3%左右，对预喷影响不太。
但是对低怠速影响较大。
（表3）②不同油嘴弹簧力影响。
实际测试过程中，油嘴弹簧力对预喷无影响。
具体数据见表4。
油嘴弹簧力：N 323640预喷油量:mm 3/str1.721.621.79表4油嘴弹簧力与预喷油量实测数据1.3关键零件的控制参数1.3.1控制阀套A/Z 比和A 孔直径1.3.1.1控制阀A/Z 比和A 孔直径影响分析控制阀A/Z 比决定喷油持续期长短，A/Z 大喷油持续期长，喷油量大，反之喷油量[3]。
陶瓷球抬起后，控制腔内压力降低，降低的速度与A （出孔）的直径、形状和流量系数相关。
油气弹簧特性分析与仿真汽车悬架系统一般由缓和冲击的弹性元件、衰减振动的阻尼元件和导向机构三部分组成。
悬架将车架与车桥或直接与车轮弹性的连接起来。
它将车架上的力及车架所受的力传给车桥，缓和与吸收车轮在不平道路行驶时因车轮跳动所给车架的撞击和振动，并传递力和力矩。
悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受，提高乘坐的舒适性和操纵的稳定性。
理想悬架装置当车辆在路况良好的的路面行驶时，承重的车轮振动行程较小，而且具有很低的悬架刚性，此时车辆行驶时稳定性舒适性都会大大提高。
车辆在高低不平的路面行驶时承重车轮上下波动会很大，车架刚性较大，则对冲击力吸收的能力较强，可以进行高速行驶。
这种车辆的悬架系统其悬架刚性应该是可变的，车架特性是非线性的，油气弹簧悬架系统就具以上的特性。
还有就是，油气弹簧悬挂系统可以通过以下方式自动调节车身的高度，使车身保持在一定高度，例如：对悬挂缸补油或排油；油气弹簧悬挂在加速度、速度、动行程、地面对车轮的冲击力地面、信号的频率方面具有极大的降低效果，特别对地面的高频振动信号，油气弹簧悬挂表现出极大的衰减率，说明油气弹簧悬挂适用于车辆在高低不平的路面上高速行驶。
1/ 91 油气弹簧的实际应用和研究状况目前国内油气弹簧的在车辆上现有技术的应用和发展。
由于油气弹簧结构相对于普通弹簧要复杂，生产成本和设计成本都比较高，对于普通车辆还不能广泛应用。
但是，油气弹簧的诸多优良特性却满足了一部分特种车辆（工程类机械、军工方面特种车辆等）高性能的要求。
目前在国内，除在坦克（轮式坦克、两栖坦克）、装甲车（轮式装甲车、履带式装甲车）轮式输送车、以及导弹发射车等军用车辆上有较广泛的应用外，在一些工程车辆（矿山自卸车、轮式挖掘机、铲运机械、大型平板车），特别是全地面起重机等民用机动车上的应用也得到了迅速的发展。
目前国内对油气悬架的研究和应用存在以下几个问题：（1）结构设计方面的研究还是空白，而且车辆生产商不掌握技术。
福建船政交通职业学院毕业论文题目：喷油泵和喷油器故障分析系部：船政学院专业：轮机工程技术班级： 09轮机<4>班姓名： ______学号：指导教师（职称）：起止时间： 20 年月日至20 年月日船政学院轮机工程技术专业目录摘要----------------------------------------------------3关键词----------------------------------------------------3引言--------------------------------------------------3 1 回油孔调节式喷油泵结构特点和工作原理--------------------32回油阀调节式喷油泵结构特点和工作原理---------------------73 喷油器的结构特点和工作原理------------------------------84 喷油泵柱塞偶件的故障分析--------------------------------95 喷油器针阀偶件的故障分析-------------------------------106 总结---------------------------------------------------107参考文献------------------------------------------------11喷油泵和喷油器故障分析09轮机4班 090453434 汤月明摘要；回油孔调节式喷油泵结构特点是拉动齿条通过齿圈使柱塞转动,它的工作原理是柱塞在套筒内由凸轮顶动上下往复运动。
回油阀调节式喷油泵的结构特点是进、回油阀由柱塞通过摆杆驱动，它的工作原理是进、回油阀分列在偏心轴两侧，由柱塞通过摆杆和顶杆顶动。
