柴油机共轨喷油器用电磁阀原理及发展

介绍了柴油机共轨喷油器用电磁阀的结构和原理,分析了影响其性能的相关因素。在此基础上,对全球主要厂商喷油器电磁阀的结构、参数、性能和发展情况等进行了分析和对比,得到了它们的技术路线和发展趋势,并对自主产品的开发提出了建议。

共轨喷油器高速电磁阀结构参数与响应时间耦合关系仿真研究及优化

为研究共轨喷油器高速电磁阀结构参数与响应时间的耦合关系,并通过结构参数优化设计提高高速电磁阀动态响应速度,首先采用Ansoft软件与Simplorer软件进行联合仿真,建立了耦合驱动电路的高速电磁阀动态响应计算模型,并利用试验数据校核验证了计算模型的准确性。其次,为减少探究优化参数与优化目标耦合关系时的计算工作量,以计算模型提供的样本矩阵为基础,结合D-optimal设计与最小二乘法,采用RSM数学近似模型建立了高速电磁阀响应时间的响应面预测模型,以预测模型为研究工具,选取线圈匝数、衔铁升程、外磁极面积、内磁极面积及衔铁半径5个参数为拟优化结构参数,开展拟优化结构参数元效应敏感性分析研究,确定了衔铁升程为开启响应时间的较敏感参数。最后通过NBI-AFSQP优化算法,以提高高速电磁阀响应速度为优化目标,对高速电磁阀结构参数进行了优化设计。结果表明:经优化设计后,高速电磁阀开启响应时间降低了6.25%,关闭响应时间降低了9.56%,总响应时间降低了7.64%,高速电磁阀动态响应速度得到提高。

高压共轨喷油器系统鲁棒性分析与优化

作为柴油机共轨系统的核心元件,喷油器系统鲁棒性是精确喷射技术的重要保证。针对喷油器系统稳定性分析以及多参数匹配整定困难问题,采用蒙特卡罗方法拉丁超立方体抽样原理对结构参数相关性进行计算。结果表明:预注入量与阻尼孔直径A、阻尼孔直径B、弹簧预紧力和阀芯直径的相关性高,且直径A和直径B对主喷射过程影响较大;通过NLPQL算法进行系统关键结构参数优化,使喷油器预注入和主喷射流量各增大10.7%、18.3%,预注入和主喷射容量各增长8.2%、25.6%,预注入和主喷射关闭行程各缩短6.8%、15.9%,有效提高了共轨喷油系统鲁棒性和喷射技术快速性、精确性。

某型号共轨喷油器衔铁密封失效分析

由于工作频率高、压力波动大,共轨喷油器中控制阀的节流孔部分容易发生密封失效,导致喷油器性能急剧恶化。主要通过某型号共轨喷油器衔铁密封失效分析过程,阐述了共轨喷油器典型失效模式,确定了本案例的失效机理,制定了改进方案,该过程对共轨喷油器控制阀工艺设计和可靠性开发具有参考价值。

共轨喷油器高速电磁阀电磁力影响因素分析

为研究关键参数对共轨喷油器高速电磁阀电磁力的影响,本文根据电磁耦合原理建立了考虑最大电磁力饱和现象的电磁阀电磁力数学模型,并基于该电磁力模型进行了参数分析。结果表明:电磁力随驱动电流的变化取决于电磁阀总磁阻和驱动电流范围。当电流小于4 A时,驱动电流是电磁力增加的主要因素,当电流大于4 A后,总磁阻成为制约电磁力增加的决定因素。在电流为10 A时,电磁力随气隙的增加而降低,且降低的程度逐渐增大、气隙直接影响气隙磁阻和电磁阀软磁材料磁阻的变化;电磁力随线圈匝数的增加而增大,但其增大的程度逐渐减小,这是电磁阀总磁阻对电磁力降低的贡献率随线圈匝数增加而增大造成的。

共轨喷油器电磁阀材料及响应特性试验研究

设计了电磁阀响应特性试验装置,应用压电石英加速度传感器对自制不同材料的共轨喷油器电磁阀响应特性进行测试,综合评定得出了工业纯铁电磁阀具有良好的动态响应性能,其开启响应时间可达0.352 ms;基于工业纯铁电磁阀研究了其工作间隙、线圈线径及驱动电路中放电电容对响应特性影响规律,为进一步优化设计加工电磁阀提供依据。

高压共轨喷油器内非稳态流动数值模拟

针对高压共轨喷油器内部非稳态流动现象,建立起瞬态流动的物理数学模型,采用模块化分析方法进行了瞬态数值模拟.通过与试验结果的比较,验证了数值计算模型的准确性.在此基础上通过变参数数值模拟,分析了电磁阀通电时间、共轨压力、控制室进出口节流孔孔径及针阀弹簧预紧力对喷油过程的影响.结果表明:高压共轨喷油器不同结构参数对其动态特性、喷油率及循环喷油量等性能指标有很大的影响.其中,控制室进出口节流孔孔径的合理匹配和组合对获得良好的喷油特性尤为关键;燃油喷射系统要实现预喷,电磁铁的响应速度必须非常快.

