基于AMESim的电控喷油器的结构仿真与分析

在高压共轨喷油系统中,电控喷油器作为整个燃油系统的核心部件,其关键结构参数对喷油系统的响应特性有重要影响.采用AMESim软件对电控喷油器的结构参数进行仿真分析,了解电控喷油器关键结构参数对燃油喷射过程的影响,为其结构设计和优化提供参考.     

高压泵结构参数对喷油性能的影响分析

对柴油机高压共轨燃油喷射系统中的高压泵进行研究,介绍了共轨系统的组成结构和工作原理,利用GT-Fuel分析软件建立高压泵仿真模型。分析高压泵弹簧刚度、预压力及柱塞直径对共轨管内燃油喷射特性的影响。仿真结果表明:弹簧刚度和预压力对燃油喷射压力、喷油率和喷油量几乎无影响;柱塞直径在不同喷射期间对喷油压力有不同的影响。仿真数据为高压泵的设计和模拟提供了理论依据和实践价值。     

预喷射参数对柴油机性能的影响

以高压共轨系统柴油机为研究对象，利用流体动力学仿真软件FLUENT，研究了喷射参数变化对发动机的排放性能和缸内流场的变化规律。结果表明：在一定的预喷油量下，随着预喷射和主喷射间隔角的增加，预喷射燃油燃烧开始较早，缸内压力升到峰值的时间越早，NO的排放量越低。在固定喷射和主喷油的间隔角时，随着预喷射量的增加，气缸压力升高的速度越快，释放的热量越多，NO排放越高，Soot排放量则会先增加，然后减少。     

共轨喷油器参数优化研究

现代柴油机采用共轨喷油器已经成为其必不可少的环节,对共轨喷油器的工作特性研究具有重要意义。通过对共轨喷油器的主要结构进行数学建模,得出影响喷油器喷油特性和泄漏特性的结构参数。利用AMESim软件对共轨喷油器的工作过程进行仿真分析,得出单个结构参数对喷油率和泄漏量的影响,由此选择合理范围的结构参数进行正交试验,选用综合平衡法对指标进行评价。得出最优结构参数,优化方案在提高喷油器喷油率以及降低泄漏方面有明显的效果。     

预喷射参数对柴油机性能的影响（英文）

以高压共轨系统柴油机为研究对象,利用流体动力学仿真软件FLUENT,研究了喷射参数变化对发动机的排放性能和缸内流场的变化规律。结果表明:在一定的预喷油量下,随着预喷射和主喷射间隔角的增加,预喷射燃油燃烧开始较早,缸内压力升到峰值的时间越早,NO的排放量越低。在固定喷射和主喷油的间隔角时,随着预喷射量的增加,气缸压力升高的速度越快,释放的热量越多,NO排放越高,Soot排放量则会先增加,然后减少。     

高喷油速率共轨系统喷油量偏差研究

随着柴油机行业对低油耗的持续追求和排放标准变得更加严格,要求高压共轨喷油系统的燃油喷射控制更精准,研究喷油量偏差具有重要意义。搭建高喷油速率共轨系统的试验平台,并建立仿真模型,研究该系统在不同数值范围的结构参数及不同工况条件下的喷油量偏差。仿真分析该系统喷油量偏差的影响因素及变化规律,并得到如下结论：当进油节流孔直径为(0.22±0.002)mm、出油节流孔直径为(0.28±0.003)mm、控制柱塞直径为(4.3±0.03)mm、针阀半锥角为(30.5±3)°可以实现40 MPa轨压和0.4 ms喷油脉宽工况条件下喷油量偏差率绝对值不大于8%;当针阀密封直径为(2.4±0.06)mm、针阀弹簧预紧力为(32±4)N、压力室入口直径为(1.5±0.15)mm,能够实现40 MPa轨压和0.8 ms脉宽工况条件下喷油量偏差率绝对值不大于8%,当喷孔直径取值范围为(0.24±0.02)mm,能够实现180 MPa轨压和0.8 ms脉宽工况条件下喷油量偏差率绝对值不大于8%。     

基于遗传算法的多级主压阀动态特性优化

多级主调压阀作为自动变速器液压控制系统的关键元件,其动态特性直接影响系统的快速性、稳定性和控制精度。在对阀进行结构参数优化时,先凭借经验对参数逐个调整再通过试验验证的方法,效率低且不能保证阀的性能最优。根据多级主压阀工作原理建立了多级主压阀数学模型;搭建多级主压阀Simulink仿真模型,通过分析多级主调压阀各结构参数对阀入口压力动态响应特性的影响,选取弹簧刚度、弹簧预压缩量和阻尼孔直径作为待优化变量;利用MATLAB优化工具箱中提供的遗传算法与Simulink结合对多级主调压阀的动态性能进行优化,并搭建试验台进行试验验证。仿真和试验结果表明：优化后多级主调压阀静态特性良好,负载流量突增时主压压力降低现象得到了改善,响应时间短,动态性能好。     

