共轨压电执行器驱动开发及试验分析

在压电执行器喷射系统研究的基础上,设计开发了基于压电执行器的驱动电路装置,并对喷油器性能及喷油规律进行了试验测量。试验结果表明:压电执行器与电磁阀执行器相比可更加精确地控制喷射,具有响应快、性能稳定等特点,具有满足更苛刻国家排放法规的潜力。

高压共轨式柴油机电磁阀驱动响应性研究

建立了高压共轨式柴油机电磁阀驱动电路的数学模型。通过对模型的分析,研究了驱动电压、元器件特性、驱动方式对电控柴油机电磁阀的开启以及关闭响应的影响并通过实验验证了该模型的正确性。讨论了在电流进入保持时,采用脉宽调制(PWM)的驱动方式,驱动电压与脉宽调制频率、电流波动间的关系。设计了采用高低电源驱动的电控柴油机电磁阀驱动电路。该电路驱动电控柴油机电磁阀时,驱动电流从0提升到峰值电流10A仅需要63μs,驱动电流从保持的5A降低到0．3A时仅需要35μs,满足电控柴油机对电磁阀驱动电路的严格要求。

高压共轨柴油机压电喷油器的驱动响应特性

基于高压共轨柴油机压电喷油器的工作原理,设计了驱动电路,讨论了该驱动电路对执行器的保护及能量回收特性。建立了电路的数学模型,通过对模型的分析及仿真,探讨了采用脉宽调制(PWM)驱动方式时执行器响应特性与脉宽调制频率的关系,以及驱动回路阻抗对执行器响应特性的影响。以仿真结果为依据进行了试验,验证了模型以及仿真分析的正确性。对比试验的结果表明:相对电磁阀式喷油器而言,压电喷油器的驱动响应快、工作稳定,能够更好地满足高压共轨燃油喷射系统的要求。

高压共轨喷油器设计参数对性能影响的研究

对一种新型高压共轨式柴油机电控喷油器的结构参数对喷油器响应特性、喷油规律的影响进行了试验研究 ,设计了一种新型的液力平衡式电磁阀并对其结构参数进行了参数优化研究。给出了控制室结构参数对喷油器液力响应特性和喷油规律形状剪裁的研究结果 ,实现了喷油规律形状的灵活控制 ,因此称该喷油器为灵活控制喷油规律的共轨喷油器 ,简称 FIRCRI。

共轨喷油电磁阀动态特性仿真与实验

电磁阀动态响应特性直接影响高压共轨喷油器的开启和关闭过程。首先对电磁阀驱动电流加载和卸载过程进行了实验研究,基于实验结果和驱动原理求取了不同气隙下电磁阀磁链与电流的关系,并根据磁链与电磁力的关系建立了电磁阀的电磁模型。然后根据电磁阀的工作原理建立了描述衔铁运动特性的电磁阀动力学模型。最后,在Matlab/Simulink仿真环境中建立了以驱动电流为输入的共轨喷油器电磁阀机电耦合模型,对模型进行了验证,仿真计算结果与实验结果显示了很好的一致性。

压电喷油器驱动系统性能优化研究

在压电共轨喷射系统研究的基础上,对压电执行器不同驱动方式进行分析,并利用层次分析法对不同压电执行器驱动电压进行性能优化,从而为压电喷油器性能开发及改进奠定基础,最后进行相关试验。试验结果表明:与电磁式执行器相比,压电执行器具有响应快、性能稳定等特点;同时,利用层次分析方法性能优化后,压电喷油器的性能得到了进一步改善。

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.

喷油器用超磁致伸缩致动器多自由度模型

为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求,设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性,计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数,并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型;确定合理的自由度取值,并给出模型的阶跃信号稳态响应解、状态空间形式,并采用Matlab软件进行求解;计算得到致动器直流稳态响应和低频正弦响应,并与试验结果对比验证模型的准确性;将油液负载近似为弹性-阻尼负载,利用文中的模型预测致动器在喷油器中的响应特性。结果表明,多自由度模型计算的直流稳态响应与试验结果误差较小,低频正弦响应曲线在形状和数值上与试验结果吻合,说明模型比较准确;经过模型计算,所设计的喷油器用致动器加载后输出位移大,响应时间快,能够满足驱动要求。