喷油器的工作特点和工作原理是针阀由弹簧预紧，当作用在喷油器针阀承压锥面上的油压低于针阀启阀压力时，针阀关闭。
油气弹簧可调阻尼阀系设计及特性试验杨杰1陈思忠1吴志成1梁卫东2（1．北京理工大学；2．装备指挥技术学院）【摘要】基于某型车辆参数，设计了一种采用电磁阀控制的阻尼可调油气弹簧，并对其结构与工作原理进行了分析。
按照车辆悬架最佳阻尼匹配要求，利用开阀流量、压差和阀开度之间的关系建立了油气弹簧可调阻尼阀系参数模型；利用薄壁小孔节流理论得到了油气弹簧节流孔的设计方法。
对油气弹簧可调阻尼阀系参数进行设计并进行了阻力特性试验。
结果表明，该油气弹簧可调阻尼阀系参数设计方法正确，通过电磁阀组合控制实现阻尼三级可调效果明显。
主题词：油气弹簧可调阻尼模型试验中图分类号：U463．33＋5．1文献标识码：A文章编号：1000－3703（2009）05－0040－03Design and Characteristics Test of AdjustableDamping Valve for Oil-gas SpringYang Jie1,Chen Sizhong1,Wu Zhicheng1,Liang Weidong2（1．Beijing Institute of Technology；2．Academy of Equipment Command and Technology）【Abstract】A kind of damping adjustable oil-gas spring controlled by solenoid valve was adjustable damping was designed based on parameters of a vehicle,and its structure and working principle were also analyzed.According to the optimal damping match requirement of suspension,and the relationships between valve flow,pressure difference and throttle opening,the valves parameters models of oil-gas spring were established;the design methods of orifices was established with the orifices theory,he design methods of orifices was established.The results show that the parameter design method is reliable,and the effect of damping control by use of the solenoid valve is obvious.Key words：Oil-gas Spring,Adjustable Damping,Model,Test1前言阻尼阀是油气弹簧的重要组成部分，是衰减振动的关键，其节流孔大小、开阀力、开阀速度以及阀的开度等对油气弹簧的阻尼特性都有重要影响。
Dynamical Systems and Control 动力系统与控制, 2014, 3, 38-46Published Online July 2014 in Hans. /journal/dsc/10.12677/dsc.2014.33006Study on the Characteristics of SpringPreload in InjectorYuan Liu, Qiang Li, Ruitian Jiang, Peng Dong, Gang Ren, Yanfeng Du, Yonghui HeShanghai Marine Diesel Engine Research Institute, ShanghaiEmail: liuyuanworks@Received: Jun. 3rd, 2014; revised: Jun. 23rd, 2014; accepted: Jun. 30th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractThe simulate model of EUP system was built in AMESim