采用遗传算法的电控增压器电磁阀优化设计

运用Ansoft Maxwell软件建立电磁阀的动态响应特性仿真模型,并通过试验验证模型的准确性。利用模型集成ISIGHT软件的方法,对影响电磁阀动态响应特性的参数进行灵敏度分析,得出各个参数对动态响应特性的Pareto图。基于遗传算法对电磁阀进行多参数优化设计,获取最佳参数组合,并利用电磁阀动态响应特性试验台架,开展参数优化前后电磁阀动态响应特性的对比试验研究。试验结果表明:相比于原参数方案,参数优化后的电磁阀动态响应特性得到大幅度提升,其开启响应时间缩短了59.1%,关闭响应时间缩短了47.2%。

超高压共轨系统电控增压器多参数优化匹配

阐明了超高压共轨系统的工作原理,通过AMESim软件建立了电控增压器的仿真模型,利用试验验证了模型准确性,而后在进行参数灵敏度分析的基础上选取了对电控增压器性能影响较为明显的结构参数,并基于数值仿真结合正交设计法优化的方法,以电控增压器增压能力、响应速度以及经济性为目标,对其开展了优化匹配,得到了各结构参数对电控增压器性能的影响权重和最佳参数组合.仿真结果表明:出油孔直径是对电控增压器性能影响权重最大的参数,阀芯位移和阀芯质量次之.最后,基于优化匹配结果试制了电控增压器,并利用超高压共轨系统试验台架开展了电控增压器参数优化前、后性能对比试验.试验结果表明:相比于原参数方案,参数优化后的电控增压器增压能力、响应速度以及经济性均得到提升,其最大增压压力提高了6.9%,,复位时间减少了41.7%,,平均燃油泄漏率降低了30.8%,.

超高压共轨喷射系统电控增压器三维流场研究

为预测增压器内流场分布、分析增压器设计的合理性以及指明增压器结构优化方向,基于FIRE软件建立了电控增压器的三维流场模型,并利用模型对增压器内的三维流动进行了模拟分析,得出了增压过程中流场的压力和速度变化及分布情况。结果表明:增压油路流场在压缩终点时,压力最大值主要分布在电控增压器出口处,速度最大值主要分布在单向阀腔和增压室的进油通道处。控制油路流场在压缩终点时,控制室压力大幅降低,增压过程中控制室出油节流孔处压力小于临界压力,可能有气化现象发生。

电控增压器旁通阀的控制及诊断方法

介绍电控增压器旁通阀的控制策略以及旁通阀故障的诊断步骤,通过试验,验证实际增压压力能够达到目标增压压力的控制要求。

电控放气阀涡轮增压器在柴油机上的试验研究

在一台满足国六b阶段排放标准的柴油机上,开展电控放气阀涡轮增压器对发动机性能、排放影响的试验研究。试验验证表明:发动机匹配电控放气阀涡轮增压器在发动机中高转速工况对油耗有一定改善,在中低负荷工况能降低油耗、提高排气温度。通过电控放气阀开度特性优化并确定最优的控制参数,在WHTC循环SCR催化器平均温度从226℃提升到246℃,冷态WHTC循环NOx排放降低25%,冷热加权NOx排放降低8.6%。

双压共轨系统电控油压增压器优化设计

分析了双压共轨系统的结构组成和工作原理。建立了针对该系统的HYDSIM和iSIGHT联合仿真程序。利用iSIGHT的DOE功能研究了电控增压器结构参数对增压效果及控制回油量的灵敏度,结果表明:控制室进出油孔直径对响应影响最大。利用iSIGHT的优化功能,选择了两种算法对双压共轨系统进行了优化计算,结果表明:NCGA法使得增压压力提高了4.1%,控制回油量减少了24.6%;NSGA法使得增压压力提高了2.5%,控制回油量减少了26.8%。试制了增压器样机并进行了试验研究,结果表明:系统能够实现增压,且喷油规律形状可调。

