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《上海海运学院》 2000年
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循环式燃油喷射系统的故障仿真及特征分析

胡先富  
【摘要】: 柴油机是目前热效率最高、应用最广泛的动力设备,而燃油系统又是柴油机 的重要系统,其工作状态直接影响柴油机的正常运行,并决定着柴油机性能的优 劣。一旦燃油喷射系统发生故障,必将导致柴油机的性能恶化。调查分析表明, 柴油机的所有故障事件中接近1/3是由于燃油系统故障引起的。这些故障经常会 伴有二次喷射、断续喷射、不稳定喷射或间歇喷射、滴油等异常喷射现象,导致 柴油机燃烧状况恶化,动力性能、经济性能和可靠性能下降以及有害排放物增多。 因此,及时地诊断出柴油机燃油系统的故障具有重要意义。 论文首先分析了柴油机各种类型燃油喷射系统的结构特点,概述了燃油喷射 系统的工作过程、功能和要求,特别是循环式燃油系统的组成、结构特点和工作 过程。 论文在国内外有关柴油机燃油系统仿真计算研究的基础上,运用流体的可压 缩性方程,流动连续性方程,牛顿第二定律和流速方程,建立了油泵端、喷油器 端、高压油管和分配器等控制体的数学模型,针对循环式燃油系统在三种航行工 况下的正常运行状态和16种故障状态进行了仿真计算,揭示了循环式燃油系统 的燃油压力波形与常规燃油系统相比所具有的独特之处:①喷油结束后油泵腔和 内外针阀腔内仍存在一定的压力(称为余波),特别是在内针阀腔内存在明显的 余波平台;②由于双针阀的存在,在针阀腔内存在两个针阀开启的特征点,且外 针阀启阀压力远远高于内针阀启阀压力;③供油结束后燃油压力变化很快,针阀 关闭迅速,压力波形中针阀落座特征点并不明显。 燃油系统的状态信息主要体现在燃油压力波形中。燃油系统工作过程的特征 参数,如供油提前角、供油持续角、喷油始点、喷油持续角、嘴端压力、启喷压 力、残余压力、峰值压力、每循环喷油量等,蕴含着大量的故障信息。燃油系统 某处发生故障,必然会使供油状态发生变化,反映在压力波形上将导致波形形态 的局部畸变和波形特征参数值的变化。因此,论文提出了一种波形识别算法,利 用这种算法可以直接提取循环式燃油喷射系统燃油压力波形中反映状态变化的形 态特征和数值特征,并将其与各种工作状态下的波形模式对照剖析,从而了解当 前波形所反映的状态。因此,研究燃油压力波在喷油泵、高压油管和喷油器内部 的传播特性,可以揭示燃油系统的典型故障与特征参数之间本质的联系,获得各 种诊断特征参数的变化规律,从而掌握燃油系统各种故障的诊断机理,为船用柴 油机燃油系统的状态监测和故障诊断提供依据。 最后,在波形识别的基础上,通过对各种故障特征参数的信息特征分析和相 上海海运学院硕士学位论文 移环式圾。*吩射系铭的发矽分算及杖在分浙 关分析,研究了不同特征参数对相同故障的敏感性及相同特征参数在不同故障下 的变化规律,探讨了诊断特征参量的优化选择方法和性能放障的分类方法,以利 于迅速而准确地诊断各种典型故障。这些研究成果对于优化船用柴油机故障诊断 .系统,提高诊断效率都具有重要意义。
【学位授予单位】:上海海运学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:U676.42

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【引证文献】
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