environment, and the model was cali- brated by comparing with the experiment results. Under the action of the same spring preload, the laws of injection pressure, injection rate, the rate of needle movement and fuel injection quantity which transform with the speed variation were researched. Furthermore, at different speeds, the mechanism of injection pressure, nozzle open pressure, injection duration time and fuel injection quantity which change with spring preload and speeds was explored. Finally, some conclusions have been drawn that at low speeds, reducing the spring preload appropriately can prevent needle closing caused by slower pressure building, and result in a good injection characteristics;at high speeds, spring preload changes have few influence on the injection pressure.KeywordsDiesel, EUP, Spring Preload, Injection Characteristics喷油器弹簧预紧力特性研究刘渊，李强，江瑞田，董鹏，任刚，杜言锋，何永慧中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海Email: liuyuanworks@收稿日期：2014年6月3日；修回日期：2014年6月23日；录用日期：2014年6月30日摘要在AMESim环境下建立电控单体泵系统的仿真模型，并对比实验结果完成模型标定。
研究相同弹簧预紧力作用下，喷油压力、喷油速率、针阀运动速率及喷油量随转速的变化规律。
针对不同转速，探索喷油压力、启喷压力、喷油时间及喷油量随弹簧预紧力和转速的变化机理。
得出在低转速下，适当减小弹簧预紧力可以防止针阀因燃油建压速率慢而关闭，从而获得良好的喷射特性；在高转速下，弹簧预紧力变化对喷油压力影响很小。
关键词柴油机，电控单体泵，弹簧预紧力，喷射特性1. 引言随着环境污染问题逐渐加重，柴油机的发展不仅要满足用户对动力性能和经济性能的要求，而且需要满足日益严格的排放法规。
提高柴油机的排放性能需要改善其燃油雾化、油气混合及燃烧等过程。
传统的燃油喷射系统由于喷射压力低，喷油量无法精确控制、燃油雾化质量差等缺点引起柴油机燃烧过程恶化，导致排放物中碳烟、颗粒等有害物质增多[1] [2]。
电控单体泵(Electronic Unit Pump, EUP)系统具有喷射压力高、喷油量及喷油正时灵活可控等特点，显著改善燃油的雾化质量和油气混合质量，进而使柴油机的燃烧得到优化，降低有害物质的排放[3]。
复位弹簧影响针阀开启和关闭延迟时间以及燃油的启喷压力，进而决定喷油量的控制精度和燃油的雾化质量。
研究复位弹簧对电控单体泵系统喷射特性的影响规律对电控单体泵的研究具有重要意义[4]。
针对电控单体泵系统，柴油机工作者们已经做了许多工作。
董尧清等人通过仿真研究单、双弹簧喷油器的喷射特性，得出双弹簧喷油器具有更好的喷射特性，能显著改善二次喷射现象[5]；张健等人研究双弹簧喷油器与CA6110柴油机的匹配，得出双弹簧喷油器能显著改善柴油机的低速稳定性及NOx的排放[6]；郝守刚等人研究单体泵电磁阀的驱动电压、初始气隙及弹簧预紧力对其动态响应特性的影响规律[7]。
本文建立电控单体泵的仿真模型，通过实验与仿真相结合的方法研究喷油器复位弹簧对单体泵系统喷射特性的影响规律，并研究其影响机理。
2. 电控单体泵系统的机构组成及工作原理2.1. 电控单体泵组成电控单体泵系统的结构组成如图1所示。