共轨喷油器高速电磁阀电磁场有限元分析及试验研究

应用电磁场分析软件对共轨喷油器高速电磁阀电磁作用力进行有限元分析计算,并与解析计算结果进行比较。分析了电磁阀在不同的线圈窗口尺寸及位置、线径及匝数下电磁力的大小及其对电磁阀响应特性的影响。同时在一定驱动电路下,设计了电磁阀响应特性试验装置,并对试制的几组电磁阀进行试验研究。试验结果表明,电磁阀的线圈窗口尺寸及位置等对电磁阀的响应有一定的影响,并与仿真结果是一致的。

共轨喷油器高速电磁阀动态响应试验研究

高速电磁阀是共轨喷油器关键部件,本文在动态试验台上开展了燃油液力和驱动电压对高速电磁阀动态响应影响的试验研究。研究结果表明:随着峰值电压的增加,电磁阀开启响应时间减小,但在较大的峰值电压下,峰值电压对开启响应时间改善的正面影响变弱;峰值电压持续时间在一定范围内有利于电磁阀开启响应时间的减小,但较大的峰值电压持续时间没有明显改善电磁阀开启响应时间;随着电磁铁和衔铁间燃油液力的增加,电磁阀开启响应时间和关闭响应时间均在明显增大,且开启响应时间增大明显;电磁铁和衔铁间燃油液力的存在有效抑制了球阀在落座过程中的反弹,保证电磁阀可靠关闭。

高压共轨喷油器结构参数对液力响应影响的试验研究

建立了高压共轨喷油器液力系统控制数学模型,得出了影响喷油器液力响应的主要结构参数,并进行了仿真研究。根据正交试验法,制定了喷油器控制腔偶件的加工方案,并就控制A、B量孔尺寸对液力响应的影响进行了试验研究。试验结果表明较大的A、B量孔尺寸差值和高的共轨压力,可以获得较好的喷油器开启响应特性。

共轨喷油器高速电磁阀的材料选择研究

论述共轨喷油器高速电磁阀材料具有的磁学性能、机械加工性能及热处理工艺要求,电磁阀材料磁学性能对电磁吸力及其响应特性有重要的影响.试验表明高饱和磁感应强度的材料可获得较好开启响应.电磁阀材料特性中的不利因素,可通过驱动电路有针对性的设计等方面进行弥补.

高压共轨喷油器喷雾特性的仿真及试验研究

利用高速闪光摄影技术对高压喷射的燃油雾化状态进行测试,在与试验相同条件下,将喷嘴的流动计算结果作为边界条件进行喷雾的模拟,包括喷嘴质量流量,喷孔位置矢量,以及出口速度、气穴、湍动能等,把喷雾贯穿距的计算值与试验值进行对比,验证和修正喷嘴的CFD模拟计算结果,使模拟计算更加准确。

高压共轨喷油器响应特性的仿真分析

为了分析高压共轨喷油器结构参数的变化对喷油器响应特性的影响,以某型号重型柴油机高压共轨喷油器为研究对象,通过AMESim软件建立喷油器仿真模型,进行试验验证模型准确性.结果表明:进油孔孔径增大会提升开启响应速度但降低喷油器的关闭响应速度,出油孔孔径的增大提高喷油器的开启响应速度;控制柱塞直径的增大会提升喷油器的关闭响应速度但降低喷油器的开启响应速度;针阀密封直径的增大会同时提高开启和关闭响应速度;针阀弹簧预紧力的增加会带来针阀开启时间的延长和关闭时间的缩短.因此喷油器设计开发过程中应合理选取进油孔径取值并适当增大出油孔径及针阀密封直径.为高压共轨喷油器结构参数的优化设计提供参考.