基于网格搜索和投票分类模型的喷油器故障诊断研究

为了提高高压共轨试验台对喷油器检修效率,提出一种基于网格搜索和投票分类模型的喷油器故障自动诊断方法。由于压电喷油器故障数据采集困难,使用AMESim软件模拟不同轨压和脉宽状态下压电喷油器可能出现的多种故障情况。随后,将采集到的1 760组数据使用由随机森林、支持向量机和GBM组成的投票分类模型进行训练,并使用网格搜索法优化各分类器的超参数。实验结果表明：该模型对压电喷油器的5种故障状态及正常状态诊断时的准确率、精确率、召回率和F1-score分别为98.86%、99.13%、98.56%、98.83%,表现出较高的准确性和稳定性。该方法能够快速高效地对喷油器故障情况进行定位。     

旁通式压力补偿阀流量控制回路的阻尼特性研究

首先阐述定量泵负荷传感系统的基本原理,以两负载为例介绍其回路组成,分析回路中各元件的作用。并以旁通式压力补偿阀流量控制回路为研究对象,绘制流量控制阀的简化物理模型,建立两串联阻尼孔和流量控制阀的动态数学模型,通过MATLAB分析串联阻尼孔的阻尼特性以及本身结构参数对控制油路压力变化的影响,并将阻尼孔长度与直径对油路压力的影响进行比较,最后针对阻尼孔防止油路压力振荡的特性进行仿真分析,为阻尼孔的参数控制提供设计依据。     

高压共轨喷油器柱塞偶件密封特性研究与优化

以高压共轨喷油器的控制柱塞为研究对象,运用计算流体力学和热流固耦合的方法进行油膜泄漏仿真及结构形变仿真研究。运用单向流固耦合的方法对控制柱塞的结构进行了优化设计以及方案优选。优化方案包括在柱塞侧面加工环形槽、在柱塞中心加工盲孔等。经过方案对比,优选出效果最显著的组合优化方案,采用该方案能将控制柱塞的最大形变量减少12.21%,将平均油膜厚度减少36.17%。在CR3000A高压共轨燃油供给试验台上对BOSCH公司的CRI2.0型号共轨喷油器的控制柱塞在静态和动态下进行了燃油泄漏测量,发现组合优化方案与仿真值接近,显著提高了喷油器的密封特性,证明组合优化方案在高压工况下密封性能是良好的。     

基于格子玻尔兹曼方法的共轨系统压力波动抑制研究

在高转速柴油机的高压共轨喷射系统中,前一次喷油所产生的水击压力波会对后一次喷油的精度产生较大影响。建立共轨管三维模型,以基于格子玻尔兹曼方法的计算流体力学仿真软件XFlow模拟共轨管内的压力波动,并总结了H型滤波器的关键参数对波动抑制效果的影响规律:随着滤波器容腔容积、小孔长度和小孔直径的逐渐增大,波动幅度均呈现先减小后增大的趋势,均存在最佳滤波尺寸,分别为6 283 mL、2 mm和3 mm,即滤波器存在最佳滤波尺寸组合,并根据电液相似理论分析了存在这种趋势的原因。最后在滤波器最佳滤波尺寸组合下验证了1.5、2.5、3.5 ms喷油脉宽下的滤波效果,其滤波衰减率分别达到60.3%、76.2%、63.8%,证明在一定范围的喷油脉宽内均有较好的滤波效果。     

某型发动机用减压阀性能建模研究

设计一种直接作用式波纹管减压阀,介绍其工作原理,基于计算流体动力学方法对其内部流场进行分析;运用力学方程、流量方程和连续性方程建立其数学模型,利用AMESim仿真软件对其静态特性进行分析,并通过试验验证仿真模型准确性;分析主要结构参数如主弹簧刚度、弹簧腔及反馈腔阻尼孔直径、阀芯直径以及阀芯及波纹管组件质量对其动态特性的影响。结果表明：增大主弹簧刚度、弹簧腔及反馈腔阻尼孔直径,均能改善减压阀的动态特性;增大或减小阀芯直径和阀芯及波纹管组件质量,对其动态特性影响较小,但阀芯直径的增大,会使得出口稳定压力也相应增大。     