高压共轨压电堆执行器测控系统开发研究

针对柴油机高压共轨燃油喷射系统压电堆执行器的研发需求,研制了压电堆执行器测控系统,设计了压电堆执行器测试台架,开发了压电堆执行器驱动电路和基于Labview的上位机监控系统。通过测试中电集团第26所的一款压电堆执行器的迟滞特性、蠕变特性、刚度特性和动态特性,验证了该测控系统的准确性。

压电堆执行器有限元仿真

压电堆执行器是新一代高压共轨压电喷油器中的关键部件,建立了压电堆执行器有限元计算模型,通过试验验证了模型的准确性,并对一款压电堆执行器不同预紧力下的拉应力数值和输出位移进行了仿真分析,分析了压电堆执行器选型依据和装配参数设计依据,建立的模型对压电堆执行器的设计、制造和测试具有理论指导意义。

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。

高压共轨喷油器动态响应特性监测技术研究

采用非接触式的方法检测了高压共轨高速电磁阀喷油器的电流和喷油器入口压力的信号,利用高速摄像系统同步记录了喷雾过程。试验结果表明:电磁喷油器的电磁阀开启、关闭延迟和线圈电流有很好的对应关系。结合喷油器入口压力变化,可进一步确定针阀的开启和关闭过程以及喷油持续时间。

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.

基于MOSA算法的压电堆执行器多目标优化仿真研究

建立了高压共轨压电堆执行器有限元模型,并通过Matlab与Python语言的混合编程实现压电堆执行器多目标优化仿真,采用多目标模拟退火算法MOSA(Multi Objective Simulated Annealing),以压电堆执行器内部拉应力和延迟时间为目标函数建立多目标优化模型,进行多目标优化设计。结果表明:压电堆执行器内部拉应力降低20.1%,达到10.7MPa;延迟时间降低20.4%,达到39.4μs。

基于MPC5534的压电式共轨ECU硬件设计

介绍了采用高性能32位处理器MPC5534设计的基于压电喷油器的电子控制单元(E-CU)。设计中主要采用了基于电子产品可靠性设计的如电磁兼容设计、热设计、降额设计等思想,以解决压电喷油器驱动电路中的高电压、大电流带来的电磁辐射和热负荷以及关键元器件的寿命等问题。实验表明,该系统能够满足压电式喷油器多次喷射的要求。

共轨式喷油器响应特性理论与试验研究

针对喷油器喷油定时与喷油量的不一致性问题,建立了共轨式喷油器的物理、数学模型。通过计算机仿真,得出喷油器时间响应特性随结构、控制等参数的变化规律。试验结果表明:所建立的模型可以用来定量地分析各种结构和控制参数对喷油过程的影响。

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%。

高压共轨喷油器压力波动与针阀响应解耦分析

多次喷射过程中,不同喷射之间的相互影响导致循环喷油量的控制难度增大。建立了高压共轨系统的AMESim仿真模型,通过数值仿真和试验测试相结合的方法,揭示了喷油器内部压力波动和针阀开启阶段动作响应的强耦合作用是导致主喷油量随喷射间隔波动的根本原因,当主喷油量基准值为60.0mm3时,其波动量最大可达3.6mm3。建立了共轨系统的无阻尼LC液力系统模型,通过对模型的分析,针对强耦合作用提出了减小喷油器内部油道长径比和盛油槽容积的解耦方法。对解耦方法的仿真试验验证表明,采用解耦方法后压力波动和针阀响应的耦合程度降低53%。

压电式共轨喷油器执行器性能研究

排放法规的日益苛刻,用压电陶瓷微制动元件作为共轨喷油器的执行器成为发展趋势,通过对压电执行器的性能进行大量试验,得到的试验数据为共轨喷油器总成设计提供依据,油泵台架试验证明,研制出的共轨喷油器总成响应迅速,油量均方差及开启延迟均优于电磁铁喷油器总成。

软硬件架构相协调的智能喷油器驱动研究

借助英飞凌公司TC1766单片机的分层体系架构和丰富的外围模块,提出了软硬件架构相协调的智能喷油器驱动方案。详细描述了新方案的软件架构与硬件架构,并以该模块为核心开发出高压共轨柴油机控制器。发动机试验表明:智能喷油器驱动方案具有匹配喷油器灵活性强、性价比高、驱动电流自抗扰稳定等优点,并可以满足燃油系统多次喷射对喷油器驱动模块的要求。