电控单体泵系统由电子控制系统部分和机械液力部分组成，电子控制部分包括传感器(曲轴位置传感器、进气温度传感器、增压压力传感器等)、电子控制单元(Electronic Control Unit, ECU)及电子油门踏板，机械液力部分包括输油泵、电控单体泵、高速电磁阀、高压油管及喷油器。
将电磁控制系统与机械液力系统相结合组成完整的电控单体泵系统[8]。
2.2. 电控单体泵工作原理电控单体泵系统的传感器通过采集柴油机运行过程中的曲轴位置、进气温度、增压器压力等信号，并将所有信号输送到ECU中，ECU中对所有信号进行分析处理，确定出最佳的控制策略并驱动电控单体泵的高速电磁阀动作，从而控制燃油的喷射过程。
单体泵柱塞在凸轮的驱动下对燃油进行加压并产生高压燃油，当电磁阀通电关闭，高压燃油流经高压油管进入喷油器中，当燃油压力大于喷油器复位弹簧预紧力，针阀开启实现喷油，复位弹簧预紧力决定了燃油的启喷压力及平均喷油压力，当电磁阀再次断电打开，燃油泄放，喷油过程结束[9]。
3. 模型建立与验证3.1. 建立仿真模型电控单体泵系统是将单体泵、高速电磁阀、喷油器融合于一体的复杂系统。
为了更好的揭示电控单体泵系统的喷射特性，本文在AMESim 环境下分别建立单体泵、高速电磁阀、喷油器的数值仿真模型，并将各部分模型耦合成电控单体泵系统，如图2所示。
图2所示的电控单体泵仿真模型中，单体泵部分采用恒转速模块、凸轮模块及弹簧柱塞模块模拟单Figure 1. Structures of EUP system图1. 电控单体泵系统结构Figure 2. Simulation model of EUP system图2. 电控单体泵系统仿真模型图 感电ECU 传器油门踏板控组合泵喷油器高压油管体泵的单体泵的结构。
高速电磁阀部分采用信号模块、力发生器模块、质量模块及锥阀模块模拟电磁阀的结构，其中质量模块模拟阀杆和弹簧的总质量。
喷油器部分采用喷嘴模块、柱塞模块、质量模块及弹簧柱塞模块模拟喷油器的结构，喷孔采用节流孔模拟，考虑到柱塞与柱塞套、锥阀与锥阀座等之间的燃油泄漏，在模型中加入了泄漏模块。
电控单体泵系统的基本参数如表1所示。
3.2. 建立数学模型根据喷油器的结构特征及工作原理，针阀在运动过程中同时受到针阀复位弹簧的作用力、盛油槽及压力室内燃油作用在针阀锥面上产生液压力，液压力和弹簧作用力共同影响针阀的开启和关闭过程。
喷油器的结构简图如图3所示。
由针阀的受力特征所建立的针阀运动方程如下：()()()013130P A A P A K x x −+=+ (1) ()010P A K x x Ma −+= (2)式中：A 1——针阀的截面积(m 2)；A 3——针阀密封座面的截面积(m 2)；P 0——盛油槽中的燃油压力(Mpa)；P 1——压力室中的燃油压力(MPa)；K ——控制阀杆复位弹簧刚度(N/m)；x ——控制阀杆或喷油器针阀位移(m)；x 0——弹簧预变形量(m)；M ——针阀阀杆和弹簧的质量之和(kg)；a ——针阀运动的加速度(m/s 2)。
公式(1)为针阀处在平衡位置时，阀杆上下截面的受力关系，公式(2)为针阀开启和关闭过程中，针阀Table 1. Basic parameters of EUP systems表1. 电控单体泵系统的基本参数 参数设置值 柱塞直径/(mm)11 高压油管长度/(m)0.56 高压油管内径/(mm) 0.22 电磁阀杆最大升程/(mm)0.18 喷油器弹簧预紧力/(N) 240 喷孔数目 × 喷孔直径/(mm) 5 × 0.18Figure 3. Structure of injector图3. 喷油器结构图P 0P 1A 1A 2A 3Kx 0的机械运动方程。
3.3. 模型验证在电控单体泵实验台上对电控单体泵数值仿真模型进行标定，在不同转速下保证实验与仿真具有相同喷油量的情况下，测取喷油器进口端的燃油压力。
图4所示为不同转速下所测得的喷油压力实验值与仿真值的对比曲线，由图可知，通过仿真计算的喷油压力在不同转速下与实验值具有很好的吻合度，喷油压力最大误差为8.483%，得出仿真模型可以准确的对电控单体泵的喷油特性进行预测。
4. 弹簧预紧力对喷油特性的影响喷油器弹簧预紧力的大小对燃油的喷射时刻、喷射压力及雾化质量具有重要影响，进而影响燃油系统与柴油机的匹配过程。
本文在选定脉宽下，当喷油器弹簧预紧力不变时，研究喷油压力、喷油速率及喷油量等随着转速的变化规律；并针对不同转速下，研究喷油器弹簧预紧力变化引起的喷油特性随转速的变化规律。