基于正交试验工程车辆油气悬挂优化设计建模分析

油气悬挂因为结构简单且具有良好的非线性变刚度和变阻尼特性,其应用非常广泛。根据单气室油气悬挂的结构特点对其进行参数化,利用四分之一车辆振动系统进行试验设计分析,确定对车辆振动性能影响最大的结构参数和结构参数之间的组合;进行结构性能参数优化分析,分析车辆振动性能达到最优时,结构参数的分布情况和分布规律。利用正交试验法对油气悬挂设计参数进行优化,同时结合油气悬挂数学模型,提出利用活塞和阻尼孔与活塞杆直径之比、单向阀当量直径与阻尼孔直径之比等3个参数来简化设计过程。分析油气悬挂参数对车辆行驶平顺性和操作安全性的影响趋势和以影响程度为衡量标准的影响顺序,从而确定主要因素和相对次要因素,对油气悬挂进行参数优化。从分析结果可知:悬架的初始位置对油气悬挂性能影响最大,其次为活塞与活塞杆直径之比;设计变量对目标的影响大小依次为:x_0λ_1τ_2τ_1d;在悬挂设计过程中,λ_1与τ_1能取值使得目标函数值达到最小,d与τ_2则需要在其对目标函数的影响趋势下根据实际约束条件选取;优化后,系统性能有较大改善。     

一种新型插装式水压电磁换向阀的仿真研究

基于二通插装阀结构,提出了一种新型插装式水压三位四通电磁换向阀的设计方案,并介绍了其工作原理;同时建立了水介质条件下插装式换向阀的AMESim仿真模型,分别分析了不同的阀芯面积比、阀芯阻尼孔直径、先导阀孔直径、阀芯质量以及弹簧刚度等在空载情况下对插装式换向阀动态特性的影响,并基于AMESim仿真分析得到插装式电磁换向阀的最优结构参数及其动态特性曲线。仿真结果表明,具有最优结构参数模型的该电磁换向阀换向迅速、稳定、可靠。     

基于正交试验设计的比例方向阀响应时间优化

以一种大流量比例方向阀为研究对象,利用AMESim软件搭建仿真模型,通过正交试验对其关键结构参数进行改进,获得最优化响应特性。将回液阀芯响应时间、进液阀芯开启和关闭响应时间作为评价指标,研究环形阻尼孔、回液阀芯外径、控制腔直径和锥阀口直径4个因素对比例方向阀的影响规律。结果表明：回液阀芯外径对回液阀芯响应时间影响显著,控制腔直径对进液阀芯开启响应时间和关闭时间影响显著;最优结构参数为环形阻尼孔径2.0 mm、回液阀芯外径30 mm、主阀控制腔直径25 mm、锥阀口直径31 mm;与优化前相比,优化后比例方向阀的回液阀芯响应时间减小22.72%,开启和关闭响应时间分别减小34.29%和66.44%,满足优化要求。     

比例阀控转向系统响应特性研究

为实现转向轻便性、安全性和舒适性,液压转向系统必须具有稳定性好、转向灵活和响应速度快等动态响应特性,即要求比例阀能够稳定、快速的换向和控制流量。基于此,利用AMESim和Simulink联合仿真分析了油缸在不同参数下的响应特性,研究了电液比例换向阀的阻尼孔直径对线控液压转向系统响应特性的影响。结果表明:阻尼孔直径在2~10 mm范围内,随着阻尼孔直径的增大,到达指定位置所用的时间越长,即响应速度越慢;阻尼孔直径在1 mm时,其超调量较大;阻尼孔直径在8~10 mm范围内,液压缸有小量的震动。     

基于AMESim参数变化对独立式油气悬架性能影响分析

独立式油气悬架使得车辆各个悬架各司其职,相互之间没有直接影响,具有非线性变刚度和变阻尼特性而且减振效果好,在工程车辆中应用普遍。以单缸独立式油气悬架作为研究对象,根据其结构特点,建立单缸独立式油气悬架的数学模型,获得对性能影响明显的参数;基于AMESim搭建单缸油气悬架的仿真模型,搭建油气悬架试验台,根据试验台各个零部件的尺寸设置模型中液压缸、阻尼阀、蓄能器、油液等各个元件的参数,对比分析仿真和试验中参数变化对阻尼孔两端的压差和活塞杆受力情况的影响。结果可知:蓄能器充气压力的增加导致活塞杆受力增加;随着油缸运动频率的增大,阻尼孔两端压差和活塞杆受力均变大;当阻尼孔直径减小时,则阻尼孔两端压差和活塞杆受力的最小值均减小,且阻尼孔越小,减小的速度越快,而阻尼孔两端压差和活塞杆受力的最大值基本保持不变;仿真结果与试验结果吻合度较高,最大误差不超过10%。     

基于田口法与遗传算法相结合的液静压导轨优化设计

针对一般的液静压导轨油腔单一进油孔造成压力分布不均匀,承载力、刚性和阻尼性能低的问题,对液静压导轨进行优化设计。建立液静压导轨的数学模型并获得导轨设计参数,挑选影响导轨性能的关键参数并建立优化性能指标的函数,结合遗传算法、田口法和灰色关联分析法寻求承载力、刚性、阻尼性最优的导轨设计参数组合。模拟和实验结果证明了该设计的可行性和有效性。