共轨喷油器仿真计算及参数优化

发布时间：2017-05-26 05:08

  本文关键词：共轨喷油器仿真计算及参数优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着对柴油机排放法规、节能和噪声方面要求的不断提升，，柴油机的电控化以成为未来的主要发展方向。而作为柴油机核心的燃油系统的技术突破，对柴油机的节能减排有重要意义，特别是柴油机电控高压共轨燃油喷射系统作为目前公认的水平最高的燃油喷射技术，能够显著提高柴油机的动力性和燃油经济性。 本文是对中国一汽无锡油泵油嘴研究所开发的高压共轨燃油喷射系统进行性能研究，主要利用仿真软件AMESim建立高压共轨的核心部件喷油器的仿真计算模型，找出影响喷油器性能的关键结构参数，利用优化平台Optimus对喷油器进行性能优化。本文的主要的研究内容和结论如下： 建立高压共轨喷油器的液力、机械等子系统的数学模型，利用AMESim建立高压共轨喷油器的仿真模型，通过不同轨压、不同脉宽下的喷油规律实验数据与仿真计算结果的对比验证了模型的正确性。 在小轨压、小脉宽和大轨压、大脉宽两种工况下，研究进油量孔有效流通面积、出油量孔有效流通面积、控制腔容积和针阀弹簧预紧力对高压共轨喷油器的喷油速率、喷油量、控制腔压力、针阀升程曲线、盛油槽压力等喷油特性的影响，在小轨压、小脉宽时，各个结构参数对喷油特性都有显著影响，而在大轨压、大脉宽时，进油量孔有效流通面积、出油量孔有效流通面积对喷油规律影响较大，控制腔容积和针阀弹簧预紧力对喷油规律基本无影响。 Optimus对喷油器的单次喷油速率进行单目标优化。利用正交试验设计和响应面分析，进、出油量孔的交互作用对喷油速率的影响最大，利用自适应进化遗传算法对喷油速率进行优化，获得了和目标喷油速率吻合时所对应的喷油器结构参数。 Optimus对喷油器针阀上升/下降时间进行多目标优化。采用多目标自适应遗传算法得到多目标函数Pareto最优解集。优化结果表明，针阀的上升时间降低了9.1%，针阀的下降时间降低了8.8%，提高了喷油器的液力响应特性。
【关键词】：柴油机 高压共轨 喷油器 AMESim仿真 参数优化
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 燃油喷射系统的要求11-12
• 1.3 电控高压共轨燃油喷射系统12-15
• 1.3.1 位置控制式12-13
• 1.3.2 时间控制式13-14
• 1.3.3 时间、压力控制式14-15
• 1.4 国内外高压共轨燃油喷射系统研究现状15-18
• 1.4.1 国外研究现状15-17
• 1.4.2 国内研究现状17-18
• 1.5 本论文主要工作18-19
• 第二章 喷油器模型建立及试验验证19-35
• 2.1 高压共轨系统的组成及工作原理19-22
• 2.1.1 高压共轨系统概述19-20
• 2.1.2 喷油器的结构及工作原理20-22
• 2.2 喷油器的数学模型22-29
• 2.2.1 喷油器模型的计算假设22-23
• 2.2.2 喷油器机械系统的子模型23-25
• 2.2.3 喷油器液压系统的子模型25-29
• 2.3 喷油器 AMESim 仿真模型的建立29-31
• 2.3.1 仿真软件 AMESim 简介29-30
• 2.3.2 共轨喷油器 AMESim 计算模型30-31
• 2.4 喷油器仿真模型的试验验证31-33
• 2.4.1 仿真结果与试验结果的对比32-33
• 2.5 本章小结33-35
• 第三章 喷油器模型的参数分析35-53
• 3.1 喷油器的喷油特性35-36
• 3.2 结构参数对喷油器性能影响的分析36-50
• 3.2.1 进油量孔有效流通面积对喷油特性的影响36-40
• 3.2.2 出油量孔有效流通面积对喷油特性的影响40-44
• 3.2.3 控制腔容积对喷油特性的影响44-47
• 3.2.4 针阀弹簧预紧力对喷油特性的影响47-50
• 3.3 本章小结50-53
• 第四章 喷油器结构参数的优化53-78
• 4.1 试验设计53-56
• 4.1.1 试验设计概述53-54
• 4.1.2 试验设计方法54-56
• 4.2 优化算法56-59
• 4.2.1 局部优化算法57
• 4.2.2 全局优化算法57-59
• 4.3 喷油器喷油速率的单目标优化59-67
• 4.3.1 优化参数和优化目标59-60
• 4.3.2 Optimus 优化工作流60-61
• 4.3.3 试验设计61-65
• 4.3.4 喷油速率单目标优化结果及分析65-67
• 4.4 喷油器的多目标优化67-77
• 4.4.1 优化参数和优化目标67-68
• 4.4.2 Optimus 多目标优化优化工作流68-69
• 4.4.3 试验设计69-73
• 4.4.4 多目标优化结果及分析73-77
• 4.5 本章小结77-78
• 第五章 结论78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85

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