超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的结构设计及喷油特性分析

针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模型;采用COMSOL建立了驱动部分仿真模型,并进行输出位移和应力特性分析,采用AMESim建立了喷油器整体模型,并进行喷油速率分析;搭建试验平台,验证了超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器设计方案的有效性。结果显示:当线圈电流为3.6 A时,超磁致伸缩棒的最大输出位移可达52μm;在160 MPa的压力下喷油最低脉宽从1 ms降低到0.15 ms,并且无论脉宽长短,其脉宽-喷油量均具有良好的线性度。结果表明,提出的设计方案可行,为研制出一种高性能的高压共轨式喷油器奠定了理论和技术基础。

超磁致伸缩式喷油器的结构参数优化及其响应特性研究

为提高现有喷油器的动态响应特性,采用超磁致伸缩驱动器(GMA)通过液压腔驱动球阀的形式,提出一种超磁致伸缩式喷油器(GMI)的设计方案。在阐述该喷油器的结构组成和工作原理基础上,基于Jiles-Atherton磁滞模型建立GMA的输出力模型,将其与喷油器液力模型耦合,建立了该喷油器的电-磁-机-液多场耦合模型;基于MATLAB/Simulink模块搭建该喷油器的仿真模型,分析不同偏置磁场下GMA的磁致伸缩曲线,以及不同GMA预应力下的球阀响应曲线;采用遗传算法,选取针阀响应时间为评价指标,对GMA的预应力、进出油孔直径、控制腔容积等关键参数进行优化。结果表明:设计的超磁致伸缩式喷油器具有良好的响应特性,优化使针阀开启延迟降低27.3%,针阀上升时间降低11.0%,针阀关闭延迟降低19.5%,针阀下降时间降低9.9%。