高压共轨喷油器关键结构参数对喷射性能影响的仿真分析

高压共轨喷油器是高压共轨喷油系统中的最重要执行部件之一,其喷射特性的优劣将直接影响发动机的燃烧过程。由于高压共轨喷油器结构复杂,影响喷射性能的结构参数众多,因此为了了解喷油器众多参数对喷射特性的影响趋势以及影响程度,找出其中影响喷射特性的关键结构参数和运行参数、弄清这些关键参数在喷油器设计中的的选取原则,对其进行仿真分析是十分必要的。基于仿真模型对喷油器的关键结构参数进行变参数研究,以分析这些参数对其响应特性、喷油规律等动态性能的影响,探讨各关键参数的设计原则。

提高共轨喷油器工作效率研究

根据电磁阀式共轨喷油器工作特点,研究了提高大流量电磁阀式共轨喷油器工作效率的技术途径。以喷孔前的压力为实际喷油压力,其与供油压力的比为共轨喷油器的有效喷油压力效率;以喷油量与喷油量和总回油量之和的比为共轨喷油器的有效喷油量效率。结果表明:喷油器有效喷油压力效率与有效喷油量效率相互影响;采用异型结构喷油嘴偶件可以有效提高喷油器工作效率;喷油器与燃油轨间高压管路长度、喷油嘴偶件及其他结构参数进行综合匹配,能够进一步提高喷油器工作效率。综合匹配的计算结果表明,在160 MPa标定压力下,最大有效喷油压力效率达到108.3%,有效喷油量效率达到96.8%。

共轨喷油器参数对喷油规律影响的仿真研究

共轨喷油器作为电控共轨燃油系统的核心部件,直接影响整个系统的性能。同时共轨喷油器属于精密配合部件,其结构参数对性能的影响通过实验很难获得。本文结合共轨喷油器的结构特点和工作原理,采用模块化分析,利用AMEsim软件建立合理的共轨喷油器的仿真模型。通过仿真模型可以方便地修改喷油器的结构参数,在此基础上得到了共轨喷油器的不同结构参数对喷油规律的影响,并分析了产生影响的原因。通过此研究的结果对共轨喷油器结构参数的选取和优化具有一定的参考价值。

一种新型共轨喷油器仿真研究

针对发动机对"先缓后急"喷油规律的需求,研究了一种双控制腔进油量孔的新型共轨喷油器。基于AMESim平台建立了喷油器模型,并应用EFS测试数据进行了模型校准。结果表明:与常规共轨喷油器相比,新型共轨喷油器针阀关闭速度提高了2倍,控制腔进油量孔流通面积减少了50%以上,更容易得到"先缓后急"的靴形喷油规律;减小控制腔容积可以提高喷油响应速度,增加滑阀弹簧预紧力可以提高滑阀恢复速度,以上措施能够提高新型喷油器的多次喷射能力,满足不同发动机性能需求;受滑阀副油道的作用,新型共轨喷油器在单结构参数、单次喷射条件下,喷油一致性受加工误差影响系数降低。

高压共轨喷油器响应时间的仿真分析

喷油器是发动机高压共轨燃油喷射系统的关键部件,其响应时间对发动机燃油利用率和废气排放具有重要影响。依据燃油流动连续性原理建立了喷油器各腔室的微分方程模型,建模时考虑了流量限制阀、三通管的影响,并将燃油的密度、弹性模量视为压力的函数。通过仿真求解了线圈电流、球阀行程、针阀行程和喷射流量随时间的变化曲线,得到了电流上升、下降时间,球阀及针阀的开启、关闭时间,喷射的起止时间。仿真结果表明,喷油结束时间较开始时间要短,能够满足慢开快关的喷油要求。

高压共轨喷油器响应特性优化分析

为了提高某型号重型柴油机喷油器的响应特性,以高压共轨喷油器为研究对象,利用AMESim软件建立仿真模型并分析了控制柱塞直径、控制腔容积、针阀弹簧预紧力、针阀密封直径对于响应特性的影响。采用正交试验设计的方法,通过极差和方差分析对这些参数及其交互作用进行优化。结果表明,当控制柱塞直径为4.2 mm,控制腔容积为0.02 cm^3,针阀弹簧预紧力为79 N,针阀密封直径为3.8 mm时高压共轨喷油器的响应特性最好,优化后响应特性提升了30.65%。

高压共轨喷油器结构参数对喷油量特性影响的研究

通过对高压共轨喷油器的建模、计算和试验 ,研究了进、出油节流孔孔径、孔径比 ,控制活塞直径 ,针阀密封座面直径 ,调压弹簧预紧力和油嘴喷孔直径等参数对喷油量特性的影响并分析了产生影响的原因。