增压式共轨喷射系统结构改进研究

阐明了增压式共轨喷射系统的结构组成和工作原理,分析了电控增压器增压室及喷油器压力室内燃油压力振荡的原因和可能带来的不利影响,提出了增加平衡油压电磁阀的方式,使压力室压力在高压喷射后能迅速恢复到轨压并消除压力振荡。建立了新系统的仿真模型,进行了仿真分析,结果证实新系统能在不削弱增压效果的前提下,消除压力振荡。设计了四通电磁阀,将增压活塞电磁阀和平衡压力电磁阀合二为一,实现了改进原理,而不增加系统控制对象(电磁阀)。最后对使用节流孔的方式来改进系统性能的方案作了仿真研究,分析了该方式的优缺点。

超高压共轨喷油系统压力振荡的消除

为消除超高压共轨喷油系统电控增压器增压室内压力振荡现象又不削弱增压能力,在阐明系统工作原理的基础上,通过在增压活塞上开设平衡油压节流孔的方式,设计了滑阀式增压活塞偶件结构,建立了改进后超高压共轨喷油系统的仿真模型,并通过超高压共轨喷油系统性能试验验证了模型的准确性,进而利用模型研究了平衡油压节流孔面积、形状和位置对消振效果的影响.仿真结果表明:平衡油压节流孔面积和位置对消振效果的影响大于平衡油压节流孔形状对消振效果的影响.最后,基于仿真结果试制了新型电控增压器,并利用超高压共轨喷油系统试验装置,开展了新型电控增压器和原电控增压器性能对比试验.结果表明:新型电控增压器能使其增压压力峰值比原电控增压器提高10MPa,同时在增压脉冲结束后,增压室内压力能够提前25ms左右回到基压(100MPa)并保持稳定,压力振荡现象得到了明显消除.

面向可调喷油速率的超高压共轨系统建模及仿真分析

针对常规高压共轨系统在喷射过程内喷油压力较低、无法灵活实现喷油速率改变等问题,提出并设计了立足国内加工能力和技术工艺的面向可调喷油速率的超高压共轨系统。在介绍其工作原理的基础上,基于AMEsim软件建立了系统的仿真模型,并利用试验验证了模型的准确性;通过模型研究了系统的压力特性和喷油控制特性,同时分析了电控增压器的关键结构参数对系统性能的影响规律。结果表明:面向可调喷油速率的超高压共轨系统可以将燃油压力放大至超高压状态,并且通过改变系统内电控增压器和喷油器各自电磁阀的控制信号作用时间,能够实现灵活可控的喷油速率曲线形状。相比于控制室容积和阀芯质量,出油孔直径和阀芯位移对系统性能的影响较大,随着出油孔直径和阀芯位移的增加,增压室压力和喷油速率峰值增大,而燃油泄漏率先上升后下降。

船用柴油机超高压共轨系统喷雾特性试验研究

利用自行设计的超高压共轨系统喷雾试验平台,开展了超高压共轨系统喷雾特性的试验研究.从油束形态、喷雾贯穿距以及喷雾锥角方面出发,系统定量地分析了喷油压力和喷油规律对船用柴油机喷雾特性的影响,为进一步改善船用柴油机性能提供了理论依据.结果表明：通过控制超高压共轨系统中电控增压器电磁阀和喷油器电磁阀的开启时间,可以实现变压力和变喷油速率喷射;随着喷油压力的升高,油束周围的破碎蒸发现象、喷雾贯穿距以及喷雾锥角均逐渐增大,但当喷油压力超过200 MPa后,其对喷雾贯穿距和喷雾锥角的影响越来越小;随着喷油规律由矩形变化到靴形,油束周围的破碎蒸发现象、喷雾贯穿距以及喷雾锥角均逐渐减小,且喷油压力为150 MPa的矩形喷油规律的喷雾贯穿距大于喷油压力为200 MPa的靴形喷油规律的喷雾贯穿距,这进一步表明了喷射初期的压力是决定喷雾贯穿距的最主要因素.